[发明专利]一种基于视觉特征匹配与拍摄角度估计的室内定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于视觉特征匹配与拍摄角度估计的室内定位方法。

背景技术

随着信息技术的不断发展，基于信息技术手段的位置服务逐渐受到越来越多研究人员和科研机构的关注。目前，基于位置服务的各种应用已逐渐渗透到生活中的各个方面。例如，为出行提供方便的电子地图，为驾驶提供帮助的导航系统等等。这些应用主要基于全球卫星定位系统。GPS系统、GLONASS导航系统、伽利略导航系统和北斗导航系统是目前使用较为广泛的卫星定位系统。但是，全球卫星定位系统仅能够为室外场景中的用户提供位置信息服务。由于室内环境因素的影响，卫星定位信号无法直接满足室内位置服务的需求。因此，不依赖于卫星信号的室内定位技术受到了国内外学者的广泛关注。

基于WIFI、UWB和RFID技术的室内定位方法是目前室内定位领域的研究热点。但是，基于以上技术的室内定位方法均需要在前期进行大量的设备和基础设施投入，而且对定位场景的要求也较为严格。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有室内定位方法均需要在前期进行大量的设备和基础设施投入，而且对定位场景的要求也较为严格的问题，而提出了一种基于视觉特征匹配与拍摄角度估计的室内定位方法。

上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：

步骤一：构建室内场景中的视觉数据库，该视觉数据库中包含室内视觉特征、视觉特征在室内坐标系下的位置坐标以及视觉特征在采集过程中的摄像机坐标系位置；

步骤二：根据步骤一中得到的室内场景中的视觉数据库，求解与查询图像P₁^Q和P₂^Q匹配率最大的数据库图像；

步骤三：计算查询图像P₁^Q对应的旋转矩阵R₁和查询图像P₂^Q对应的旋转矩阵R₂；

步骤四：根据R₁和R₂计算查询图像摄像机的位置。

发明效果

采用本发明的一种基于视觉特征匹配与拍摄角度估计的室内定位方法，该方法通过查询视觉特征的位置坐标以及数据库图像的拍摄角度，对查询图像的拍摄角度进行估计，实现查询图像的定位功能。本专利中所提算法通过视觉特征匹配和拍摄角度估计实现用户位置的确定，不需要在前期进行大量的设备和基础设施投入，而且对定位场景的要求相对宽松，解决了现有室内定位方法均需要在前期进行大量的设备和基础设施投入，而且对定位场景的要求也较为严格的问题。本专利所提算法，在已有的基于图像检索的视觉定位算法的基础上，引入了摄像机拍摄角度估计算法，有效提高了视觉定位精度。与单纯依靠图像特征匹配的视觉定位算法相比，本专利中所提算法具有更高的定位精度。与已有的基于图像检索的室内定位技术相比，本发明中所述的室内定位技术在定位精度方面提高了20％。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为具体实施方式一步骤一中流程图；

图3为具体实施方式一步骤二中流程图；

图4为具体实施方式一步骤三中流程图；

图5为具体实施方式一步骤四中流程图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，一种基于视觉特征匹配与拍摄角度估计的室内定位方法，其特征在于，一种基于视觉特征匹配与拍摄角度估计的室内定位方法具体是按以下步骤进行的：

步骤一：构建室内场景中的视觉数据库，该视觉数据库中包含室内视觉特征、视觉特征在室内坐标系下的位置坐标以及视觉特征在采集过程中的摄像机坐标系位置；如图2；

步骤二：根据步骤一中得到的室内场景中的视觉数据库，求解与查询图像P₁^Q和P₂^Q匹配率最大的数据库图像；如图3；

步骤三：计算查询图像P₁^Q对应的旋转矩阵R₁和查询图像P₂^Q对应的旋转矩阵R₂；如图4；

步骤四：根据R₁和R₂计算查询图像摄像机的位置；如图5。