一种LED灯的识别方法、装置、电子设备及存储介质

本发明属于室内定位导航，更具体地，涉及一种led灯的识别方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、室内定位导航功能的实现往往与室内环境中部署的信标紧密相关。例如在室内布置多个蓝牙信标，利用手机蓝牙接收信号，定位用户位置并导航；或是在室内布置一定数量的射频识别（radio frequency identification，rfid）读写器，通过读取标签上的信息，定位用户位置并导航；再如在室内放置超声波收发器，根据声波的反射，定位用户位置并导航；甚至利用wifi接入点的信号来确定用户的位置，本质上也是将wifi接入点作为信标来实现的。上述各种类型的信标都需要在室内环境中被额外部署，而且有些信标会经常变化，比如wifi信标。发光二极管（light emitting diode，led）灯在室内环境中本身具有照明的功能，再将其作为信标，恰恰弥补了上述各类信标应用的劣势。

2、当前，利用led灯实现室内定位的方式有以下几类：一是多边定位法。通过测量led灯与接收器之间的距离，借助其几何关系，求解估算出接收器的位置坐标。典型的测距方法有到达时间（time of arrival，toa）法、到达时间差（time difference of arrival，tdoa）法、到达角度（angle of arrival，aoa）法和接收信号强度（received signal strength，rss）法。二是指纹识别法。在离线阶段，收集、处理led灯信号的光强、脉冲响应时间或消光比等指纹特征。在在线阶段，通过最邻近算法、朴素贝叶斯算法或反向传播（backpropagation，bp）神经网络算法进行模型匹配，估计接收器的位置。三是图像传感器成像法。该类方法依据小孔成像原理，借助图像传感器的相关参数和物点与像点坐标的相对位置关系，估计接收器的位置。接收器一般使用单目相机或双目相机对多个led灯成像。

3、上述各类定位方法一般需要对接收器进行特殊设计，比如aoa方法，需要接收器端有特别的天线阵列作支持；对于toa方法，需要接收器与led作精确的时间同步；对于指纹法来说，前期需要大量的校准，指纹地图维护比较复杂；接收器制作复杂度较高；对于成像法来说，计算复杂，接收器端硬件复杂度比较高。如何高效地利用led灯进行室内定位是目前业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种led灯的识别方法、装置、电子设备及存储介质。

2、第一方面，本发明提供一种led灯的识别方法，包括：

3、在led照明环境下，通过cmos相机获取背景帧和样条帧，所述背景帧为没有暗样条纹的图像，所述样条帧为具有暗样条纹的图像；

4、通过比较所述背景帧和所述样条帧，确定所述样条帧中暗样条纹的目标条数；

5、基于预设对应关系和所述目标条数，确定所述目标条数对应的目标开关频率，所述预设对应关系用于表征暗样条纹数与led灯开关频率之间的对应关系，所述目标开关频率用于标识led灯；

6、其中，所述led照明环境中的各个led灯在相邻的两个照明周期分别采用默认开关频率和目标开关频率，不同led灯采用不同的目标开关频率，且，，，s表示所述cmos相机的快门时长，所述cmos相机采用逐列扫描方式采集图像，w表示所述cmos相机所采集图像的宽度，t表示所述照明周期。

7、可选地，所述通过比较所述背景帧和所述样条帧，确定所述样条帧中暗样条纹的目标条数，包括：

8、基于所述背景帧、所述样条帧和二值化阈值，计算帧差及进行二值化，获取二值图像，所述二值图像中各像素点的取值用于表征所述背景帧和所述样条帧在对应像素点处的差异大小，二值化取值1所表征的差异大于二值化取值0所表征的差异；

9、通过统计所述二值图像中各列取值为0的像素点的个数，确定一维数组；

10、基于预设窗口尺寸，对所述一维数组进行分窗口统计梯度，生成窗口链表，所述窗口链表用于按链表方式存放各个窗口对应的窗口值；

11、基于所述窗口链表，比较各个窗口对应的窗口值，确定各个窗口对应的状态，所述窗口对应的状态用于表征窗口所选中列是否具有暗样条纹；

12、基于各个窗口对应的状态，确定所述样条帧中暗样条纹的目标条数。

13、可选地，所述基于预设窗口尺寸，对所述一维数组进行分窗口统计梯度，生成窗口链表，包括：

14、基于预设累计梯度计算配置，统计各个窗口对应的窗口值；

15、基于各个窗口对应的窗口值，按链表方式生成所述窗口链表；

16、所述预设累计梯度计算配置用于指示：

17、对于首个窗口，当累积梯度的绝对值小于或等于预设临界阈值时，将所述首个窗口内所有数组元素的均值作为整个窗口的窗口值，当累积梯度小于所述预设临界阈值的负值时，将所述首个窗口内首个数组元素的数值作为整个窗口的窗口值并设置所述首个窗口对应的状态为顶部状态，所述顶部状态用于表征窗口所选中列不具有暗样条纹；当累积梯度大于所述预设临界阈值时，将所述首个窗口内首个数组元素的数值作为整个窗口的窗口值并设置所述首个窗口对应的状态为底部状态，所述底部状态用于表征窗口所选中列具有暗样条纹；

18、对于除首个窗口之外的任意一个目标窗口，当累积梯度的绝对值小于或等于所述预设临界阈值时，将所述目标窗口内所有数组元素的均值作为整个窗口的窗口值；否则，将所述目标窗口内最后一个数组元素的数值作为整个窗口的窗口值。

19、可选地，所述基于所述窗口链表，比较各个窗口对应的窗口值，确定各个窗口对应的状态，包括：

20、按照预设窗口合并配置，对所述窗口链表中窗口进行合并，获取合并窗口后的窗口链表，所述预设窗口合并配置用于指示对于相邻的两个窗口，若两个窗口分别对应的窗口值之间的差值的绝对值小于或等于预设窗口差值，则合并两个窗口；

21、对于所述合并窗口后的窗口链表，在首个窗口对应的状态未确定的情况下，基于首个窗口对应的窗口值和顺数第二个窗口对应的窗口值，确定所述首个窗口对应的状态；

22、对于所述合并窗口后的窗口链表，基于首个窗口对应的状态和各个窗口对应的窗口值，确定各个中间窗口对应的状态；

23、对于所述合并窗口后的窗口链表，基于倒数第二个窗口对应的窗口值和最后一个窗口对应的窗口值，确定所述最后一个窗口对应的状态。

24、可选地，所述对于所述合并窗口后的窗口链表，在首个窗口对应的状态未确定的情况下，基于首个窗口对应的窗口值和顺数第二个窗口对应的窗口值，确定所述首个窗口对应的状态，包括：

25、判断所述首个窗口对应的窗口值与所述顺数第二个窗口对应的窗口值之间的大小；

26、若所述首个窗口对应的窗口值小于所述顺数第二个窗口对应的窗口值，则确定所述首个窗口对应的状态为底部状态；否则，确定所述首个窗口对应的状态为顶部状态。

27、可选地，所述对于所述合并窗口后的窗口链表，基于首个窗口对应的状态和各个窗口对应的窗口值，确定各个中间窗口对应的状态，包括：

28、对于所述合并窗口后的窗口链表，从倒数第二个窗口开始，执行递归设置中间窗口状态操作；

29、所述递归设置中间窗口状态操作，具体包括：

30、若目标中间窗口的前一个窗口对应的状态未确定，则针对所述目标中间窗口的前一个窗口执行所述递归设置中间窗口状态操作；

31、若所述目标中间窗口的前一个窗口对应的状态已确定，则基于预设中间窗口处理配置、所述目标中间窗口的前一个窗口对应的状态、所述目标中间窗口对应的窗口值和所述目标中间窗口的后一个窗口对应的窗口值，确定所述目标中间窗口对应的状态或合并窗口；

32、所述预设中间窗口处理配置用于指示：

33、若所述目标中间窗口的前一个窗口对应的状态为顶部状态，当所述目标中间窗口对应的窗口值小于所述目标中间窗口的后一个窗口对应的窗口值时，设置所述目标中间窗口对应的状态为底部状态；当所述目标中间窗口对应的窗口值大于所述目标中间窗口的后一个窗口对应的窗口值时，合并所述目标中间窗口与所述目标中间窗口的后一个窗口，并将所述目标中间窗口的后一个窗口对应的窗口值作为合并后的窗口对应的窗口值；

34、若所述目标中间窗口的前一个窗口对应的状态为底部状态，当所述目标中间窗口对应的窗口值大于所述目标中间窗口的后一个窗口对应的窗口值时，设置所述目标中间窗口对应的状态为顶部状态；当所述目标中间窗口对应的窗口值小于所述目标中间窗口的后一个窗口对应的窗口值时，合并所述目标中间窗口与所述目标中间窗口的后一个窗口，并将所述目标中间窗口的后一个窗口对应的窗口值作为合并后的窗口对应的窗口值。

35、可选地，所述对于所述合并窗口后的窗口链表，基于倒数第二个窗口对应的窗口值和最后一个窗口对应的窗口值，确定所述最后一个窗口对应的状态，包括：

36、当所述最后一个窗口对应的窗口值小于倒数第二个窗口对应的窗口值时，则设置所述最后一个窗口对应的状态为底部状态；否则设置所述最后一个窗口对应的状态为顶部状态。

37、第二方面，本发明还提供一种led灯的识别装置，包括：

38、图像获取模块，用于在led照明环境下，通过cmos相机获取背景帧和样条帧，所述背景帧为没有暗样条纹的图像，所述样条帧为具有暗样条纹的图像；

39、暗样条纹确定模块，用于通过比较所述背景帧和所述样条帧，确定所述样条帧中暗样条纹的目标条数；

40、开关频率确定模块，用于基于预设对应关系和所述目标条数，确定所述目标条数对应的目标开关频率，所述预设对应关系用于表征暗样条纹数与led灯开关频率之间的对应关系，所述目标开关频率用于标识led灯；

41、其中，所述led照明环境中的各个led灯在相邻的两个照明周期分别采用默认开关频率和目标开关频率，不同led灯采用不同的目标开关频率，且，，，s表示所述cmos相机的快门时长，所述cmos相机采用逐列扫描方式采集图像，w表示所述cmos相机所采集图像的宽度，t表示所述照明周期。

42、第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：至少一个存储器，用于存储程序；至少一个处理器，用于执行存储器存储的程序，当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

43、第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

44、可以理解的是，上述第二方面至第四方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

45、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

46、led照明环境中的各个led灯在相邻的两个照明周期分别采用默认开关频率和目标开关频率，不同led灯采用不同的目标开关频率（用于标记不同的led灯），cmos相机采用逐列扫描方式采集图像，通过设置合适的默认开关频率（）、目标开关频率（）以及照明周期（），可以在该led照明环境下采集到没有暗样条纹的背景帧以及具有暗样条纹的样条帧，进而通过比较背景帧和样条帧可以确定样条帧中暗样条纹的目标条数，进而基于暗样条纹数与led灯开关频率之间的对应关系，可以确定目标条数对应的目标开关频率以及确定具有该目标开关频率的目标led灯，进而可以确定cmos相机的当前位置位于目标led灯附近（经实验，可以定位在距目标led灯5米以内的位置），能够高效地利用led灯进行室内定位，再辅助其他定位技术能够实现移动终端的精确定位。