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物联网室内运动目标协作信息融合跟踪方法

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资料介绍

物联网领域室内运动目标识别与跟踪是当今研究与应用的热点.提出一种基于RFID识别定位技术与CCD视频信息相融合的室内运动目标识别跟踪方法.首先利用RFID及提出的扩展虚拟参考标签定位方法对目标进行身份识别与粗定位,利用此信息指导多CCD开启或休眠,应用背景差分法对CCD监控图像检测目标并进行多视角融合实现较精确定位,最后通过加权平均得到运动目标位置.该方法融合了RFID快速识别定位及CCD视频定位准确的优点,实验结果表明,提出协作信息融合方法可有效提高室内目标跟踪准确度与实时性.

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V01．34 No．2

Feb．2013

器

Chinese

Joumal

表学

of Scjenti矗c Instmment

第34卷第2期

2013年2月

物网室内运目

作信息融合跟踪方法米

宇奇，王雪，刘

(清大学精密器与机械学系精密

技

及

器国家重点

室北京100084)

摘要：物

网

域室内运

目

与跟踪是当今研究与用的点。提出一种基于RFID

跟踪方法。首先利用RFID及提出的展虚参考定位方法

行多角融合

定位技与cCD

信息

相融合的室内运

目

行身份

与粗定位，

利用此信息指多ccD开启或休眠，用背景差分法 ccD

平均得到运位置。方法融合了RFID快速定位及ccD

合方法可有效提高室内目跟踪准确度与性。

理；作信息融合；展虚参考

：A 国家准学科分

控

像

目

并

精确定位，最后通

加

目

定位准确的点，

果表明，提出作信息融

关

中

：物网；RFID技；ccD

文献

像

定位

代

：520．60

分

号：TP391．4

IIldoor

method based on collaboratiVe

mo ng target trac姑ng

iI怕珊ation

in Internet of

ion

Tllings

Tan

Xue，“u

Yuqi，Wang

Chang

(脚Ⅱ心撇nt 尸hc蠡幻n船

脚 Ⅱ甜 c丘帆ofog，，，&疵K叫k60m幻可尸rec io凡

m∞眦船眦nc丘∞f Ⅶ砌凰fm脚m，死i，蚴踟i僻H y，曰e彬昭JoD6啊，肌i№)

aJld

in Intemet of

research

Abst瑚n：IIldoor

moving ta增et reco ition

an ind00r

tmcking

T}lings

popular

and印plication topic

and method based on RnD and CCD cou如

tracking

recent

paper

t嘴et reco tion

and t}le

years． is

proposes

moving

are used to

aIld

orati、re infbrnlation

fus疏First，RnD

tecmque

on the coarse localization

proposed exlendedⅥRE印proach

reco ze

conlrol of differem

10cate the

coarsely

results，the moIlitorin∥sleeping

js used to detect出e

tar t．second，based

di雎rence

in CCD

m0Ilitoring image

and realize

CCDs is realized．nen

me山0d

background

target

localization th

precise

of View

of the two localization reslllts the

mmtiple aIlde

fusion．nnally，with wei曲ted average

location js 0btained．ne method combines the

RnD‰t

a11d 10caHzation a11d CCD

advantages

rec咖tjon

collaboratiVe infornlation fusion metllod can efkc-

pmposed

moving嘲

localization．The

results indicate that the

experiment

precise

reaI time

indoor

the

and

tively impmve

accuracy

pedbnnance

moving ta]哩ret tracking．

Keywords：Intemet

r11lings；R兀D technology；CCD image processing；collabora帆infb ation fusion；e]【tendedⅥRE

技

。降低硬件成本，提高系

位准确度与性是研究的目

的快速准确定位，国内外研究者已

提出了一些理方法，如采用移机器人描室

境的定位方法⋯ ；用声音信号度随距离衰减

境的适性、提高定

。

引

言

运

目

物

网即“物物相的互网”，是近年来国内外研

究和用的

点

域，其中室内运

目

与跟踪是

内

重要研究方向之一，可用智能安防、智能物流、智能家

行目

行定位的方法旧1；采用RFID

目

像

行

居等域，是

危

情况警，物管理追踪等的基

与跟踪的多种定位技。3“；采用ccD

感器

取

Received Date：2013_01

收稿日期：2013旬1

}基金目：国家自然科学基金(61272428)、教育部博士点基金(20120002110067)

助目

万方数据

353

宇奇等：物网室内运

目

作信息融合跟踪方法

第2期

ID号，可用于跟踪目

行身份

与信息提

目

像信息

RFID技是物网运

手段，但射信号易受境影响，定位准确度低‘6。

了降低定位精度的影响，研究者提出了一些解决方

法。CHOI等人。8]提出用被布置于景作

参考写器的运行定位。由于

写器尺寸大、移

用于室内运

行

与定位方法一‘等。

取。写器接收

(Rss)，并将其

2．2 展虚参考

出的射信号，量接收信号

目

与跟踪的常

度

化

数字信号

定位方法

至服器。

境

式

zHA0等人提出的VIRE方法‘⋯ o基本思想是南参

构成的网格性插算内部虚

方法可提高目定位准确度，但在室内

，

携

目

考

行

源供有限等原因，方法不适

RSS

。

境

，

目

的跟踪与定位；NI等人一。提出LAND—

中，受景布置等束，参考

甚至有无法放参考

的

放很

MARC方法，用主参考

化，定位。方法定位精度取决于参考

数量与排列方式，通增加参考数量可以提高定位精

度，但是会使系硬件成本增加且多参考生信

号叠加干：zHAO等人、”。在LANDMARc方法基上提

以

适

室内境

；而VIRE方法采用性插

运

目

的

算虚

的指数衰减关系¨⋯ 。因此本文提出展虚参考

定位方法，在境内不需要布置参考，增方法

不同境的适性，同降低系成本。

定位程分定位2个段。在学

段，目依次站在不同参考位置，由多个写器同

此参考位置 Rss Rss。其中i 写器

号√ 参考位置号。参考位置所形成的网格尽量覆

盖运所能到达的所有位置，如 l所示。由于各参

考位置及写器在境中位置已知，故可知写器i

和参考位置j 距离d。与尺s5。关系。

RsS 不符合射信号度随播距离

会

出引入虚

虚

的VIRE方法，利用性插的方法

算

学

和

signal

所在的位置

的接收信号度(received

持

stren殍h，RSs)，从而减少参考

的布置，降低硬件成本。

但是些方式的定位精度取决于参考

并且的相互干和室内无信号的反射多径效

的影响仍然存在，定位精度不高。

的布置的密度，

之

目

用

荷耦合元件(charge— coupled device，CCD)

像目定位首先是采用

差分法、背景差分

法‘“。、

提取法、色直方法等

目

行

，并

通

定

果

算出目

像的目定位主要技

被遮致的无法

采用多CcD同

但由于数据量大，

本文提出一种基于射

tion，踟D)与ccD 信息相融合的运

法，首先通布置在景中的咖D装置

与身份

定位方法行粗定位，利用此定位信息

多个ccD 行开启与休眠控制，以

采用背景差分法分

，利用作方式融合多CcD目信息

精确定位。最后利用加融合上述2种方法定位

位置。方法融合了RFID快速

理定位精确的点，

在

境中的位置。基于

点包括数据理量大，目

一CCD 控区域有限。1 ²1。

、

，

行

控，可以解决域有限的

性受到影响。

，

identifica—

(radio能quency

目

携

跟踪方

的

1参考位置示意

子

The

ofthe reference

points

Fig．1

layout

运

目

行

，采用提出的展虚参考

控不同区域的

算源与能耗。

室内境中，射信号度随播衰减。常用的距

省

离一衰减模型 ¨“：

每个工作状 CcD 取的

像

行

尺5s=尺s．so+1077lg(∥蟊)+f

式中：d。参考距离；尺55。距离

(1)

运

目

也

的接收信

果

得

像

号

度；d

子

与

写器之的真距离；尺5S

到的信号度；路径衰减指数，与信

境因子，由障碍物信号的遮

目

、定位与CCD

距离

号

果表明本文提出方法可有效

准确跟踪。

路径有关；f

室内运

目

行

作用决定，与播距离无关。将上述公式表示距离d与

兄SS的指数关系：

l心m

定位

d=。· e“(6-尺SS)

(2)

式中：o与6 待求参数。

2．1

l河m

RFID

定位系

子

如

1所示的室内境被16个参考位置划分 9个

矩形区域，其中每个矩形区域由4个相的参考位置

成。由于学段已得到每个写器接收各参考位置

由

子

、

写器与服

上，主

唯一身份

器

成。将主

式

置于被跟踪运

目

向

外界射射信号。

出的信号包含

万方数据

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