[发明专利]一种无地图下室内行人定位与追踪方法

权利要求书

1.一种无地图下室内行人定位与追踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、采集行人室内运动过程中的视频数据和惯性导航数据，并对视频数据和惯性导航数据进行预处理；

S2、根据惯性导航数据对行人的惯性导航轨迹进行语义描述，得到行人的语义轨迹；

S3、对视频数据进行特征提取，并将提取得到的特征按照时间序列进行存储，得到视频特征序列；

S4、根据视频特征序列构建简易语义描述地图；

S5、将行人的语义轨迹与简易语义描述地图进行匹配，对行人的惯性导航轨迹进行修正，并在修正后的轨迹上标出简易语义描述地图的语义特征位置，实现无地图下室内行人自主定位与追踪；

所述步骤S5中通过建立行人运动方式和室内空间特征的对应关系的方式实现对行人的语义轨迹与简易语义描述地图的匹配，所述行人运动方式和室内空间特征的对应关系函数为：

f_t＝I(t-T)*P(L_T|A_t)

其中f_t表示时刻进行语义轨迹和简易语义描述地图的匹配概率，时刻由行人行走时刻、语义轨迹标注时刻t以及简易语义描述地图的标注时刻T确定，I(·)为指示函数且P(L_T|A_t)表示当语义轨迹标注时刻为t，行人运动方式为A的情况下，处于简易语义描述地图的标注时刻为T，位置为L的概率。

2.根据权利要求1所述的无地图下室内行人定位与追踪方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下分步骤：

S11、竖直手持智能手机在室内行走，通过智能手机的摄像头采集行人室内运动过程中的视频数据，通过智能手机的IMU采集行人室内运动过程中的惯性导航数据，并将视频数据和惯性导航数据传输至终端保存；

S12、将视频数据中与惯性导航数据采样间隔等时间段的连续帧的视频序列拼接为一张图片，由此将视频数据与惯性导航数据在时间上对齐。

3.根据权利要求1所述的无地图下室内行人定位与追踪方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：根据IMU中加速度计输出的曲线图判断行人在每个时间点的运动方式，同时根据IMU中陀螺仪和磁力计输出的角度特征确定行人运动过程中发生的转动信息，并在行人的原始惯性导航轨迹的相应位置标注出行人的运动方式、转动信息以及时间信息，得到行人的语义轨迹。

4.根据权利要求3所述的无地图下室内行人定位与追踪方法，其特征在于，所述步骤S2中确定行人运动过程中发生的转动信息的具体方法为：当行人旋转角度大于或等于45°时，判定行人发生转动，否则判定行人未发生转动。

5.根据权利要求1所述的无地图下室内行人定位与追踪方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下分步骤：

S31、采用Harris角点特征提取算法提取得到视频数据的角点特征；

S32、将提取得到的角点按照坐标的密集程度进行分类；

S33、判断某类角点的角点坐标是否能够构成竖直两边平行的四边形，若是则判定该部分角点为门的特征，进入步骤S34，否则进入步骤S35；

S34、判断四边形内部是否存在角点，若是则判定该部分角点为开启的门的特征，进入步骤S37，否则判定该部分角点为关闭的门的特征，进入步骤S37；

S35、判断某类角点的角点坐标是否呈对称关系，若是则判定该部分角点为楼梯的特征，进入步骤S37，否则进入步骤S36；

S36、判断某类角点的角点坐标是否能构成一条中间有一段断裂的直线，若是则判定该部分角点为拐角的特征，进入步骤S37，否则直接进入步骤S37；

S37、将得到的开启的门、关闭的门、楼梯以及拐角的特征按照时间序列进行存储，得到视频特征序列。

6.根据权利要求1所述的无地图下室内行人定位与追踪方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：将视频特征序列中的特征按照其对应的时间序列翻译为描述该特征的自然语言，形成能够指示行人运动方式的简易语义描述地图。