[發明專利]一種基于非精確線搜索的圖像定位方法

在審

• 申請號: 202210549972.0
• 申請日: 2022-05-20
• 公開（公告）號: CN114937082A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 馮冠元;程斐豪;蔣振剛;師為禮
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06F16/532;G06F16/583
• 代理公司: 長春眾邦菁華知識產權代理有限公司 22214
• 代理人: 尹慶娟

一種基于非精確線搜索的圖像定位方法目的在于解決現有技術中存在的在無法獲得查詢相機的內部參數矩陣時無法實現定位功能的問題。本發明首先需要對查詢圖像與數據庫圖像之間進行特征匹配，并計算每幅數據庫圖像與查詢圖像之間的特征匹配率；然后，根據特征匹配率由大到小的關系，選取出若干幅查詢圖像的匹配圖像；最后，根據特征匹配點數設置定位誤差函數的權值，并通過非精確線搜索算法求解查詢圖像的拍攝位置。本發明僅需要數據庫圖像及其拍攝位置，便可以實現查詢相機的位置估計，不依賴于查詢相機和數據庫相機的內部參數。本發明利用匹配特征點的空間位置，求解出查詢相機的拍攝位置，查詢圖像只需匹配一幅數據庫圖像，便可以實現定位功能。

技術領域

本發明屬于室內定位計算機視覺技術領域，具體涉及一種基于非精確線搜索的圖像定位方法。

背景技術

圖像定位技術利用圖像對用戶的位置進行估計。具體來說，圖像定位過程可以分為兩個階段，分別是離線階段，即數據庫創建階段，以及在線階段，即用戶定位階段。在離線階段，需要在定位場景中使用數據庫相機采集數據庫圖像，并將數據庫圖像的位置進行記錄。在定位階段，用戶通過智能移動終端拍攝一幅查詢圖像，移動終端配備有相機，即查詢相機，該圖像將上傳至服務器。在服務器端，根據上傳的查詢圖像并利用定位算法，實現對查詢相機的位置估計。通常，定位算法包括圖像匹配和查詢相機位置求解兩個部分。信息科技專輯上公開了一項哈爾濱工業大學薛昊的名稱為《基于對極幾何理論的視覺定位算法研究》的研究論文，該研究論文是利用相機的內部參數，在查詢相機與數據庫相機之間建立起對極幾何約束關系，并通過該集合關系確定查詢相機的位置。

綜上，在已有的圖像定位方法中，大多需要在定位前對查詢相機和數據庫相機進行標定，并獲得其內部參數矩陣。但是，在某些情況下可能無法獲得查詢相機的內部參數矩陣，這樣便無法實現定位功能。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于非精確線搜索的圖像定位方法，解決現有技術中存在的在無法獲得查詢相機的內部參數矩陣時無法實現定位功能的問題。不依賴于查詢相機和數據庫相機的內部參數，僅通過圖像信息以及數據庫圖像的位置信息，對查詢相機的位置進行估計。

本發明的已知條件，即輸入變量：查詢圖像I_Q，數據庫圖像集合I_M，數據庫圖像的拍攝位置矩陣P_D；

待求變量：查詢圖像的拍攝位置p_Q。

對已知條件的說明：在圖像定位過程中，查詢圖像I_Q是用戶通過查詢相機拍攝的，查詢圖像只有一幅；數據庫圖像是通過數據庫相機在離線階段拍攝的，數據庫圖像是一個集合，數據庫圖像集合I_M中包含有多幅數據庫圖像；數據庫圖像的拍攝位置矩陣P_D中包含有多個數據庫圖像的拍攝位置，該位置與數據庫圖像一一對應。

為實現上述目的，本發明的一種基于非精確線搜索的圖像定位方法包括以下步驟：

步驟一：將查詢圖像與數據庫圖像之間進行特征匹配，并計算獲得n_data數據庫圖像對應的n_data個特征點匹配率

步驟二：根據步驟一獲得的n_data個特征點匹配率查找數據庫圖像中與查詢圖像的匹配的圖像，并計算誤差函數中的權值；步驟一得到了n_data個特征點匹配率根據特征點匹配率匹配由大到小的關系，對數據庫圖像進行排序，選擇排序結果中最靠前的n_near幅數據庫圖像作為查詢圖像的匹配圖像，對于最靠前的的n_near幅數據庫圖像，根據圖像之間的匹配特征點數，根據公式(1)構造出定位誤差函數中的權值w_i，構建權值矩陣：

其中：為第j幅數據庫圖像與查詢圖像之間的SURF特征點匹配數；