[發明專利]基于視頻的室內定位方法

在審

• 申請號: 201810297931.0
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108534781A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 劉寧;林瑞立;李明寬
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G06K9/00;G06N3/04
• 代理公司: 廣州凱東知識產權代理有限公司 44259
• 代理人: 羅丹

本發明公開了一種基于視頻的室內定位方法，定位過程操作簡單，包括離線階段、在線階段步驟，只需用戶原地旋轉拍攝覆蓋一定地標的視頻，即可完成實時定位。該方法用神經網絡識別出視頻幀中的地標序列，結合修正后的羅盤角讀數，通過三定位算法進行精準室內定位。定位坐標點數據返回給客戶端后將以平面圖的形式友好地呈現給用戶。本發明提供的基于視頻的室內定位方法實現了利用圖像信息檢索得到較準確的室內定位結果，同時，利用深度神經網絡來代替傳統圖像特征提取與匹配，提升了定位的精度。

技術領域

本發明涉及一種基于視頻的室內定位方法。

背景技術

隨著互聯網的飛速發展，基于地理位置的定位服務越發地走進人們的視線。其中GPS(Global Positioning System)已經得到成熟的應用，如車輛導航、園區景點導航、AR游戲等。然而由于衛星信號在穿越建筑時會有嚴重的衰減和散射，特別是當今的鋼筋混凝土結構建筑，使室內的定位精度會降低到百米級，使得GPS已經無法滿足高精度的室內定位需求。

于是如何在環境復雜的室內做出高穩定性、高精度、低成本的定位已經成為一個熱門的研究課題。

室內定位技術近十幾年在各大研究團隊的努力下，已經有了不少進展，其常見技術有：Wi-Fi定位、藍牙定位、紅外線定位、超帶寬定位、RFID定位、ZigBee定位、超聲波定位、LED燈定位、地磁場定位、SLAM室內定位、計算機視覺定位等。

能應用于移動端的定位方法基于無線信號為主，如Wi-Fi定位、藍牙定位、RFID定位、地磁定位。這些定位方法雖然也能得到不錯的定位效果，但某些方法如RFID定位，需要額外的部署設備且維護成本高。此外，這類基于無線信號的定位方法都不太穩定，信號易受其他噪聲干擾，尤其是地磁定位，由于室內環境復雜多變，容易引起地磁信號的變動，從而影響其定位精度。

相對而言，基于計算機視覺的技術因為以下特點比較適用于室內定位系統中。首先現在的大部分智能手機都集成了相機、運動傳感器的功能，無需額外部署成本；同時該方法的穩定性好，魯棒性強；另外，由于計算機視覺的飛速發展，該類方法的定位精度得到普遍提升。

基于圖像的定位方法關鍵在于圖像的識別和匹配。Kosecka等前輩提出對每張圖像做邊緣檢測，生成邊緣直方圖來作為圖像的特征。Opdenbosch等人改良了VLAD特征算法，提出了BVLAD特征算法來改進檢索效率和定位準確性。MoVIPS方法[M.Werner,M.Kessel,and C.Marouane,“Indoor positioning using smartphone camera.”IPIN,2011.]用圖像的SURF特征做匹配，利用相機拍出的透視幾何關系來計算距離。Sextant方法[Gao R,TianY,Ye F,et al.Sextant:Towards Ubiquitous Indoor Localization Service by Photo-Taking of the Environment[J].IEEE Transactions on Mobile Computing,2016,15(2):460-474.]也用SURF特征做匹配，匹配后讓用戶手動選取正確的基準圖，最后結合手機陀螺儀角來計算距離。

對于移動設備來說，這些方法通常計算復雜度較高。此外，以上有些方法需要用戶的反饋，無法做到自動化定位。定位精度是另一個問題，MoVIPS方法和Sextant方法定位精度在4-10m，但室內定位對精度要求較高，這樣的定位精度還無法完全滿足市場的需求。

發明內容

針對現有的室內定位方法存在的缺點，本發明的首要目的是提供一種基于視頻的室內定位方法。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

一種基于視頻的室內定位方法，包括以下步驟：