一种基于图像处理的室内定位方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种基于图像处理的室内定位方法及系 统。
【背景技术】
[0002] 随着智能手机及传感器的发展，移动位置服务（LBS)越来越多的影响着人们的生 活。利用全球定位系统（GPS)可以满足人们在室外的定位与导航需求，然而在室内这种相 对封闭的环境下，接收卫星信号受到遮挡、容易发生折射等，导致GPS无法直接用于室内定 位导航。目前常用的室内定位方法包括：利用WIFI信号定位、惯性导航定位、蓝牙定位、射 频识别（RFID)定位等。这些方法在室内定位过程中，信号强度因行人走动、环境变化等原 因容易受到干扰，定位误差易发生积累、而且存在隐私问题，最终采集的室内定位数据不精 确。
[0003] 因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0004] 鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于图像处理的室内定位方法及 系统，旨在克服传统室内定位方法中无线信号容易受到干扰，定位精度不高、误差容易积累 的问题，提出一种利用图像匹配结合惯性传感器地图匹配的室内定位方法，能够缩短搜索 图像时间、加快匹配速度，实现精确实时定位。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种基于图像处理的室内定位方法，其中，方法包括：
[0007] A、预先获取室内平面图，建立平面直角坐标系，在平面直角坐标系统上建立参考 点，对每个参考点计算位置坐标并采样参考点位置处的图像特征数据，并存储在位置指纹 数据库中；
[0008] B、实时记录移动终端的惯性传感器数据，当检测到移动终端拍摄当前位置图像并 发送定位请求时，提取当前位置图像的图像特征数据，并发送至服务器；
[0009] C、服务器接收到图像特征数据后分析生成用户在拍摄图像前的历史运动轨迹，估 算用户当前可能所在的位置；
[0010] D、根据移动终端发送的当前位置图像的图像特征信息，对位置指纹数据库中的存 储的用户当前可能所在的位置的图像进行遍历匹配，将匹配点对最多的图像作为移动终端 发送的图像的最优匹配图像；
[0011] E、服务器查询最优匹配图像的坐标，并将坐标发送至移动终端作为当前用户位置 的定位结果。
[0012] 所述的基于图像处理的室内定位方法，其中，所述步骤A具体包括：
[0013] AU预先获取室内平面图，并选择坐标原点，建立平面直角坐标系；
[0014] A2、在平面直角坐标系上每隔一预定距离建立一个参考点，对每个参考点计算位 置坐标并采样参考点位置的图像；
[0015] A3、对参考点位置的图像提取特征点，用特征描述向量对特征点进行描述，将参考 点位置的图像的特征点、特征描述向量及位置坐标存储在位置指纹数据库中。
[0016] 所述的基于图像处理的室内定位方法，其中，所述步骤C具体包括：
[0017] CU服务器接收图像特征数据后，根据加速度速度获取用户行走的步数；
[0018] C2、根据陀螺仪数据获取用户的拐弯次数，根据气压数据定位用户当前所在的楼 层，结合室内平面地图估算出用户当前可能所在的位置。
[0019] 所述的基于图像处理的室内定位方法，其中，所述步骤D具体包括：
[0020] D1、根据移动终端发送的当前位置图像特征数据，对位置指纹数据库中的存储的 用户当前可能所在的位置的图像进行遍历匹配；
[0021] D2、计算移动终端发送的图像上的特征点到另一张图像上所有特征点的欧式距 离，选择欧式距离最小的点为最佳匹配点，两张图像上的最佳匹配点构成一个匹配点对，并 采用特定的匹配约束条件剔除错误的匹配点；
[0022] D3、获取匹配点对最多的图像并作为移动终端发送的图像的最优匹配图像。
[0023] 所述的基于图像处理的室内定位方法，其中，所述步骤D2中采用特定的匹配约束 条件剔除错误的匹配点具体包括：
[0024] D21、计算移动终端发送的图像上的第一特征点的最佳匹配点时，获取与第一特征 点欧式距离最近的第二特征点之间的第一距离以及与第一特征点欧式距离次近的第三特 征点之间的第二距离，当第一距离和第二距离的比值大于等于一预定阈值，则当前匹配点 不是最佳匹配点，剔除当前匹配点对应的匹配点对；
[0025] D22、当第一距离和第二距离的比值小于一预定阈值，将移动终端发送的图像与数 据中的图像进行匹配得到第一匹配映射关系，同时从数据库中的图像到移动终端发送的图 像进行匹配得到第二匹配映射关系，若第一匹配映射关系与第二匹配映射关系不是一一对 应，则当前匹配点不是最佳匹配点，剔除当前匹配点对应的匹配点对；
[0026] D23、如果第一匹配映射关系与第二匹配映射关系是一一对应的，则利用随机选择 若干对匹配点得到模型参数，剔除不满足转换关系的匹配点对。
[0027] -种基于图像处理的室内定位系统，其中，系统包括：
[0028] 预先存储模块，用于预先获取室内平面图，建立平面直角坐标系，在平面直角坐标 系统上建立参考点，对每个参考点计算位置坐标并采样参考点位置处的图像特征数据，并 存储在位置指纹数据库中；
[0029] 图像特征提取模块，用于实时记录移动终端的惯性传感器数据，当检测到移动终 端拍摄当前位置图像并发送定位请求时，提取当前位置图像的图像特征数据，并发送至服 务器；
[0030] 位置估计模块，用于服务器接收到图像特征数据后分析生成用户在拍摄图像前的 历史运动轨迹，估算用户当前可能所在的位置；
[0031] 匹配模块，用于根据移动终端发送的当前位置图像的图像特征信息，对位置指纹 数据库中的存储的用户当前可能所在的位置的图像进行遍历匹配，将匹配点对最多的图像 作为移动终端发送的图像的最优匹配图像；
[0032] 查询模块，用于服务器查询最优匹配图像的坐标，并将坐标发送至移动终端作为 当前用户位置的定位结果。
[0033] 所述的基于图像处理的室内定位系统，其中，所述预先存储模块具体包括：
[0034] 平面图获取单元，用于预先获取室内平面图，并选择坐标原点，建立平面直角坐标 系；
[0035] 采样单元，用于在平面直角坐标系上每隔一预定距离建立一个参考点，对每个参 考点计算位置坐标并采样参考点位置的图像；
[0036] 存储单元，用于对参考点位置的图像提取特征点，用特征描述向量对特征点进行 描述，将参考点位置的图像的特征点、特征描述向量及位置坐标存储在位置指纹数据库中。
[0037] 所述的基于图像处理的室内定位系统，其中，所述位置估计模块具体包括：
[0038] 步数获取单元，用于服务器接收图像特征数据后，根据加速度速度获取用户行走 的步数；
[0039] 位置估计单元，用于根据陀螺仪数据获取用户的拐弯次数，根据气压数据定位用 户当前所在的楼层，结合室内平面地图估算出用户当前可能所在的位置。
[0040] 所述的基于图像处理的室内定位系统，其中，所述匹配模块具体包括：
[0041] 第一匹配单元，用于根据移动终端发送的当前位置图像特征数据，对位置指纹数 据库中的存储的用户当前可能所在的位置的图像进行遍历匹配；
[0042] 第二匹配单元，用于计算移动终端发送的图像上的特征点到另一张图像上所有特 征点的欧式距离，选择欧式距离最小的点为最佳匹配点，两张图像上的最佳匹配点构成一 个匹配点对，并采用特定的匹配约束条件剔除错误的匹配点；
[0043] 最优匹配图像获取单元，用于获取匹配点对最多的图像并作为移动终端发送的图 像的最优匹配图像。
[0044] 所述的基于图像处理的室内定位系统，其中，所述第二匹配单元还包括：
[0045] 比例约束单元，用于计算移动终端发送的图像上的第一特征点的最佳匹配点时， 获取与第一特征