[發明專利]一種基于手機的室內單目自定位方法

有效

• 申請號: 201910535165.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110332938B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 趙彥超;高燃
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 梁耀文

1.一種基于手機的室內單目自定位方法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）制作室內平面地圖：建立室內三維坐標系，選擇易于和周圍環境區分且穩定性較好并位于同一水平面或豎直平面的若干個物體作為特征物；測量其在室內三維坐標系下的三維坐標，制作室內平面圖；

（2）目標檢測和點對映射：手機拍攝用于定位的圖片，經過目標檢測神經網絡快速檢測出目標特征物的種類和在圖像上的位置，根據目標物的種類和室內平面圖實現目標特征物3D空間到2D像平面的映射；

（3）手機位置計算：根據相機的透視原理和三角形的相似性建立手機定位模型，計算定位圖片中特征物的深度信息，在已知圖片上目標特征物的深度信息和其在空間中的位置坐標即可求出相機的位置坐標，所述手機位置計算的具體步驟如下：

（4.1）已知手機相機的焦距f、像素長度、像素寬度、單位像素長度和圖像和空間上目標特征物之間的距離，根據相機透視成像原理和三角形的相似原理即可求出特征物的深度信息d；

（4.2）將以空間中特征物的中心為圓心，深度信息值d為半徑的圓相交點即為手機的位置L，在實際情況下由于誤差的存在，匯聚不到一點，用3個交點的平均值作為手機的位置，其中Pi是任意兩個圓之間的交點；

(4.3)當圖像上目標特征的數量大于三個時，選擇三個目標特征物重復執行步驟（4.1）和（4.2）K次，求解相機的位置，此時得到K個相機的位置；其中K=，其中n為檢測到圖像上目標特征的數量；求解K個候選位置的平均坐標，其中和是候選位置的X-Y軸坐標值；求解K個位置的坐標和L₁點的距離D_i，將D_i0.7m的候選位置剔除，剩余候選坐標的均值即為相機的位置L。

2.根據權利要求1所述的一種基于手機的室內單目自定位方法，其特征在于：所述步驟（1）中制作室內平面圖的具體步驟如下：

建立室內三維坐標系，特征物的三維坐標用物體的中心坐標表示，在坐標系內測量特征物的三維坐標，制作室內的平面地圖，其中平面地圖包括特征物的種類和其在坐標系中的坐標值。

3.根據權利要求1所述的一種基于手機的室內單目自定位方法，其特征在于：所述步驟（2）中目標檢測和點對映射的具體步驟如下：

（3.1）手機拍攝的用于定位的圖片，經過用于目標檢測的神經網絡快速檢測出目標物的種類T、在圖像中的位置L和置信度值P，其中P是識別特征的種類和真實目標的合適度的概率；

（3.2）當定位圖片經過目標檢測神經網絡檢測到的目標特征物的數量少于三個，返回步驟（1）稍微轉動手機重新獲取定位圖片；

（3.3）實現3D空間目標特征物到2D定位圖片的映射是根據從定位圖片上檢測的目標物的種類，在室內平面圖中查找目標特征物在空間中的三維坐標；

（3.4）手機攝像機傳感器獲取定位圖片的同時并獲取手機方向傳感器的值。