[發明專利]一種北斗衛星系統與圖像特征結合的高精度室外定位方法

在審

• 申請號: 201910198384.5
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN109901207A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 石瑩;李若瑩;余暉;汪世文;韓俊杰
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01S19/45
• 分類號: G01S19/45
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 胡琦旖

本發明屬于導航定位技術領域，公開了一種北斗衛星系統與圖像特征結合的高精度室外定位方法，包括以下步驟：采集參考圖像；對參考圖像進行處理；根據處理后的參考圖像建立數據庫；利用北斗衛星系統獲得初步定位結果；獲取待定位圖像，結合初步定位結果，將待定位圖像和數據庫中的參考圖像進行相似度計算，搜索得到相匹配的參考圖像，獲得視覺輔助定位結果。本發明解決了現有技術中通視情況差時的衛星信號弱導致定位精度較低的問題。

技術領域

本發明涉及導航定位技術領域，尤其涉及一種北斗衛星系統與圖像特征結合的高精度室外定位方法。

背景技術

全球衛星導航系統(簡稱GNSS)是國家重大的空間和信息化基礎設施，在國民經濟建設和國防安全領域發揮了重要的作用。繼美國的GPS，俄羅斯的GLONASS系統和歐洲的Galileo系統之后，我國正大力發展具有自主知識產權的北斗衛星導航系統。衛星導航從單一的系統壟斷進入了多GNSS競爭與合作的新時代。北斗衛星導航系統由空間段、地面段和用戶段三部分組成，可在全球范圍內全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導航、授時服務，并具短報文通信能力，已經初步具備區域導航、定位和授時能力，定位精度可達10米。

目前，視覺地點識別對于計算機視覺和機器人來說是一個重要的課題。與視覺定位有所不同，視覺地點識別主要通過圖像檢索技術和特征匹配來實現。圖像匹配是指通過一定的匹配算法在兩幅或多幅圖像之間識別同名點，如二維圖像匹配中通過比較目標區和搜索區中相同大小的窗口的相關系數，取搜索區中相關系數最大所對應的窗口中心點作為同名點。傳統的圖像檢索主要是通過提取局部特征和特征聚類編碼的方法生成特征描述子，通過計算圖像間的特征描述子的距離來進行圖像檢索。最近幾年來，基于卷積神經網絡和深度學習的圖像檢索方法獲得了很大的進展，在視覺地點識別的問題上實現了很好的效果。

盡管衛星導航技術發展迅速，但在一些高樓林立的地段，通視情況差，衛星導航效果甚微。

發明內容

本申請實施例通過提供一種北斗衛星系統與圖像特征結合的高精度室外定位方法，解決了現有技術中通視情況差時的衛星信號弱導致定位精度較低的問題。

本申請實施例提供一種北斗衛星系統與圖像特征結合的高精度室外定位方法，包括以下步驟：

步驟1、采集參考圖像；

步驟2、對所述參考圖像進行處理；

步驟3、根據處理后的所述參考圖像建立數據庫；

步驟4、利用北斗衛星系統獲得初步定位結果；

步驟5、獲取待定位圖像，結合所述初步定位結果，將所述待定位圖像和所述數據庫中的所述參考圖像進行相似度計算，搜索得到相匹配的參考圖像，獲得視覺輔助定位結果。

優選的，所述北斗衛星系統與圖像特征結合的高精度室外定位方法還包括：步驟6、結合所述視覺輔助定位結果，使用SegNet圖像語義分割技術和PnP算法獲得精確輔助定位結果。

優選的，所述北斗衛星系統與圖像特征結合的高精度室外定位方法還包括：步驟7、根據所述精確輔助定位結果進行實景導航。

優選的，步驟1中，通過RTK技術獲得所述參考圖像的位置坐標信息，通過IMU技術獲得所述參考圖像的姿態與角度信息。

優選的，步驟2中，利用NetVLAD圖像檢索算法對所述參考圖像進行圖像特征的聚類和編碼，獲得所述參考圖像的特征描述子，將所述參考圖像轉化為歸一化向量。

優選的，步驟3中，采用基于R樹結構的MIM索引方法建立數據庫。

優選的，步驟6中，使用SegNet圖像語義分割技術的實現方法為：縮小所述待定位圖像，記錄特征點最大權重的位置，對每個像素采用后驗概率的方法進行計算，獲取所計算符合概率最大的圖像。