[发明专利]一种基于手机的室内单目自定位方法

说明书

本发明公开了一种基于手机的室内单目自定位方法，属于室内定位技术领域，包括采集室内平面地图、训练目标检测模型、目标检测和点对映射、手机位置计算4个步骤。本发明是一种简单的适用于小范围的室内基于手机单目离线式自定位方法，操作简单只需要一张图片、下载获取室内的二维平面图，直接在手机客户端即可实现定位，实时性好，定位能达到cm级精度，定位百分比误差在10％以内。

技术领域

本发明属于室内定位领域，特别涉及一种基于手机的室内单目自定位方法。

背景技术

随着移动设备的普及和移动设备性能的飞速提升，基于室内位置服务需求激增。室内定位受到越来越多人的关注，目前比较普遍的定位方法有基于WiFi、RFID射频信号、蓝牙等技术的定位方法，但是由于射频信号易受人移动及其他环境变化因素干扰，定位容易产生积累误差，而且设备部署和维护需要消耗过多人力和物力。随着计算机视觉的发展，越来越多的人研究用图像进行室内定位，由于图像定位不需要大量部署成本，定位设备廉价，基于图像的定位有着不可取代的优势。但是目前的基于视觉的室内定位依然存在着计算复杂大，实时性差等问题。

发明内容

发明目的：针对现有技术的问题，提供一种基于手机的室内单目自定位方法，操作简单，定位实时性好。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供一种基于手机的室内单目自定位方法，包括如下步骤：

(1)制作室内平面地图：建立室内三维坐标系，选择合适物体作为特征物。测量其在室内三维坐标系下的三维坐标，制作室内平面图；

(2)目标检测和点对映射：手机拍摄用于定位的图片，经过目标检测神经网络快速检测出目标特征物的种类和在图像上的位置，根据目标物的种类和室内平面图实现目标特征物3D空间到2D像平面的映射；

(3)手机位置计算：根据相机的透视原理和三角形的相似性建立手机定位模型，计算定位图片中特征物的深度信息，在已知图片上目标特征物的深度信息和其在空间中的位置坐标即可求出相机的位置坐标。

进一步的，所述步骤(1)中制作室内平面图的具体步骤如下：

(2.1)自动选择易于和周围环境区分且稳定性较好并位于同一水平面或竖直平面的若干个物体作为特征物；

(2.2)建立室内三维坐标系，特征物的三维坐标用物体的中心坐标表示，在坐标系内测量特征物的三维坐标，制作室内的平面地图。其中平面地图包括特征物的种类和特征物在坐标系中的坐标值；

进一步的，所述步骤(2)中目标检测和点对映射的具体步骤如下：

(3.1)手机拍摄的用于定位的图片，经过用于目标检测的神经网络快速检测出目标物的种类T、在图像中的位置L和置信度值P，其中P是识别特征的种类和真实目标的合适度的概率；

(3.2)当定位图片经过目标检测神经网络检测到的目标特征物的数量少于三个，返回步骤(2.1)稍微转动手机重新获取定位图片；

(3.3)实现3D空间目标特征物到2D定位图片的映射是根据从定位图片上检测的目标物的种类，在室内平面图中查找目标特征物在空间中的三维坐标；

(3.4)手机摄像机传感器获取定位图片的同时并获取手机方向传感器的值。

进一步的，所述步骤(3)中手机位置计算的具体步骤如下：

(4.1)已知手机相机的焦距f等相机内参和图像和空间上目标特征物之间的距离，根据相机透视成像原理和三角形的相似原理即可求出特征物的深度信息d；

(4.2)将以空间中特征物的中心为圆心，深度信息值d为半径的圆相交点即为手机的位置L，在实际情况下由于误差的存在，汇聚不到一点，用3个交点的平均值作为手机的位置其中Pi是任意两个圆之间的交点；