[發明專利]一種基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法及系統

有效

• 申請號: 201611046894.3
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN106767810B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 胡釗政;黃剛;胡月志;楊哲
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹;劉琰

1.一種基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在室內的每個消防安全出口標志附近的位置，采集WIFI信號，同時拍攝消防安全出口標志的圖像，并測量出口標志在室內平面地圖中的坐標；

S2、解析WIFI信號和圖像信息，獲取每個出口標志附近的WIFI信號地址及其信號強度，生成信號強度列表；計算每個出口標志對應圖像的SURF特征描述符，以及三維坐標系與世界坐標系之間的單應矩陣；將每個位置的信號強度列表、SURF特征描述符和單應矩陣保存到地圖數據庫中；

S3、根據當前位置的信號強度列表和SURF特征描述符，找到地圖數據庫中匹配度最高的位置，結合對應位置地圖圖像的單應矩陣和定位誤差經驗值確定用戶所在的具體位置。

2.根據權利要求1所述的基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，步驟S2中的信號強度列表包括每個位置接收到的WIFI個數和強度，并濾除低強度的WIFI信號。

3.根據權利要求2所述的基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，濾除低強度的WIFI信號的方法為：

采集每個位置周圍的WIFI信號的地址和RSSI值，濾除RSSI值小于-90dBm的WIFI信號。

4.根據權利要求1所述的基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，步驟S2中計算消防安全出口標志的圖像的SURF特征描述符的方法為：

選取消防安全出口標志的圖像的中心點作為圖像的SURF特征點，在特征點周圍取一個正方形框，框的邊長為20s，s是所檢測到該特征點所在的尺度把該框分為16個子區域，每個子區域統計25個像素的水平方向和垂直方向的haar小波特征，該haar小波特征為水平方向值之和，水平方向絕對值之和，垂直方向之和，垂直方向絕對值之和，即每個子區域有4個值，計算完畢生成16*4＝64維的向量即為圖像的SURF特征描述符。

5.根據權利要求1所述的基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，步驟S3中進行定位的方法為：

S31、將當前位置的WIFI信號與地圖數據庫中各個位置的WIFI信號的信號強度列表進行匹配，比較匹配的WIFI個數和強度，找到匹配度最大的位置；

S32、將當前位置的圖像與匹配度最大的位置的對應的多幅圖像進行SURF特征描述符匹配，找到匹配度最大的圖像，完成進一步定位；

S33、根據匹配度最大的圖像對應的單應矩陣和定位誤差經驗值完成最終定位。

6.根據權利要求5所述的基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，步驟S31中計算WIFI信號的匹配度M(x,y)的公式為：

其中，N為匹配到的WIFI信號的個數，x為地圖數據庫中的WIFI信號的RSSI值，y為定位時當前位置采集到的WIFI信號的RSSI值，λ和α為經驗值，分別取0.5和120.1。

7.根據權利要求5所述的基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，步驟S32中進行SURF特征描述符匹配的方法為：

提取當前位置采集到的圖像的SURF特征描述符，提取地圖數據庫中匹配度最大的位置對應的多幅圖像的SURF特征描述符，通過KNN算法對兩者進行匹配，得到匹配度最大的圖像。

8.根據權利要求5所述的基于移動終端的WIFI和視覺信息的室內定位方法，其特征在于，步驟S33中完成最終定位的方法具體為：

設出口標志與地圖圖像之間的單應矩陣為H₁，采集圖片所用的手機使用張正友棋盤格標定法標定手機相機的內參數K，根據單應矩陣H₁和內參數K計算采集圖像時手機相機與標志之間的距離D₁；根據實驗方法測定定位誤差經驗值Δd,則用戶手機與出口標志之間的距離為D₁±Δd，結合出口標志在平面地圖中的坐標，即可確定當前用戶在平面地圖中的坐標。