专利名称：一种室内定位方法
技术领域：
本发明涉及定位技术领域，尤其涉及一种室内定位方法。
背景技术：
在室外，GPS卫星定位技术已经发展得非常成熟，目前在民用市场，可以 到达l米左右的定位精度，通过差分等技术可以实现更高的精准度。但是GPS 是通过卫星来测算出坐标位置，也就是说我们目标处于地下、或者室内环境， GPS是没有信号的，也就失去了定位功能。
目前室内定位技术，经过多年的发展，主要采用无线通讯技术来实现定位， 大体包括射频、红外线、超声波、蓝牙、Zigbee、 WIFI以及超宽带，这些无 线定位技术，目前都存在一定的技术局限性，特别在有人体活动的复杂室内环 境中，受噪声干扰较大，稳定性差。
发明内容
本发明的目的在于提出一种室内定位方法，能够实现在室内条件下精确定位。
为达此目的，本发明采用以下技术方案 一种室内定位方法，包括以下步骤
A、 在室内顶部粘贴预订大小、带有唯一标识的图案贴纸；
B、 对所述图案贴纸的数据进行收集，形成室内位置初始化信息并存储；
C、 移动物体上的摄像头拍摄所述图案贴纸，形成图片，并抽取出图片关D、将所述图片关键点信息根据所述室内位置初始化信息进行换算，获得 所述移动物体在室内的相对坐标，实现室内定位。
图案贴纸上设置r^M个排列为矩形的特征点，N和M为正整数，特征点中
一个角顶点为坐标系原点，原点相邻的两个角顶点分别为坐标系X轴终点和Y 轴终点，其他特征点为图案标识点，每个图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、 Y轴终点和相应的图案标识点贴有区别于其他特征点的贴纸，形成唯一的标 识。
每个图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点和相应的图案标识点 贴有采用荧光材料的贴纸，形成唯一的标识。 步骤B进一步包括以下步骤
将移动物体上的摄像头放到第一个图案贴纸正下方获取图片，定义第一图 案贴纸为初始图案贴纸，并设置初始坐标为0， 0;
移动摄像头，使摄像头处于初始图案贴纸和第二个图案贴纸之间获取图 片，设置第二个图案贴纸的相对位置和角度信息；
移动摄像头，使摄像头处于第二个图案贴纸和第三个图案贴纸之间获取图 片，设置第三个图案贴纸的相对位置和角度信息；
如此循环，直到完成所有图案贴纸的信息登记。
步骤C进一步包括以下步骤
移动物体上的摄像头拍摄所述图案贴纸，获得视频图像； 将所述视频图像转换成单色的灰度图像；
将所述灰度图像与预设的阈值比较，进行二值化处理，形成黑白单色图像； 从黑白单色图像中，根据特征点的特征提取特征点；
根据图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点和相应的图案标识点 之间的特性，从特征点提取关键点。
步骤D中，将所述图片关键点信息根据所述室内位置初始化信息进行换2009 算，获得所述移动物体对应图案贴纸的标识、对应图案贴纸的角度和对应图案 贴纸的高度。
根据图案贴纸上关键点的特性，从坐标系原点、X轴终点、Y轴终点推导 出相应图案标识点体现的图案贴纸的标识。
根据图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点形成的坐标与所述室 内位置初始化信息中同一个图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点形 成的坐标进行对比，获得移动物体与对应图案贴纸形成的角度。
根据图片内一个图案贴纸大小与所述室内位置初始化信息中同一个图案 贴纸两个不同预设高度下的大小之间比例，获得移动物体所处的高度。
采用了本发明的技术方案，通过移动物体上的摄像头拍摄的图片与预先存 储的室内位置初始化信息之间进行比较，能够在室内精确地给移动物体进行定 位。
图l是本发明具体实施方式
中室内定位的流程图。
具体实施例方式
下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。 本发明技术方案的主要思想是在屋顶贴上特定的图案贴纸，再采用红外摄
像头向屋顶水平实时拍摄图像，利用微处理器，例如DSP，实时解析、运算拍
摄图像，解析出关键数据，最后根据关键数据，以及之前建立的室内图案贴纸
数据，得出当前所处位置坐标。
图l是本发明具体实施方式
中室内定位的流程图。如图1所示，该室内定位
的流程包括以下步骤步骤IOI、在室内顶部粘贴预订大小、带有唯一标识的图案贴纸。图案贴
纸从总体上分为两个层面， 一是背景图案，可采用透明的塑料，以便尽可能减
少对房屋总体美观的破坏；二是特征点，特征点采用荧光材料的贴纸，以便成 像时，显示较为统一的白色。
图2是图案贴纸上图案的位置图。如图2所示，图案贴纸上设置4*4排列为 矩形的特征点，包括
1) 左上角顶点必须存在。此点可理解为坐标系的原点。
2) 右上角顶点必须存在。此点可理解为坐标系X轴终点。
3) 左下角顶点必须存在。此点可理解为坐标系Y轴终点。
4) 图案标识点其他点。这些点通过0、 l组合，是此图案的标识。 其中带有"十"标记的为贴了采用荧光材料的贴纸的特征点。 图2所示的图案贴了3个特征点，分别为1号、8号，9号，那么此图案标识
对应二进制的序列为0， 0001， 1000， 0001，转换成十六进制ID值为0x0181， 由此可见图案可贴的最大数量为2的13次方，即为8192个。
步骤102、对室内所有的图案贴纸的数据进行收集，形成室内位置初始化 信息并存储。
将移动物体上的摄像头放到第一个图案贴纸正下方获取图片，定义第一图 案贴纸为初始图案贴纸，并设置初始坐标为O, 0;移动摄像头，使摄像头处 于初始图案贴纸和第二个图案贴纸之间获取图片，设置第二个图案贴纸的相对 位置和角度信息；在移动摄像头，使摄像头处于第二个图案贴纸和第三个图案 贴纸之间获取图片，设置第三个图案贴纸的相对位置和角度信息；如此循环， 直到完成所有图案贴纸的信息登记。
步骤103、移动物体上的摄像头拍摄图案贴纸，获得视频图像，假设摄像 头采集是的VGA(64OH80)的RGB真彩图像，采集到的原始视频图像，默认是 RGB真彩24位位图，考虑到MCU的运算量和运算速度，需要将真彩24位位图
7转换成单色的灰度图像。
灰度算法利用人眼的感觉来定义灰度值，转换算法如下
灰度值=0. 3*红色+ 0. 59*绿色+ 0. 11*蓝色。
步骤104、将灰度图像与预设的阈值比较，进行二值化处理，形成黑白单 色图像。
根据灰度图像，进行二值化处理，形成黑白单色图像，以便更加形象、清 晰的解析特征点。将灰度图像进行二值化，最重要的参数就是二值化阈值，此 二值化阈值范围为0-255。由于本具体实施方式
的图案特征点设计是采用荧光 材料的贴纸，成像后，将显示为白色的亮点，所以这里阈值应当更加接近白色， 默认参数为238。
步骤105、从黑白单色图像中，根据特征点的特征提取特征点。 已经得到二值化后的图像数据，这些数据都是由0或1组成的图像点阵。 根据本具体实施方式
中定义特征点特征
1) 特征点是个正方形，成像后是类似正方形图像；
2) 特征点是白色；和
3) 二值化后的图像，特征点周围应是黑色，可以提取特征点。 步骤106、进行特征点提取后的图像，大体展现了图案的特征点，但还存
在着一些伪装的特征点，还需要消除伪装的特征点，提取关键点。根据图案贴 纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点和相应的图案标识点之间的特性，可 以从特征点提取关键点。
一个图像的几个必要条件包括左上角顶点、右上角顶点和左下角顶点必 须存在；左上角点到右上角的距离等于左上角点到左下角点的距离；左上角点 到右上角直线和左上角点到左下角点直线，角度为90度；其他关键点，都是在 其形成正方形范围内的等距点，根据这些条件就可以解析出关键点。
步骤107、将图片关键点信息根据室内位置初始化信息进行换算，获得移动物体在室内的相对坐标，实现室内定位。
获得移动物体在室内的相对坐标就是要获得移动物体对应图案贴纸的标 识、对应图案贴纸的角度和对应图案贴纸的高度。
首先，根据图案贴纸上关键点的特性，从坐标系原点、X轴终点、Y轴终点 推导出相应图案标识点体现的图案贴纸的标识。
其次，根据图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点形成的坐标与室 内位置初始化信息中同一个图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点形成 的坐标进行对比，获得移动物体与对应图案贴纸形成的角度。
再次，根据图片内一个图案贴纸大小与室内位置初始化信息中同一个图案 贴纸两个不同预设高度下的大小之间比例，获得移动物体所处的高度。
当摄像头视角大小固定、贴纸图案大小固定时，摄像头在HK米高度，采 集一副图像，得到图案大小为W1400像素，在H2二2米高度时，采集一副图像， 得到图案大小为W2二40像素，此时斜率K = (H1-H2)/(W2-W1)。
在通过摄像头采集一副图像，得到图案大小为W，此时对应高度H可以通过 以下公式获得H = K*(W2-W) + H2。
由此，我们可以换算得到移动物体的相对坐标，从而实现室内精确定位。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变 化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该 以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种室内定位方法，其特征在于，包括以下步骤A、在室内顶部粘贴预订大小、带有唯一标识的图案贴纸；B、对所述图案贴纸的数据进行收集，形成室内位置初始化信息并存储；C、移动物体上的摄像头拍摄所述图案贴纸，形成图片，并抽取出图片关键点信息；D、将所述图片关键点信息根据所述室内位置初始化信息进行换算，获得所述移动物体在室内的相对坐标，实现室内定位。
2、 根据权利要求l所述的一种室内定位方法，其特征在于，图案贴纸上 设置淋M个排列为矩形的特征点，N和M为正整数，特征点中一个角顶点为坐 标系原点，原点相邻的两个角顶点分别为坐标系X轴终点和Y轴终点，其他特 征点为图案标识点，每个图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点和相 应的图案标识点贴有区别于其他特征点的贴纸，形成唯一的标识。
3、 根据权利要求2所述的一种室内定位方法，其特征在于，每个图案贴 纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点和相应的图案标识点贴有采用荧光材 料的贴纸，形成唯一的标识。
4、 根据权利要求3所述的一种室内定位方法，其特征在于，步骤B进一 步包括以下步骤将移动物体上的摄像头放到第一个图案贴纸正下方获取图片，定义第一图 案贴纸为初始图案贴纸，并设置初始坐标为0， 0;移动摄像头，使摄像头处于初始图案贴纸和第二个图案贴纸之间获取图 片，设置第二个图案贴纸的相对位置和角度信息；移动摄像头，使摄像头处于第二个图案贴纸和第三个图案贴纸之间获取图 片，设置第三个图案贴纸的相对位置和角度信息；如此循环，直到完成所有图案贴纸的信息登记。
5、 根据权利要求4所述的一种室内定位方法，其特征在于，步骤C进一步包括以下步骤移动物体上的摄像头拍摄所述图案贴纸，获得视频图像； 将所述视频图像转换成单色的灰度图像；将所述灰度图像与预设的阈值比较，进行二值化处理，形成黑白单色图像; 从黑白单色图像中，根据特征点的特征提取特征点；根据图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点和相应的图案标识点 之间的特性，从特征点提取关键点。
6、 根据权利要求5所述的一种室内定位方法，其特征在于，步骤D中， 将所述图片关键点信息根据所述室内位置初始化信息进行换算，获得所述移动 物体对应图案贴纸的标识、对应图案贴纸的角度和对应图案贴纸的高度。
7、 根据权利要求6所述的一种室内定位方法，其特征在于，根据图案贴 纸上关键点的特性，从坐标系原点、X轴终点、Y轴终点推导出相应图案标识 点体现的图案贴纸的标识。
8、 根据权利要求6所述的一种室内定位方法，其特征在于，根据图案贴 纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点形成的坐标与所述室内位置初始化信 息中同一个图案贴纸上的坐标系原点、X轴终点、Y轴终点形成的坐标进行对 比，获得移动物体与对应图案贴纸形成的角度。
9、 根据权利要求6所述的一种室内定位方法，其特征在于，根据图片内 一个图案贴纸大小与所述室内位置初始化信息中同一个图案贴纸两个不同预 设高度下的大小之间比例，获得移动物体所处的高度。
全文摘要
本发明公开了一种室内定位方法，在室内顶部粘贴预订大小、带有唯一标识的图案贴纸；对所述图案贴纸的数据进行收集，形成室内位置初始化信息并存储；移动物体上的摄像头拍摄所述图案贴纸，形成图片，并抽取出图片关键点信息；将所述图片关键点信息根据所述室内位置初始化信息进行换算，获得所述移动物体在室内的相对坐标，实现室内定位。采用了本发明的技术方案，通过移动物体上的摄像头拍摄的图片与预先存储的室内位置初始化信息之间进行比较，能够在室内精确地给移动物体进行定位。
文档编号G01B11/03GK101639345SQ20091008919
公开日2010年2月3日 申请日期2009年8月3日 优先权日2009年8月3日
发明者悦 朱, 杨桂平, 兵 汪, 隋晓鹏 申请人:塔米智能科技(北京)有限公司