一种基于RGB的时域视觉地标及其编码方法

本发明涉及视觉地标，尤其涉及一种基于rgb的时域视觉地标及其编码方法。

背景技术：

1、视觉地标是一种人工地标，可用于自动检测和定位。目前，视觉地标通常采用二维码、artag、apriltag等静态地标。二维码、artag、apriltag等视觉地标中，单个编码块只有黑白两色，不考虑自发光，应用范围受限；另外，视觉地标通常有最少49个编码块，对摄像头的分辨率要求较高；并且这些视觉地标对应的标签一旦打印出来使用，所表示的信息就已固定，不能更改。

2、二维码(qr)呈正方形，只有黑白两色，由大约268个编码块组成，在正方向的4个角的3个中印有“回”字的定位用图案，通过定位图案，使得使用者不需要对准即可识别，除三个“回”字的定位图案之外的其余地方能够编码数据。二维码最早用于汽车制造厂追踪零件，后广泛用于电子票务、b2b等领域，主要功能是编码信息，通过扫码实现解码和提取信息。artag看起来类似于二维码，但编码系统与二维码有很大区别，多用于相机标定、机器人定位、增强现实等场合，主要用于反映相机与标签的位姿关系。apriltag受artag等的启发，降低了编码块数量，由49-100个编码块组成，提高了低分辨率、长距离场景中的表现。

3、以上这些人工地标系统通常通过屏幕显示或打印出来进行使用。这些系统的缺点有：

4、1、使用场景受限：打印出来的标签在较暗环境下容易出错，在黑暗环境下不能够使用；通过屏幕显示的标签则不能脱离屏幕，硬件要求较高；

5、2、低分辨率相机识别时，准确率受限：从qr到artag，再到apriltag，逐次降低了标签编码块数量以提高对低分辨率相机的适用性，但仍有进步空间；

6、3、仅可进行静态使用：一旦生成和打印，标签的信息就已固定。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种基于rgb的时域视觉地标及其编码方法，能够提高人工视觉地标的适用范围、降低对相机分辨率的要求，从而实现精确定位，并且具备动态传递消息的能力，有效解决了现有技术中人工地标使用场景受限、低分辨率相机识别时准确率受限以及仅可进行静态使用的问题。

2、为了实现本发明的上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种基于rgb的时域视觉地标，其包括：

3、至少一个编码块组，其中，

4、所述编码块组包括三个编码块，其中，同一个所述编码块组中的所述三个编码块分别为红色编码块、绿色编码块和蓝色编码块，所述三个编码块呈三角形排列，每个所述编码块为亮度不可变的静态常亮编码块，或者，每个所述编码块为具有亮和不亮两种显示状态的动态编码块。

5、优选地，

6、同一编码块组中的所述三个编码块以红色编码块、绿色编码块和蓝色编码块的顺序按照顺时针方向排列成三角形。

7、优选地，

8、同一编码块组中的所述三个编码块以红色编码块、绿色编码块和蓝色编码块的顺序按照逆时针方向排列成三角形。

9、优选地，

10、同一编码块组中的所述三个编码块呈正三角形排列。

11、优选地，

12、同一编码块组中的每个所述编码块为具有亮和不亮两种显示状态的动态编码块，且每个编码块可按照预设规律在亮和不亮两种状态之间切换。

13、优选地，每个所述编码块通过发光二极管进行显示。

14、根据本发明的第二个方面，本发明还提供了一种基于rgb的时域视觉地标的编码方法，该方法包括如下步骤：

15、s1，以0表示亮，以1表示不亮，将权利要求5所述的基于rgb的时域视觉地标中的所有编码块组中的所有编码块的亮与不亮两种显示状态进行组合得到包含多个明暗组合编码的编码块明暗组合表；

16、s2，将所述编码块明暗组合表中的所有明暗组合编码进行进制转换得到编码表；

17、s3，将待传递的信息进行进制转换得到待编码信息；

18、s4，基于所述编码表将所述待编码信息按照时间序列编码为周期性编码序列，其中，所述周期性编码序列中的每个编码分别对应一种编码块明暗组合。

19、优选地，所述步骤s4中，以视觉地标中的所有编码块均处于点亮状态作为所述周期性编码序列的开始编码。

20、优选地，所述步骤s4中，周期内所述视觉地标中的所有编码块中至少有一个编码块不亮，以编码块亮起的组合来编码信息。

21、优选地，所述步骤s4中，以视觉地标中的所有编码块在下一次均处于点亮状态作为所述周期性编码序列的结束编码和/或下一个周期性编码序列的开始编码。

22、由以上方案可知，本发明提供了一种基于rgb的时域视觉地标及其编码方法，本发明提出只有红色、绿色、蓝色共3个编码块的地标系统，既可以打印使用，也可以极为方便的用3个彩色led灯珠进行显示使用，在黑暗环境中能够自发光，排除了黑暗环境的限制；本发明提出的地标系统由于编码块仅有3个，因而能够极大地降低对相机分辨率的要求，考虑到像素编码有r、g、b三个通道，使用红色、绿色、蓝色编码块，能最大限度地提高编码块的区别，降低对相机色彩传感性能的要求；本发明静态使用时仅可编码一种标签，通过对地标的大小、角度分析，可以进一步解码得到相机与标签的相对位姿，在已知标签位姿的基础上可以得到相机的绝对位姿，动态使用时，可以通过控制编码块的明暗闪烁，将待传递的信息编码到闪烁方式中，解码系统通过对这些闪烁编码块的检测和解码，即可得到动态的信息。

23、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于rgb的时域视觉地标，其特征在于，所述时域视觉地标包括：

2.根据权利要求1所述的基于rgb的时域视觉地标，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的基于rgb的时域视觉地标，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的基于rgb的时域视觉地标，其特征在于，

5.根据权利要求1-4任一项所述的基于rgb的时域视觉地标，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的基于rgb的时域视觉地标，其特征在于，每个所述编码块通过发光二极管进行显示。

7.一种基于rgb的时域视觉地标的编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的基于rgb的时域视觉地标的编码方法，其特征在于，所述步骤s4中，以视觉地标中的所有编码块均处于点亮状态作为所述周期性编码序列的开始编码。

9.根据权利要求8所述的基于rgb的时域视觉地标的编码方法，其特征在于，所述步骤s4中，周期内所述视觉地标中的所有编码块中至少有一个编码块不亮，以编码块亮起的组合来编码信息。

10.根据权利要求9所述的基于rgb的时域视觉地标的编码方法，其特征在于，所述步骤s4中，以视觉地标中的所有编码块在下一次均处于点亮状态作为所述周期性编码序列的结束编码和/或下一个周期性编码序列的开始编码。

技术总结
本发明公开了一种基于RGB的时域视觉地标及其编码方法，基于RGB的时域视觉地标包括至少一个编码块组，其中，编码块组包括三个编码块，其中，同一个编码块组中的三个编码块分别为红色编码块、绿色编码块和蓝色编码块，三个编码块呈三角形排列，每个编码块为亮度不可变的静态常亮编码块，或者，每个编码块为具有亮和不亮两种显示状态的动态编码块。本发明能够提高人工视觉地标的适用范围、降低对相机分辨率的要求，从而实现精确定位，并且具备动态传递消息的能力。

技术研发人员：李方圆,刘艳红,秦家虎,张方方,吴振龙
受保护的技术使用者：郑州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12