一种基于图像的定位方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于图像的定位方法及系统，该方案通过在待定位区域放置易于部署的低成本编码图案，再基于用户摄像头的拍摄功能，以此来实现高精度的图像定位。该方案能够在信号干扰、用户姿态变化等多种限制因素下，无需额外硬件，也无需信号指纹采集，即可增强定位的精度和稳定性，实现低成本、易部署、高精度、可扩展的定位功能。

An image based location method and system

The present invention discloses a method and system based on image positioning, which is based on a low cost coding pattern which is easy to deploy in the area to be located, and then based on the photographing function of the user's camera, so as to achieve high precision image positioning. The scheme can enhance the accuracy and stability of the positioning without additional hardware and no signal fingerprint acquisition, and can achieve low cost, easy deployment, high precision and extensible positioning function, under various restrictions such as signal interference and user attitude change.

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像的定位方法及系统
本专利技术涉及定位技术，具体涉及基于图像的定位技术。
技术介绍
定位技术具有广阔的应用市场，现有的定位技术主要有GPS/北斗、WiFi、iBeacon蓝牙、UWB超宽带、地磁/磁、惯导、可见光、声波/超声波等，这些技术可以进一步划分为基于信号强度的定位(例如WiFi或iBeacon定位等)、基于信号指纹的定位(例如WiFi指纹、iBeacon指纹或地磁指纹等)，基于到达时间/离开时间/时间差/到达角/离开角的定位(例如GPS/北斗、超声波、UWB超宽带)。这些现有的技术，都存在一定局限性：例如GPS/北斗定位在卫星信号比较差的环境(例如高架下)精度急剧下降，也无法应用在室内；基于信号强度的定位技术例如WiFi等受信号干扰和环境影响比较大，定位精度较低；基于信号指纹的定位例如WiFi指纹或地磁指纹定位需要事先进行指纹采集并定期进行更新；惯导定位具有长时漂移和误差累积问题，并受用户姿态和行为模式影响较大；UWB超宽带定位、可见光定位以及声波/超声波定位需要额外部署专门基站或者需要专门的终端硬件支持。申请公布号CN105571583A的中国专利申请，公开了一种用户位置定位方法，该定位方案为目标图像作为参考，并根据目标图像的参考坐标来确定用户当前位置的位置坐标。该方案在实际应用中存在如下诸多的问题：1)需要预先拍摄参考图像：该方案要求事先对目标对象按照预设规则进行拍摄形成参考图像。2)受环境影响大：该方案需要预先选择环境中已有的目标对象来生成参考图像。由于室内环境复杂多样，所需预选取的目标对象(及参考图像)在不同环境下差别将比较大，使得系统在不同环境下的图像解析效果和定位效果具有较大差别。3)定位精度较低且不易扩展：对于定位技术而言，用于定位的可参考对象越多，定位精度越高。在该方案下，用户定位时只利用摄像区域内的一个目标对象进行定位，因此无法通过增加目标对象的方式来提高定位精度。4)解析过程复杂、解析可靠性低。上述方案需要从目标图像中解析出文本图像或图形图像进行定位，解析过程复杂，同时也没有对解析结果进行校验或纠错。5)存在一定技术缺陷：该方案是通过参考坐标点距目标对象的边长X1、用户距离目标对象的边长X2、以及X1和X2之间的夹角θ，来获得用户位置(其图6中的504为用户位置)。理论上，将边长X2以夹角θ围绕着X1旋转，可以得到多个用户坐标(一个圆上所有点都满足)，可见该方案所确定的用户位置并不唯一(例如，其图6中的504用户位置可以处于X1的左右两边)，具有一定技术缺陷；6)只能用于二维定位：该方案只能用于二维定位。7)只能用于本地定位：该方案利用环境中已有的目标对象进行定位，由于不同环境可能具有同样的目标对象(例如同一个商家在不同环境均具有相同的logo)，只能用于本地位置定位，无法实现全局位置定位。8)查询方式复杂：该方案是通过在服务器上查询文本图像信息或图形图像信息获得目标对象的位置，查询方式复杂。
技术实现思路
针对现有定位技术在定位精度上所存在的问题，需要一种新的定位技术以提高定位精度。为此本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于图像的定位方法及系统，提高定位精度。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的基于图像的定位方法包括：获取区域图像，所述区域图像由用户在当前位置以当前姿态获取的实时摄像视频流中的视频帧所形成，或由用户在当前位置以当前姿态进行拍照所形成，该区域图像内包含至少1个编码图像；该编码图像为预先部署在待定位区域内可编码的目标图案，具有对应的编码ID；解析区域图像，获取编码图像；解析编码图像获得对应的编码ID；根据确定的编码ID获取匹配的目标图案在待定位区域内的部署信息；根据获取的目标图案在待定位区域内的部署信息，估计用户相对于目标图案的相对位置信息；确定用户当前的位置信息。在本定位方法中，所述目标图案基于自身的特征及部署的位置信息进行编码，编码后的目标图案具有唯一的编码ID。在本定位方法中，所述部署的目标图案的编码ID及相关信息对应地存储在数据库中，所述相关信息至少包括所部署的目标图案的位置和姿态。在本定位方法中，在解析区域图像时，基于目标图案的特征从区域图像中提取出相应的编码图像。在本定位方法中，解析编码图像获得对应的编码ID的过程包括：解析获得的编码图像，得到初步的编码ID；针对得到的初步的编码ID，进行校验或纠错，最终获得正确的编码ID。在本定位方法中，在获取匹配的目标图案在待定位区域内的部署信息时，利用所获得的编码ID，通过直接解码或查询数据库来获得匹配的目标图案的信息，该信息至少包括目标图案在待定位区域内的位置以及姿态。在本定位方法中，在估计用户相对于目标图案的相对位置信息时包括：利用所确定的目标图案和所匹配的编码图像，估计当前的拍摄规则；基于估计的拍摄规则，推断出用户拍摄时摄像装置相对于目标图案的相对位置矢量，摄像装置相对于目标图案的相对姿态。在本定位方法中，在确定用户当前的位置信息时包括：利用获得的摄像装置相对于目标图案的相对位置矢量，以及所获得的目标图案在待定位区域内的位置，来确定摄像装置在待定位区域内的当前位置；利用获得的摄像装置相对于目标图案的相对姿态，以及所获得的目标图案的姿态，来确定摄像装置的当前姿态。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的基于图像的定位系统包括：区域图像获取模块，用于在当前位置以当前姿态获取的实时摄像视频流中的视频帧形成区域图像，或在当前位置以当前姿态拍照区域图像，该区域图像内包含至少1个编码图像；该编码图像为预先部署在待定位区域内可编码的目标图案，具有对应的编码ID；编码图像获取模块，用于解析区域图像获取模块获取的区域图像，提取相应的编码图像；编码ID获取模块，用于分析编码图像获取模块提取的编码图像，获得对应的编码ID；目标图案获取模块，用于根据编码ID获取模块获得的编码ID获得匹配的目标图案信息；位置信息获取模块，用于基于目标图案获取模块获得匹配的目标图案信息计算用户当前的位置信息。在本定位系统中，所述位置信息获取模块包括：相对位置估算模块，用于基于目标图案获取模块获得匹配的目标图案信息计算用户相对于目标图案的相对位置信息；当前位置计算模块，用于基于相对位置估算模块计算确定的用户相对于目标图案的相对位置信息计算确定用户当前的位置信息。本专利技术提供的定位方案能够大大提高定位精度，有效解决现有技术所存在的问题。本方案利用用户摄像头的拍摄功能，不需要其它额外硬件，能够增强定位的精度和稳定性，并且极大降低系统部署和维护成本，实现一种易部署、低成本、高精度、可扩展的定位方案。再者，本方案在应用时不对其它的通信或定位系统产生干扰，同时也易于和其它的定位系统集成和融合。另外，本专利技术提供的定位方案在实际应用时，将具有如下优点：1)本方案不需要对目标对象预先拍摄；2)本方案不直接利用环境中已有的目标对象进行定位，因此受环境影响小；3)本方案用户是利用摄像区域内的一个或多个目标对象进行定位，系统部署的目标图案越多，定位精度越高，因此可以通过增加目标图案的方式来提高定位精度；4)本方案只需要从图像中解析出编码信息，同时校验或纠错信息可以很方便地嵌入在编码信息中，具有较低的解析复杂度并具有较高的可靠性；5)本方案除可用于二维位置定位，还可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：获取区域图像，所述区域图像由用户在当前位置以当前姿态获取的实时摄像视频流中的视频帧所形成，或由用户在当前位置以当前姿态进行拍照所形成，该区域图像内包含至少1个编码图像；该编码图像为预先部署在待定位区域内可编码的目标图案，具有对应的编码ID；解析区域图像，获取编码图像；解析编码图像获得对应的编码ID；根据确定的编码ID获取匹配的目标图案在待定位区域内的部署信息；根据获取的目标图案在待定位区域内的部署信息，估计用户相对于目标图案的相对位置信息；确定用户当前的位置信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像的定位方法，其特征在于，所述定位方法包括：获取区域图像，所述区域图像由用户在当前位置以当前姿态获取的实时摄像视频流中的视频帧所形成，或由用户在当前位置以当前姿态进行拍照所形成，该区域图像内包含至少1个编码图像；该编码图像为预先部署在待定位区域内可编码的目标图案，具有对应的编码ID；解析区域图像，获取编码图像；解析编码图像获得对应的编码ID；根据确定的编码ID获取匹配的目标图案在待定位区域内的部署信息；根据获取的目标图案在待定位区域内的部署信息，估计用户相对于目标图案的相对位置信息；确定用户当前的位置信息。2.根据权利要求1所述的基于图像的定位方法，其特征在于，所述目标图案基于自身的特征及部署的位置信息进行编码，编码后的目标图案具有唯一的编码ID。3.根据权利要求2所述的基于图像的定位方法，其特征在于，所述部署的目标图案的编码ID及相关信息对应地存储在数据库中，所述相关信息至少包括所部署的目标图案的位置和姿态。4.根据权利要求1所述的基于图像的定位方法，其特征在于，在解析区域图像时，基于目标图案的特征从区域图像中提取出相应的编码图像。5.根据权利要求1所述的基于图像的定位方法，其特征在于，解析编码图像获得对应的编码ID的过程包括：解析获得的编码图像，得到初步的编码ID；针对得到的初步的编码ID，进行校验或纠错，最终获得正确的编码ID。6.根据权利要求1所述的基于图像的定位方法，其特征在于，在获取匹配的目标图案在待定位区域内的部署信息时，利用所获得的编码ID，通过直接解码或查询数据库来获得匹配的目标图案的信息，该信息至少包括目标图案在待定位区域内的位置以及姿态。7.根据权利要求1所述的基于图像的定位方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘儿兀，刘伊扬，薛明洁，
申请(专利权)人：薛明洁，
类型：发明
国别省市：上海,31