本发明涉及rfid技术领域，具体涉及rfid标签坐标检测领域，特别是引入dlt对rfid标签位置进行计算，属于检测技术领域。
背景技术：
射频识别(radiofrequencyidentification，rfid)作为一种新颖的非接触式自动识别技术，已在现代物流、智能交通、生产自动化等众多领域获得广泛应用，特别在人们密切关注的智慧物流中货物的出入库信息采集与货物盘点应用尤为突出。但由于物联网与rfid技术的快速发展，行业内部缺乏统一标准，物联网应用系统实际性能缺乏有效的评估方式和检测手段。
rfid系统动态性能的一个重要指标是识读距离。在实际的测量中，rfid系统的动态性能受到rfid标签位置的影响很大。如果rfid标签的位置不佳，会产生漏读或误读等现象，那么rfid系统识读性能的优势将不再存在。因此，定位rfid标签三维位置，从而提高rfid标签读取率，对于rfid技术的发展至关重要。
技术实现要素：
发明目的：为了解决现有技术存在的检测rfid系统识读距离中rfid标签位置对检测结果的影响，本发明提出一种基于dlt的rfid标签三维坐标自动检测方法。
技术方案：一种基于dlt的rfid标签三维坐标自动检测方法，包括以下步骤：
(1)搭建图像采集平台，所述图像采集平台包括rfid标签、标签支架、rfid读写器天线、rfid读写器、激光测距传感器、升降台、相机、相机支架、托盘、计算机、传送带、电机；rfid读写器天线与激光测距传感器安装在升降台上，rfid读写器天线与rfid读写器连接，rfid读写器与计算机连接；升降台位于传送带外，且rfid读写器天线朝向rfid标签；计算机用于接收rfid读写器读到的信号并驱动电机控制传送带移动；托盘位于传送带上且与激光测距传感器平齐；rfid标签通过标签支架安装在托盘上，托盘为圆形托盘；相机安装在相机支架上并对准rfid标签，相机用于采集rfid标签的图像；建立物理坐标系，物理坐标系包括x轴、y轴与z轴，x轴、y轴分别为托盘的圆盘切线且相互垂直，x轴与y轴的交点作为物理坐标系的原点，z轴为过原点且垂直于托盘的直线；
(2)相机对rfid标签进行快速采集，获得含背景的rfid标签图像；建立图像的像素坐标系，像素坐标系以图像的左上角为原点，图像的上边缘所在的直线为横轴，图像的左侧边缘所在的直线为纵轴；
(3)利用模板匹配对步骤(2)中的图像进行处理，获得rfid标签的像素坐标(ub，vb)及rfid标签的像素a×a；
(4)相机采集标签支架底部图像，并利用颜色矩计算标签支架底部的像素坐标，作为在含背景的rfid标签图像中rfid标签的水平像素坐标(u′b，v′b)；
(5)根据步骤(3)获得的(ub，vb)和步骤(4)获得的(u′b，v′b)，利用比例算法计算rfid标签的垂直物理坐标zb；
(6)根据步骤(2)获得的相机采集的含背景的rfid标签图像，利用dlt算法获得rfid标签的水平物理坐标(xb，yb)；
(7)根据zb和(xb，yb)得到rfid标签的三维坐标(xb，yb，zb)；
(8)计算机驱动电机控制传送带带动rfid标签向rfid读写器方向运动，当rfid标签被rfid读写器天线读到时，激光测距传感器测量rfid读写器天线到rfid标签的距离值，记为r，作为rfid标签的三维坐标(xb，yb，zb)下rfid读写器天线对rfid标签的识读距离，存储于计算机中。
优选的，所述步骤(3)中模板匹配包括：先采集无背景的rfid标签，将无背景的rfid标签的外形形状作为模板，再通过步骤(2)获得的图像与模板进行匹配，确定rfid标签在含背景的rfid标签图像中的位置，得到rfid标签的像素坐标(ub，vb)及rfid标签的像素a×a。
优选的，步骤(4)具体包括以下步骤：
(41)用相机拍摄标签支架底部图像，在标签支架底部图像中随机选择一个像素点的rgb颜色值作为标签支架底部的标准rgb颜色值(rb，gb，bb)；
(42)设含有背景的rfid标签图像中像素点的rgb颜色值为(ri，gi，bi)，其中i＝1，2，...，n，n为含有背景的rfid标签图像的像素点个数，依次计算含有背景的rfid标签图像中的每个像素点(ri，gi，bi)与p(rb，gb，bb)之间的方差ω，计算公式为：
ω＝(ri-rb)2+(gi-gb)2+(bi-bb)2，i＝1，2，...，n
设定第一颜色阈值m，若方差小于等于m，则该像素点为标签支架底部像素点，该像素点的像素坐标为在含背景的rfid标签图像中rfid标签的水平像素坐标(u′b，v′b)。
优选的，步骤(6)中的dlt算法具体包括以下步骤：
(61)在托盘上放置四个参考点，并测量在托盘上四个参考点的物理坐标(xc1，yc1)、(xc2，yc2)、(xc3，yc3)、(xc4，yc4)；
(62)用相机拍摄参考点图像，在参考点图像中随机选择一个像素点的rgb颜色值作为参考点的标准rgb颜色值(rc，gc，bc)；
(63)依次计算含有背景的rfid标签图像中的每个像素点的rgb颜色值(ri，gi，bi)与(rc，gc，bc)之间的方差，计算公式为：
ω＝(ri-rc)2+(gi-gc)2+(bi-bc)2，i＝1，2，...，n
设定第二颜色阈值m’，若方差小于等于m’，则该像素点为参考点的像素点，该像素点的像素坐标为参考点在图像中的像素坐标，依次找出四个参考点在图像中的像素坐标，分别记为(uc1，vc1)、(uc2，vc2)、(uc3，vc3)、(uc4，vc4)；
(64)将所述四个参考点的像素坐标和物理坐标代入以下公式：
求得dlt线性变换矩阵：
(65)将步骤(4)获得的rfid标签的水平像素坐标(u′b，v′b)带入下式求得标签支架底部的物理坐标，作为rfid标签的水平物理坐标(xb，yb)：
优选的，步骤(5)中的比例算法具体包括以下步骤：
(51)用游标卡尺测量rfid标签的物理尺寸，记为b×bmm；
(52)根据步骤(3)得到的rfid标签的像素坐标(ub，vb)、rfid标签的像素a×a和步骤(4)得到的rfid标签的水平像素坐标(u′b，v′b)计算rfid标签的垂直物理坐标zb，计算公式为：
一种基于dlt的rfid标签三维坐标自动检测方法所使用的图像采集平台，所述图像采集平台包括rfid标签、标签支架、rfid读写器天线、rfid读写器、激光测距传感器、升降台、相机、相机支架、托盘、计算机、传送带、电机；rfid读写器天线与激光测距传感器安装在升降台上，rfid读写器天线与rfid读写器连接，rfid读写器与计算机连接；升降台位于传送带外，且rfid读写器天线朝向rfid标签；计算机用于接收rfid读写器读到的信号并驱动电机控制传送带移动；托盘位于传送带上且与激光测距传感器平齐；rfid标签通过标签支架安装在托盘上；相机安装在相机支架上并对准rfid标签，相机用于采集rfid标签的图像。
有益效果：本发明提出一种基于dlt的rfid标签三维坐标自动检测方法及该方法所使用的图像采集平台，通过模板匹配对图像中的rfid标签进行识别，然后利用dlt算法对rfid标签进行位置提取，进一步在对应位置上对rfid标签识读距离进行检测，该方法检测结果精确，可以有效的避免利用天线和参考标签定位rfid标签过程中环境造成的电磁干扰对rfid标签识读距离测量的影响，可有效的提高rfid系统的动态识读性能，同时为后期rfid多标签的测量优化提供数据支撑。
附图说明
图1为图像采集平台结构图；
图2为rfid标签图像；
图3为rfid标签提取图像；
图4为rfid标签的水平像素坐标图；
图5为rfid标签的垂直物理坐标图；
图6为rfid标签的外形形状；
图7为参考点像素坐标图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
第一步骤：搭建图像采集平台步骤。
图像采集平台包括rfid标签1、标签支架2、rfid读写器天线3、rfid读写器4、激光测距传感器5、升降台6、相机7、相机支架8、托盘9、计算机10、传送带11、电机12；rfid读写器天线3与激光测距传感器5安装在升降台6上，rfid读写器天线3与rfid读写器4连接，rfid读写器4与计算机10连接；升降台6位于传送带11外，且rfid读写器天线3朝向rfid标签1；计算机10用于接收rfid读写器4读到的信号并驱动电机12控制传送带11移动；托盘9位于传送带11上且与激光测距传感器5平齐；rfid标签1通过标签支架2安装在托盘9上，托盘为圆形托盘；相机7安装在相机支架8上并对准rfid标签1，相机7用于采集rfid标签1的图像。如图1所示，rfid标签1采用impinjh47超高频电子标签，rfid读写器4采用impinjspeedwayrevolutionr420读写器，最大射频输出功率为30dbm，rfid读写器天线3采用lairds9028r30nf超高频天线，增益9.0dbi，频率915mhz；
同时建立物理坐标系，物理坐标系包括x轴、y轴与z轴，x轴、y轴分别为托盘的圆盘切线且相互垂直，x轴与y轴的交点作为物理坐标系的原点，z轴为过原点且垂直于托盘的直线；圆盘的直径为1，圆盘的圆心处坐标为(0.5，0.5)。
第二步骤：图像采集步骤。
相机对标签支架上的rfid标签快速采集，获得含背景的rfid标签图像，如图2所示；同时建立图像的像素坐标系，像素坐标系以图像的左上角为原点，图像的上边缘所在的直线为横轴，图像的左侧边缘所在的直线为纵轴；
第三步骤：rfid标签识别步骤。
利用模板匹配对第二步骤中获得的图像进行处理，获得rfid标签的像素坐标(345，366)及rfid标签的像素50×50，如图3所示；
模板匹配的方法为：先采集无背景的rfid标签，将无背景的rfid标签的外形形状作为模板，如图6所示，再通过步骤(2)获得的图像与模板进行匹配，确定rfid标签在含背景的rfid标签图像中的位置，得到rfid标签的像素坐标(345，366)及rfid标签的像素50×50。
第四步骤：rfid标签水平像素坐标确定步骤。
相机采集标签支架底部图像，利用颜色矩计算标签支架底部坐标，作为在含背景的rfid标签图像中rfid标签的水平像素坐标(345，481)，如图4所示，具体分为两步：
(41)标签支架底部rgb颜色值确定步骤：用相机拍摄标签支架底部图像，在获得的标签支架底部图像中随机选择一个像素点的rgb颜色值作为标签支架底部的标准rgb颜色值(248，255，3)；
(42)标签支架底部像素坐标确定步骤：设含有背景的rfid标签图像中像素点的rgb颜色值为(ri，gi，bi)，其中i＝1，2，...，n，n为含有背景的rfid标签图像的像素点个数462351，利用ω＝(ri-rb)2+(gi-gb)2+(bi-bb)2，i＝1，2，...，n依次计算含背景的rfid标签图像中每个像素点与步骤(41)确定的(248，255，3)之间的方差，设定第一颜色阈值为20，若方差小于等于20，则该像素点为标签支架底部像素点，该像素点的像素坐标(345，481)为在含背景的rfid标签图像中rfid标签的水平像素坐标。
第五步骤：rfid标签垂直物理坐标提取步骤。
根据第三步骤获得的rfid标签的像素坐标和第四步骤获得的标签支架底部的像素坐标利用比例算法计算rfid标签垂直物理坐标zb，如图5所示，具体包括以下两步：
(51)rfid标签尺寸确定步骤：用游标卡尺测量rfid标签的物理尺寸40×40mm；
(52)将第三步骤获得的rfid标签的像素坐标(345，366)、rfid标签的像素a×a和第四步骤获得的标签支架底部像素坐标(345，481)代入以下公式：
求得rfid标签垂直物理坐标为0.92m。
第六步骤：rfid标签水平物理坐标提取步骤。
然后利用dlt算法获得rfid标签的水平物理坐标(0.50，0.42)，具体包括以下五步：
(61)四个参考点物理坐标确定步骤：在托盘上放置四个参考点，并测量在托盘上四个参考点的物理坐标(0.22，0.25)、(0.68，0.23)、(0.73，0.52)、(0.30，0.67)；
(62)四个参考点rgb颜色值确定步骤：用相机拍摄参考点图像，在获得的参考点图像中随机选择一个像素点的rgb颜色值作为参考点的标准rgb颜色值(235，0，0)；
(63)四个参考点像素坐标确定步骤：利用ω＝(ri-rc)2+(gi-gc)2+(bi-bc)2，i＝1，2，...，n依次计算含背景的rfid标签图像中每个像素点与步骤(62)确定的标准rgb颜色值(235，0，0)之间的方差，设定第二颜色阈值为20(可以根据需要进行设定，也可以与第一颜色阈值不同)，若方差小于等于20，则该像素点为参考点的像素点，依次找出四个参考点的像素坐标(172，435)、(462，428)、(472，503)、(200，552)，如图7所示；
(64)dlt变换矩阵确定步骤，将四个参考点的像素坐标(172，435)、(462，428)、(472，503)、(200，552)和已确定的四个参考点物理坐标(0.22，0.25)、(0.68，0.23)、(0.73，0.52)、(0.30，0.67)代入以下公式：
求得dlt线性变换矩阵：
(65)rfid标签水平物理坐标确定步骤，将第四步骤确定的标签支架底部的像素坐标(345，481)代入：
求得标签支架底部的物理坐标为(0.50，0.42)。
第七步骤：根据第五步骤获得的rfid标签的垂直物理坐标和第六步骤获得的rfid标签的水平物理坐标，得到rfid标签的三维坐标(0.50，0.42，0.92)。
第八步骤：rfid读写器天线对rfid标签的识读距离测量步骤，rfid标签在传送带上由电机带动向rfid读写器天线方向运动，随着rfid标签靠近rfid读写器天线，当rfid标签被rfid读写器天线读到时，激光测距传感器测量rfid读写器天线到rfid标签的距离值3.5m，作为rfid标签的三维坐标(0.50，0.42，0.92)下rfid读写器天线对rfid标签的识读距离，存储于控制计算机中。