一种通过图像识别实现无线节点配对和定位的方法及系统与流程

本发明属于物联网，尤其涉及一种通过图像识别实现无线节点配对和定位的方法及系统，特别涉及无线物联网设备的配对、识别等技术和产品，及其在照明控制领域的应用。

背景技术：

1、无线iot产品在使用前都需要进行配对和定位，以便实现后续的操作和业务功能。

2、配对，包括设备节点与网关(中心节点)的配对，或者设备节点与app或应用软件的配对。通常在这个过程中，会完成入网、密钥分发、id分配等操作。

3、当前常见的配对方式包括：扫码配对：通过摄像头扫描设备上预先印制的条码或者二维码，软件进行识别后完成配对。物理方式配对：以设定顺序按压设备上的物理按键、专用配对按键或者其他物理方式触发进入配对模式。无线空中扫描识别配对：无线设备节点广播节点信息，网关扫描这些节点信息进行配对。出厂预配对：在出厂时预先进行配对。

4、这些常见的配对方式，有各自的缺点。例如，扫码和物理配对方式操作繁琐，设备安装好后可能难以操作。无线空中扫描识别配对方式难以定位无线设备的位置。出厂预配对对前期信息收集、项目规划和后期的安装要求高，并且后期修改难度大。在面对大量iot节点和设备的项目中，这些缺点会非常明显，影响到项目的实施成本、应用和推广。

5、定位，指找到设备节点和设备节点所控制的电器(如灯具、空调等)所在的位置，以确定该设备节点可以执行的操作和提供的业务功能。目前市面上常见的设备定位方式包括：人工定位，通过声、光方式人工进行识别和定位；通过gps等卫星技术进行定位；通过蓝牙、wifi、uwb等无线定位技术辅助进行定位。

6、这些场景的定位方式，也有各自的缺点。例如，人工定位方式操作繁琐，对操作人员技术要求高，人工成本高，特别是在大量设备节点的项目中影响非常显著。gps卫星定位技术只能适用于室外项目中。蓝牙、wifi、uwb等无线定位技术可以适用于室内，但是需要特殊的基站或者专用的信标辅助，并且定位精度受到室内环境的制约，总体的应用推广受到极大的限制。

7、以上这些方案的缺陷，使无线物联网技术方案的推广受到限制，影响无线节点的配对和定位速度，增加了施工成本和时间。因此迫切需要一种更简便、快捷的无线节点配对和定位方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种通过图像识别实现无线节点配对和定位的方法及系统，旨在解决上述的技术问题。

2、本发明是这样实现的，一种通过图像识别实现无线节点配对和定位的方法，所述通过图像识别实现无线节点配对和定位的方法包括以下步骤：

3、s1、利用控制中心软件进行定位和配对操作并录入配对信息和/或现场平面图；

4、s2、采集现场图片并根据图像进行锚点适配圈定配对范围；

5、s3、控制中心通过无线扫描圈定范围内处于待配对状态节点并创建待配对节点信息列表；

6、s4、采集打开关闭灯具现场图像识别图像中开关灯具位置，根据开关灯具位置获得对应节点所在坐标位置列表；

7、s5、控制中心判断获取的节点坐标是否在圈定的节点配对范围内，若是，则发送配对信息到该节点完成配对，若否，则将当前节点坐标在列表中删除；

8、s6、输出配对节点信息和坐标信息并在图像上标记和/或在现场平面图上的标记。

9、本发明的进一步技术方案是：所述步骤s4中还包括以下步骤：

10、s41、从待定位节点列表中获取下一个节点信息；

11、s42、判断待定位节点是否全部定位完，若是，则输出节点对应的坐标信息列表，若否，则执行下一步；

12、s43、指定节点发送打开和关闭灯具指令点亮和关闭该节点灯具并采集点亮灯具现场图像和关闭灯具现场图像；

13、s44、对获取该节点的亮灯具现场图像和关闭灯具现场图像进行识别获取该节点所对应灯具的位置；

14、s45、判断获取该节点所对应灯具的位置是否在节点配对范围内，若没在，则说明该节点不在配对范围内并执行步骤s41，若在，对图像按匹配锚点进行拉伸校准，在校准后的图像上计算该节点所在的坐标位置，并记录对应信息并执行步骤s41。

15、本发明的进一步技术方案是：所述步骤s5中还包括以下步骤：

16、s51、从待配对的节点列表中获取下一个节点的信息；

17、s52、判断列表中所有节点是否全部完成配对，若是，则输出已经成功配对的节点信息及图像上进行标记和输入平面图上的标记点，若否，则执行下一步；

18、s53、判断当前节点坐标是否在配对范围内，若是，则向前节点发送配对信息并加入新的配对网络中，且执行下一步，若否，则跳过当前节点执行步骤s51；

19、s54、在新的配对网络中查找当前节点判断是否已经配对成功，若配对成功，则记录当前节点的信息。

20、本发明的进一步技术方案是：所述步骤s54中还包括以下步骤：

21、s541、判断是否有输入现场平面图，若有输入，则在平面图上标记该节点的位置，并进入下一个节点的配对过程，若没有输入，则跳过该过程。

22、本发明的进一步技术方案是：所述步骤s1中录入的配对信息包括配对网络名称及配对网络登录密钥；在录入信息中有现场平面图，在后续进行匹配并输出平面图坐标。

23、本发明的进一步技术方案是：所述步骤s2中还包括以下步骤：

24、s21、在图像和/或现场平面图上分别标定若干个匹配锚点；

25、s22、在匹配好的图像和/或现场平面图上标定坐标比例；

26、s23、将锚点和坐标定位点进行合并，且在现场平面图和/或图像上圈定出配对范围。

27、本发明的进一步技术方案是：所述步骤s4中控制中心逐个识别节点的位置并输出所有节点的坐标列表。

28、本发明的进一步技术方案是：，所述现场图像通过摄像头采集，摄像头采集采用单摄像头采集或多摄像头采集，所述多摄像头采集依据三角定位方法进行多次定位取平均值减小采集图像角度误差并提高精准度；通过算法软件对采集的图像进行校准。

29、本发明的进一步技术方案是：所述节点信息包括mac地址、网络中的id、坐标信息；所述发送配对信息包括网络名称、通信密钥及配对网络中当前节点的id；配对成功记录当前节点的信息包括mac地址、在新配对网络中的id及节点类型。

30、本发明的另一目的在于提供一种通过图像识别实现无线节点配对和定位的系统，所述通过图像识别实现无线节点配对和定位的系统包括

31、启动录入模块，用于利用控制中心软件进行定位和配对操作并录入配对信息和/或现场平面图；

32、范围圈定模块，用于采集现场图片并根据图像进行锚点适配圈定配对范围；

33、扫描节点列表模块，用于控制中心通过无线扫描圈定范围内处于待配对状态节点并创建待配对节点信息列表；

34、获取节点坐标模块，用于采集打开关闭灯具现场图像识别图像中开关灯具位置，根据开关灯具位置获得对应节点所在坐标位置列表；

35、判断模块，用于控制中心判断获取的节点坐标是否在圈定的节点配对范围内，若是，则发送配对信息到该节点完成配对，若否，则将当前节点坐标在列表中删除；

36、标记模块，用于输出配对节点信息和坐标信息并在图像上标记和/或在现场平面图上的标记；

37、所述步获取节点坐标模块中还包括

38、下一节点获取单元，用于从待定位节点列表中获取下一个节点信息；

39、定位判断单元，用于判断待定位节点是否全部定位完，若是，则输出节点对应的坐标信息列表，若否，则执行灯具点亮关闭图像获取单元；

40、灯具点亮关闭图像获取单元，用于指定节点发送打开和关闭灯具指令点亮和关闭该节点灯具并采集点亮灯具现场图像和关闭灯具现场图像；

41、识别位置获取单元，用于对获取该节点的亮灯具现场图像和关闭灯具现场图像进行识别获取该节点所对应灯具的位置；

42、节点位置判断单元，用于判断获取该节点所对应灯具的位置是否在节点配对范围内，若没在，则说明该节点不在配对范围内并执行下一节点获取单元，若在，对图像按匹配锚点进行拉伸校准，在校准后的图像上计算该节点所在的坐标位置，并记录对应信息并执行下一节点获取单元；

43、所述判断模块中还包括

44、节点信息获取单元，用于从待配对的节点列表中获取下一个节点的信息；

45、配对完成单元，用于判断列表中所有节点是否全部完成配对，若是，则输出已经成功配对的节点信息及图像上进行标记和输入平面图上的标记点，若否，则执行坐标点判断单元；

46、坐标点判断单元，用于判断当前节点坐标是否在配对范围内，若是，则向当前节点发送配对信息并加入新的配对网络中，且执行判断记录单元，若否，则跳过当前节点执行节点信息获取单元；

47、判断记录单元，用于在新的配对网络中查找当前节点判断是否已经配对成功，若配对成功，则记录当前节点的信息；

48、所述判断记录单元中还包括

49、平面图输入判断单元，用于判断是否有输入现场平面图，若有输入，则在平面图上标记该节点的位置，并进入下一个节点的配对过程，若没有输入，则跳过该过程；

50、所述启动录入模块中录入的配对信息包括配对网络名称及配对网络登录密钥；在录入信息中有现场平面图，在后续进行匹配并输出平面图坐标；

51、所述范围圈定模块中还包括以下步骤：

52、标定锚点单元，用于在图像和/或现场平面图上分别标定若干个匹配锚点；

53、比例标定单元，用于在匹配好的图像和/或现场平面图上标定坐标比例；

54、配对范围圈定单元，用于将锚点和坐标定位点进行合并，且在现场平面图和/或图像上圈定出配对范围；

55、所述获取节点坐标模块中控制中心逐个识别节点的位置并输出所有节点的坐标列表；

56、所述现场图像通过摄像头采集，摄像头采集采用单摄像头采集或多摄像头采集，所述多摄像头采集依据三角定位方法进行多次定位取平均值减小采集图像角度误差并提高精准度；通过算法软件对采集的图像进行校准；

57、所述节点信息包括mac地址、网络中的id、坐标信息；所述发送配对信息包括网络名称、通信密钥及配对网络中当前节点的id；配对成功记录当前节点的信息包括mac地址、在新配对网络中的id及节点类型。

58、本发明的有益效果是：本技术的方法能够快速、准确地实现无线节点的定位和配对；不需要特殊的基站或设备，只需要普通的摄像头即可，能够大幅降低应用成本；通过软件、硬件结合的设计，全流程通过软件自动控制，同时允许人工进行选择圈定配对范围。在提高便利性的同时，降低了操作难度。不需要专业技术人员，能够降低实施的人工成本；软件可以对摄像头采集图像进行拉伸校准和失真校准，避免摄像头器件图像扭曲失真带来的影响，提高定位的精确度；可以利用多个摄像头，通过三角定位方法获取准确的实际坐标；摄像头采集图像，不受现场金属物件、其他无线信号的干扰，应用范围更广泛。