人工幹預下基於圖像搜索的室內定位導航系統的製作方法
2023-08-04 13:02:16
人工幹預下基於圖像搜索的室內定位導航系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了人工幹預下基於圖像搜索的室內定位導航系統，涉及計算機視覺／圖像處理方法。由兩個部分組成：基於圖像的搜索和定位以及導航指導；基於圖像搜索部分，融合了特徵提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個方法；對於用戶的每一次拍攝，將根據匹配結果排序並顯示最接近的幾副，包括一般4～5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當前拍攝圖像完全真實匹配的結果。重複這樣的過程2～3次之後，我們將準確地給出其所在區域，並提供相應的導航指導；定位以及導航指導，對圖像進行匹配是我們系統實現的關鍵部分。本發明解決了現有技術定位精度低，整個圖像匹配的準確率低的問題。
【專利說明】人工幹預下基於圖像搜索的室內定位導航系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及計算機視覺/圖像處理方法。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著科技的發展和社會的進步，社區信息化和數位化水平越來越高，人們對於定位和導航系統的需求日益增加。伴隨著室外導航系統的成熟和廣泛應用，室內定位系統的開發和設計也引起了人們的關注，尤其是複雜的室內環境，比如超市，機場大廳，圖書館，博物館，礦井等，常常都需要確定人員所在的位置並人員的下一步活動進行必要的導航和指導。
[0003]室內定位和導航與室外有很大不同，它容易受到空間的限制，拐角和障礙物也比較多，對測量精度要求也不同。對於室內定位和導航而言，最重要的是如何識別區域邊界，確定用戶屬於哪個區域，精度要求一般在I米左右。目前室內定位系統的理想模式是:不受室內環境影響，通用性和可擴展性強，能夠實現自主定位，不需要增加輔助設備，不需要實現對室內環境進行改造等；而用戶採用的定位裝置比較小，方便，定位系統實時性強，準確
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[0004]目前比較通用的解決方案是利用無線通訊或者超聲波，紅外線，雷射或者視覺傳感器等設備，根據三邊測量法，三角測量法，最大似然估計定位法，模式匹配方法等特定方法來定位。但是這些解決方法存在著容易受到噪聲幹擾，精確度差或者需要特定的讀寫設備等條件的限制，實用性不夠。特別要指出的是，現有的基於計算機視覺的定位系統當場景複雜度增加的時候，容易受到外在運動物體的影響，很難保持較高的精度。
【發明內容】
[0005]本發明提供人工幹預下基於圖像搜索的室內定位導航系統，本發明解決了現有技術定位精度低，整個圖像匹配的準確率低的問題。
[0006]為解決上述問題，本發明採用如下技術方案:由兩個部分組成:基於圖像的搜索和定位以及導航指導；
[0007]基於圖像搜索部分，融合了特徵提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個方法；對於用戶的每一次拍攝，將根據匹配結果排序並顯示最接近的幾副，包括一般4?5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當前拍攝圖像完全真實匹配的結果。重複這樣的過程2?3次之後，我們將準確地給出其所在區域，並提供相應的導航指導；
[0008]定位以及導航指導，對圖像進行匹配是我們系統實現的關鍵部分。拍攝圖像與資料庫中的已有圖像之間的距離由2部分加權計算獲得，而距離越小表明與資料庫中的某幅圖像越接近。第一個部分是圖像的局部特徵點及其匹配過程。這裡我們採用了業界通用的SIFT方法，該方法能夠能對旋轉，縮放，亮度變化等保持很好的不變性；另外一個部分來自計算圖像的直方圖並進行匹配。直方圖匹配是一個圖像的全局特徵，該方法運算速度快，抗噪聲性強。為了克服直方圖匹配受光照色彩的影響，我們不是直接建立3維的R / G / B直方圖，而是對其圖像的每個色域用其最大值進行歸一化，也就是:
[0009]r=R / MAX (R)；
[0010]g=G / MAX (G)；
[0011]b=B / MAX (B)；
[0012]接下來我們在[r / g / b]空間建立並匹配直方圖。
[0013]本發明的優點:1、該系統的實現不僅克服了單純依靠計算機視覺匹配帶來的不精確性以及只用文本輸入的複雜性，有機地將2者結合起來，在保證高效率的同時獲得了高精度的定位；2.局部和全部特徵的有機整合提高了整個圖像匹配的準確率。根據對30幅在商場所拍圖像進行的測試，對於任何一幅拍攝圖像，其匹配正確的結果全部出現在5個最優匹配候選中，而排在第一位的高達96%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明系統流程圖；
[0015]圖2是本發明的直方圖。
【具體實施方式】
[0016]下面用最佳的實施例對本發明做詳細的說明。
[0017]一種全新的基於圖像匹配方法和快捷人工幹預相結合的定位系統，該系統能夠在用戶的智慧型手機上實現，從而對用戶的定位裝置要求很小。只需要下載相應的軟體，拍攝身邊的物體，並從幾個候選的匹配圖像中進行簡單的選擇，系統就將確定用戶所在位置，整個處理過程快速簡潔，定位準確。
[0018]如圖1-2所示，人工幹預下基於圖像搜索的室內定位導航系統，由兩個部分組成:基於圖像的搜索和定位以及導航指導；
[0019]基於圖像搜索部分，融合了特徵提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個方法；對於用戶的每一次拍攝，將根據匹配結果排序並顯示最接近的幾副，包括一般4?5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當前拍攝圖像完全真實匹配的結果。重複這樣的過程2?3次之後，我們將準確地給出其所在區域，並提供相應的導航指導；
[0020]定位以及導航指導，對圖像進行匹配是我們系統實現的關鍵部分。拍攝圖像與資料庫中的已有圖像之間的距離由2部分加權計算獲得，而距離越小表明與資料庫中的某幅圖像越接近。第一個部分是圖像的局部特徵點及其匹配過程。這裡我們採用了業界通用的SIFT方法，該方法能夠能對旋轉，縮放，亮度變化等保持很好的不變性；另外一個部分來自計算圖像的直方圖並進行匹配。直方圖匹配是一個圖像的全局特徵，該方法運算速度快，抗噪聲性強。為了克服直方圖匹配受光照色彩的影響，我們不是直接建立3維的R / G / B直方圖，而是對其圖像的每個色域用其最大值進行歸一化，也就是:
[0021]r=R / MAX (R)；
[0022]g=G / MAX (G)；
[0023]b=B / MAX ⑶；
[0024]接下來在[r / g / b]空間建立並匹配直方圖。
[0025]最後應說明的是:顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
【權利要求】
1.人工幹預下基於圖像搜索的室內定位導航系統，其特徵在於，由兩個部分組成:基於圖像的搜索和定位以及導航指導； 基於圖像搜索部分，融合了特徵提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個方法；對於用戶的每一次拍攝，將根據匹配結果排序並顯示最接近的幾副，包括一般4?5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當前拍攝圖像完全真實匹配的結果。重複這樣的過程2?3次之後，我們將準確地給出其所在區域，並提供相應的導航指導； 定位以及導航指導，是對圖像進行匹配是我們系統實現的關鍵部分；拍攝圖像與資料庫中的已有圖像之間的距離由2部分加權計算獲得，而距離越小表明與資料庫中的某幅圖像越接近。第一個部分是圖像的局部特徵點及其匹配過程。這裡我們採用了業界通用的SIFT方法，該方法能夠能對旋轉，縮放，亮度變化等保持很好的不變性；另外一個部分來自計算圖像的直方圖並進行匹配。直方圖匹配是一個圖像的全局特徵，該方法運算速度快，抗噪聲性強。為了克服直方圖匹配受光照色彩的影響，我們不是直接建立3維的R / G / B直方圖，而是對其圖像的每個色域用其最大值進行歸一化，也就是:r=R / MAX (R)；g=G / MAX (G)；b=B / MAX (B)； 接下來我們在[r / g / b]空間建立並匹配直方圖。
【文檔編號】G06T7/00GK103557860SQ201310565933
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月13日 優先權日:2013年11月13日
【發明者】熊偉華, 範澍斐, 馬燕軍 申請人:江蘇刻維科技信息有限公司