[发明专利]基于三维模型图像机器学习的位置感知系统

权利要求书

1.基于三维模型图像机器学习的位置感知系统，其特征在于：系统包括三维GIS服务器、图像训练服务器、定位服务器、无线摄像机和无线接入设备；所述摄像机为无线摄像机由移动目标携带，通过固定安装的无线接入设备接入通信网络；所述三维GIS服务器存储有设定空间内的三维地理信息，可根据所述数据渲染生成空间的二维图像；图像训练服务器负责以空间区域为单位，以三维GIS服务器渲染生成的二维图像集为分类训练样本进行机器学习，并将学习得到的所有区域的图像分类识别模型传送给定位服务器；定位服务器负责依据图像识别模型对无线摄像机采集图像进行分类识别，根据识别结果进行位置感知。

2.如权利要求1所述的位置感知系统，其特征在于：图像训练服务器的机器学习步骤为：

(1)调取三维GIS服务器存储的设定空间内的三维地理信息，将设定空间划分为多个空间区域，在每个区域内确定多个视点，并在每个视点确定多个视角；

(2)通过三维GIS服务器，在步骤(1)确定的每个视点的每个视角方向上渲染多幅空间二维图像；

(3)以步骤(1)确定的区域为单位，将区域中的每个视点的每个视角作为一个类，将每个视点的每个视角在步骤(2)得到的多幅空间二维图像作为其对应类的机器学习样本，送入机器学习网络进行训练，训练得到该区域的图像分类识别模型；

(4)重复步骤(4)的训练过程，直至得到所有区域的图像分类识别模型；

(5)将所有区域的图像分类识别模型和所有类对应的视点位置数据、视角方向数据传送给定位服务器。

3.如权利要求1所述的位置感知系统，其特征在于：所述系统位置感知步骤具体包括：

(1)无线摄像机与无线接入设备进行握手通信，定位服务器通过无线摄像机与无线接入设备之间的无线通信的信号强度或信号飞行时间，确定无线摄像机与无线接入设备之间的距离d，并参考固定无线接入设备的已知位置，确定无线摄像机的二维位置区域S；

(2)无线摄像机采集环境图像，并将图像传输给定位服务器；

(3)定位服务器将步骤(2)接收到的图像进行处理；

(4)定位服务器根据步骤(1)确定的无线摄像机的二维位置区域S，确定无线摄像机所在的机器学习的单位区域，并将步骤(3)得到图像送入该区域的图像分类识别模型进行分类识别，得到所属的类及其置信度，如所属类的视点位置在二维位置区域S内，且置信度大于设定阈值，则判定分类成功继续执行步骤(5)，否则判定分类失败，返回步骤(1)；

(5)定位服务器根据步骤(4)得到的类所对应的视点位置数据和视角方向数据，获得无线摄像机的位置和方向。

4.如权利要求2所述的位置感知系统，其特征在于：图像训练服务器的机器学习步骤(2)中的每幅渲染的空间二维图像均存在设定范围内的视点位置偏差或视角方向偏差。

5.如权利要求1所述的位置感知系统，其特征在于：所述三维GIS服务器存储的三维地理信息数据包括，系统的位置感知区域内的所有固定物体的外观形状和尺寸、表面材质、表面颜色、表面标识的模型数据。

6.如权利要求3所述的位置感知系统，其特征在于：所述系统位置感知步骤(1)所述无线摄像机的二维位置区域S为，在高度h的水平平面上，以无线接入设备位置(x₁,y₁)为圆心，以d-E和d+E为半径的圆的围成的环形区域S₁，即满足的区域；其中E为无线摄像机与无线接入设备的无线通信测距误差，h为设定的无线摄像机的安装高度。

7.如权利要求3所述的位置感知系统，其特征在于：对于所述无线摄像机的通信范围内固定安装多于一个的无线接入设备的环境，则所述无线摄像机的二维位置区域S为每个无线接入设备根据权利要求3所确定区域S_i的交集区域，设有n个无线接入设备，则S＝S₁∩S₂∩……∩S_n。