本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種激光定位方法及系統(tǒng)，該方法通過CMOS攝像頭探測周圍環(huán)境，并在計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)顯示外界環(huán)境單色三維圖像，激光發(fā)射模塊向目標(biāo)點發(fā)射激光并接收反射激光，異常檢測模塊檢測反射激光，如有異常則進(jìn)行異常報警，且激光發(fā)射模塊重新發(fā)射激光，反之則繼續(xù)工作，CMOS攝像頭擴(kuò)大焦距采集目標(biāo)中心點圖像信息，工作人員判斷該目標(biāo)中心點是否合理，不合理重新發(fā)射激光，合理則儲存該目標(biāo)點及激光反射信息，定位處理模塊計算激光發(fā)射模塊與目標(biāo)中心點距離，數(shù)圖擬合模塊模擬激光發(fā)射路徑，并將模擬激光發(fā)射路徑與單色三維圖像疊加，在計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)顯示激光于目標(biāo)點路徑信息。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及定位，且更確切地涉及一種激光定位方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、激光是一種有原子粒子受刺激而發(fā)出的光，能夠產(chǎn)生高能量，聚焦精確，具有一定穿透力的單色光，又被稱為最快的刀、最準(zhǔn)的尺、最亮的光，激光在精確定位方面、醫(yī)療方面、通信方面等都有一定的涉及；通過調(diào)整激光的功率和頻率，使激光實現(xiàn)不同的目的。其中激光測距是通過激光反射實現(xiàn)超遠(yuǎn)距離的測量。
2、在現(xiàn)有技術(shù)中，激光定位技術(shù)也在逐漸進(jìn)步，專利cn202011005679.5中提出一種激光定位方法及裝置，該方法采用反光標(biāo)記作為目標(biāo)反光標(biāo)記集合，激光發(fā)射后會得到不少于1個的待匹配反光標(biāo)記集合，將所有反光標(biāo)記集合中選取兩個反光標(biāo)記作為目標(biāo)反光標(biāo)記集合，將目標(biāo)反光標(biāo)記集合與待匹配反光標(biāo)記集合匹配，若匹配顯示結(jié)果顯示多個目標(biāo)反光標(biāo)記被匹配，則從反光標(biāo)記集合中繼續(xù)選取一個目標(biāo)反光標(biāo)記集合進(jìn)行匹配，直到匹配結(jié)果顯示有唯一的目標(biāo)反光標(biāo)記匹配結(jié)果，具有一定技術(shù)效果；專利cn201710631289.0提出一種模塊化舞臺激光定位方法，該方法通過在舞臺周邊放置適當(dāng)反光柱，以舞臺中心作為坐標(biāo)原點建立全局的直角坐標(biāo)，通過靜態(tài)定位確定模塊化舞臺上舞動位置，結(jié)合反光柱位置和反光柱對應(yīng)舞臺上舞姿位置關(guān)系得到舞姿矩陣，通過動態(tài)定位法預(yù)測模塊化舞臺的下一舞姿，使用激光傳感器進(jìn)行掃描，獲得反光柱位置變化數(shù)據(jù)，計算反光柱之間距離，可以獲得舞臺中位置信息，并且確定位置信息后可以實時定位舞臺中的位置信息。但是兩種激光定位方法的實施成本太大，而且很容易被外界因素影響，定位過程復(fù)雜且精度不高，定位能力滯后。</p>
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本專利技術(shù)公開一種激光定位方法及系統(tǒng)，能夠半自動化對外界環(huán)境進(jìn)行采集，簡化操作步驟，具有一定抗干擾效果，通過數(shù)圖疊加顯示激光定位結(jié)果，采用中心點激光發(fā)射，大幅度提高定位精度。
2、為了實現(xiàn)上述技術(shù)效果，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、一種激光定位方法，包括如下步驟：
4、s1：控制伸縮支架伸展到一定長度，激光定位裝置固定在伸縮支架，智能指引系統(tǒng)控制cmos攝像頭自上向下、在左向右探測周圍環(huán)境，圖像處理模塊將采集到的環(huán)境信息映射變換成單色三維圖像，并在計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)顯示；
5、s2：智能指引系統(tǒng)控制激光發(fā)射模塊轉(zhuǎn)動，使可發(fā)射范圍內(nèi)出現(xiàn)目標(biāo)物體，校準(zhǔn)模塊調(diào)整激光準(zhǔn)直發(fā)射器發(fā)射角度與目標(biāo)物體的中心點保持在同一直線，激光準(zhǔn)直發(fā)射器鎖定目標(biāo)中心點后發(fā)射激光，重復(fù)發(fā)射5次，發(fā)射后的激光遇到目標(biāo)物體后反射到激光接收端；
6、s3：異常檢測模塊對5次激光反射信息進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計檢測，信息之間誤差超過正常閾值，異常發(fā)送單元發(fā)送異常報警信息在計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)進(jìn)行異常報警，激光發(fā)射模塊重新發(fā)射激光，反之，繼續(xù)工作；
7、s4：智能指引系統(tǒng)控制cmos攝像頭以目標(biāo)中心點作為主體向前自動推進(jìn)，將目標(biāo)點圖像信息反饋到后臺顯示屏幕，工作人員判斷該目標(biāo)中心點是否合理，合理則存儲器儲存該目標(biāo)點及激光反射信息，不合理則調(diào)整激光發(fā)射端發(fā)射角度，重復(fù)s2、s3、s4；
8、s5：定位處理模塊對存儲器中的目標(biāo)中心點激光反射信息進(jìn)行處理，根據(jù)激光發(fā)射到反射的時間計算計算激光發(fā)射模塊目標(biāo)中心點的距離，數(shù)據(jù)擬合單元通過改進(jìn)amcl算法模擬激光發(fā)射路徑，疊加單元將模擬激光發(fā)射路徑疊加在單色三維圖像，并在計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)顯示。
9、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步技術(shù)方案，激光發(fā)射模塊內(nèi)部激光源通過金屬反射片調(diào)整激光發(fā)射的角度，將發(fā)射激光送到激光準(zhǔn)直發(fā)射器。
10、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步技術(shù)方案，所述校準(zhǔn)模塊通過指引系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)鎖定，鎖定方法為：定位單元通過gps定位模塊捕獲目標(biāo)中心點位置信息；數(shù)據(jù)處理單元記錄該目標(biāo)中心點位置信息并通過改進(jìn)蟻群算法計算目標(biāo)中心點與激光發(fā)射端的平行直線；智能指引系統(tǒng)控制激光發(fā)射模塊移動到平行直線激光發(fā)射端點，引導(dǎo)激光發(fā)射模塊與目標(biāo)中心點在同一直線，使激光發(fā)射路徑與該直線重合或平行。
11、作為本專利技術(shù)進(jìn)一步技術(shù)方案，通過優(yōu)化細(xì)菌覓食算法實現(xiàn)目標(biāo)中心點的圖像優(yōu)化，優(yōu)化細(xì)菌覓食算法如下所示：
12、s41：鄰域平均濾波抑制圖像噪聲
13、定義采集到的圖像信息橫向共有i像素點，縱向共有j像素點，像素點集合為a，其中a＝{a1,a2,a3...ab}，a表示象素點，b表示像素點數(shù)量，每個像素點的象素值為f(x,y)，x表示像素點的橫向象素值，y表示像素點的縱向象素值，圖像信息中像素點的平均象素值輸出如式(1)所示：
14、
15、式(1)中，表示圖像信息的平均象素值，表示平均象素值，表示圖像信息的平均橫向象素值，表示圖像信息的平均縱向象素值，(i,j)表示像素點在圖像信息的坐標(biāo)，(i,j)＝0表示從坐標(biāo)為(0，0)的像素點開始計算，
16、平均象素值取代原來所有像素點的象素值，圖像信息的像素值如式(2)所示：
17、
18、式(2)中，g(x,y)表示采集到的圖像信息的象素值，(i,j)＝b表示像素點位數(shù)不超過b；
19、s42：將圖像信息用柵格分成等量的小份圖像信息，通過覓食算法對小份圖像信息進(jìn)行優(yōu)化
20、定義小份圖像信息集為d＝(d1,d2,d3...de)，其中d表示小份圖像信息子集，e表示小份圖像信息子集的數(shù)量，小份圖像信息在優(yōu)化過程中的初始位置定義為θd(g,h,k)，其中g(shù)表示優(yōu)化步驟，h表示小份圖像信息在優(yōu)化過程中產(chǎn)生的子信息，k表示消除散度步驟；小份圖像信息在優(yōu)化過程中的優(yōu)化表達(dá)式如式(3)所示：
21、θd(g+1，h，k)＝θd(g，h，k)+c(d)×h(μd，σd)????????????(3)
22、式(3)中，g+1表示新的優(yōu)化步驟，c表示優(yōu)化后信息的變化大小，c(d)表示小份圖像信息d優(yōu)化后信息的變化大小，h表示小份圖像信息優(yōu)化過程中運動次數(shù)；μ表示優(yōu)化系數(shù)，μd表示小份圖像信息d優(yōu)化系數(shù)，σ表示優(yōu)化過程信息的收斂程度，σd表示優(yōu)化過程小份圖像信息d的收斂程度；
23、s43：小份圖像信息集快速收斂，構(gòu)建信息模型，如公式(4)所示：
24、
25、式(4)中，r表示小份圖像信息在搜索空間中的一個點，q表示維度，rq表示在q維度下搜索空間的一個點，l表示小份圖像信息之間的吸引和排斥作用，le表示e個小份圖像信息之間的吸引和排斥作用，表示在e個小份圖像信息集中的其中n個小份圖像信息之間的吸引和排斥作用，n表示收斂過程中選取的小份圖像信息子集的數(shù)量；
26、s44：定義搜索空間中u(n,g,h,k)是小份圖像信息遠(yuǎn)離全局的最佳位置，則在這個位置上的小份圖像信息會被優(yōu)化，優(yōu)化的小份圖像信息表達(dá)公式為：
27、v(n，g，h，k)＝w(h)×η+qs×qt×z[u(θgood)-u(n，g，h，k)]????????????(5)
28、式(5)中，v表示優(yōu)化的小份圖像信本文檔來自技高網(wǎng)
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【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種激光定位方法，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光定位方法，其特征在于：激光發(fā)射模塊內(nèi)部激光源通過金屬反射片調(diào)整激光發(fā)射的角度，將發(fā)射激光送到激光準(zhǔn)直發(fā)射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光定位方法，其特征在于：所述校準(zhǔn)模塊通過指引系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)鎖定，鎖定方法為：定位單元通過GPS定位模塊捕獲目標(biāo)中心點位置信息；數(shù)據(jù)處理單元記錄該目標(biāo)中心點位置信息并通過改進(jìn)蟻群算法計算目標(biāo)中心點與激光發(fā)射端的平行直線；智能指引系統(tǒng)控制激光發(fā)射模塊移動到平行直線激光發(fā)射端點，引導(dǎo)激光發(fā)射模塊與目標(biāo)中心點在同一直線，使激光發(fā)射路徑與該直線重合或平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光定位方法，其特征在于：通過優(yōu)化細(xì)菌覓食算法實現(xiàn)目標(biāo)中心點的圖像優(yōu)化，優(yōu)化細(xì)菌覓食算法如下所示：
5.一種激光定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：激光發(fā)射模塊、定位處理模塊、數(shù)圖擬合模塊、智能指引系統(tǒng)、異常檢測模塊、圖像處理模塊、數(shù)據(jù)記錄儀和計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)；其中所述激光發(fā)射模塊包括ARM處理芯片、激光源、校準(zhǔn)模塊、激光接收端和激光準(zhǔn)直發(fā)射器；所述定位處模塊包括GPS定位模塊、數(shù)據(jù)處理單元和發(fā)送單元；所述數(shù)圖擬合模塊包括中繼單元、數(shù)據(jù)模擬單元和疊加單元；所述異常檢測模塊包括異常分析模型和異常發(fā)送單元；所述圖像處理模塊包括CMOS攝像頭、優(yōu)化單元、圖像單色過濾單元和圖像三維處理單元；所述智能指引系統(tǒng)用于控制激光發(fā)射模塊自動尋找并激光定位目標(biāo)點；所述數(shù)據(jù)記錄儀用于記錄激光定位系統(tǒng)中所有運行數(shù)據(jù)和指令；所述計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)用于操作人員控制激光定位系統(tǒng)工作狀態(tài)并顯示數(shù)圖疊加信息；其中計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)分別于定位處理模塊、數(shù)圖擬合模塊、智能指引系統(tǒng)、異常檢測模塊、圖像處理模塊和數(shù)據(jù)記錄儀連接，智能指引系統(tǒng)與激光發(fā)射模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種激光定位系統(tǒng)，其特征在于：數(shù)圖擬合模塊采用改進(jìn)C5.0決策樹算法對激光定位過程中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行統(tǒng)計處理，并建立決策樹，C5.0決策樹算法計算方法如下所示：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種激光定位系統(tǒng)，其特征在于：采用ELMAN模型對所述決策樹的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行異常檢測，ELMAN模型檢測步驟如下所示：
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種激光定位系統(tǒng)，其特征在于：計算機(jī)顯示器為LCD液晶顯示器，實現(xiàn)圖像信息、數(shù)圖疊加信息和異常報警信息，包括ILI9341驅(qū)動芯片、LCD液晶屏和內(nèi)存GRAM。
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【技術(shù)特征摘要】
1.一種激光定位方法，包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光定位方法，其特征在于：激光發(fā)射模塊內(nèi)部激光源通過金屬反射片調(diào)整激光發(fā)射的角度，將發(fā)射激光送到激光準(zhǔn)直發(fā)射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光定位方法，其特征在于：所述校準(zhǔn)模塊通過指引系統(tǒng)實現(xiàn)目標(biāo)鎖定，鎖定方法為：定位單元通過gps定位模塊捕獲目標(biāo)中心點位置信息；數(shù)據(jù)處理單元記錄該目標(biāo)中心點位置信息并通過改進(jìn)蟻群算法計算目標(biāo)中心點與激光發(fā)射端的平行直線；智能指引系統(tǒng)控制激光發(fā)射模塊移動到平行直線激光發(fā)射端點，引導(dǎo)激光發(fā)射模塊與目標(biāo)中心點在同一直線，使激光發(fā)射路徑與該直線重合或平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光定位方法，其特征在于：通過優(yōu)化細(xì)菌覓食算法實現(xiàn)目標(biāo)中心點的圖像優(yōu)化，優(yōu)化細(xì)菌覓食算法如下所示：
5.一種激光定位系統(tǒng)，其特征在于，包括：激光發(fā)射模塊、定位處理模塊、數(shù)圖擬合模塊、智能指引系統(tǒng)、異常檢測模塊、圖像處理模塊、數(shù)據(jù)記錄儀和計算機(jī)顯示管理系統(tǒng)；其中所述激光發(fā)射模塊包括arm處理芯片、激光源、校準(zhǔn)模塊、激光接收端和激光準(zhǔn)直發(fā)射器；所述定位處模塊包括gps定位模塊、數(shù)據(jù)處理單元和發(fā)送單元；所述數(shù)圖擬合模塊包括...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李高峰，
申請(專利權(quán))人：李高峰，
類型：發(fā)明
國別省市：
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