一种室内多人三维高精度定位方法技术

本发明专利技术公开了一种室内多人三维高精度定位方法。为了克服现有定位方案依赖携带终端，定位受限制较大的问题；本发明专利技术包括以下步骤：S1：至少在室内的两个相邻侧面分别安装RGBD相机，并修正安装误差；S2：彩色相机实时多人物检测识别，获取包含人物信息矩形区域；S3：将人物信息矩形区域的RGB坐标与深度坐标转化；S4：人物深度识别，获取代表人物在深度坐标系中位置的深度点；S5：基于深度相机的人物空间坐标计算，计算代表人物的空间坐标；S6：基于房间的人物空间坐标计算，代表人物在房间内的空间坐标。通过在室内四面布置RGBD相机，能通过AI算法直接识别人物，不需要携带定位用的终端，硬件限制少；能搞定度同时进行多人识别，且部署简单，无需标定。

【技术实现步骤摘要】
一种室内多人三维高精度定位方法
本专利技术涉及一种室内定位领域，尤其涉及一种室内多人三维高精度定位方法。
技术介绍
室内定位是指在室内的环境下在房间内的区域实现定位，目前市面上的定位技术有WiFi、蓝牙等，这些定位技术的定位精度都在亚米级，也即50cm以内。WiFi方案受到周围环境的影响会比较大，精度较低。定位依赖终端（被定位人物需要携带这个终端，通过判断终端来确认人的位置）。蓝牙方案需要预先部署蓝牙信标，需要定期给蓝牙信标更换电池，精度会比WiFi稍微高一点。同时该定位方案依赖携带终端，且要求附近有三个或以上信标。例如，一种在中国专利文献上公开的“基于Zigbee网络的室内摄像头实时跟随定位系统”，其公告号CN103702413B，包括用于标示目标的定位RFID标签、与之连接的RFID读写器模块，用于进行无线定位的Zigbee网络环境和控制摄像头跟随移动的摄像头云台，所述RFID读写器模块包括天线、RFID芯片、微控制器和Zigbee信号收发模块，所述Zigbee网络环境包括Zigbee网络和定位主控器，所述Zigbee网络包括由Zigbee网络协调器和Zigbee网络节点构成的Zigbee无线网络，所述定位主控器包括用于接收Zigbee网络环境信号的通信接口模块、嵌入式信息处理平台和摄像头云台执行机构控制模块；所述嵌入式信息处理平台集成了基于RSSI模型的回声状态网络定位算法。该定位方案依赖携带终端，定位受限制较大。
技术实现思路
本专利技术主要解决现有的定位方案依赖携带终端，定位受限制较大的问题；提供一种室内多人三维高精度定位方法，通过在室内四面布置RGBD相机，多相机协同工作，进行多人定位，不需要定位目标携带终端，限制少。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种室内多人三维高精度定位方法，包括以下步骤：S1：至少在室内的两个相邻侧面分别安装RGBD相机，并修正安装误差；S2：RGBD相机的彩色相机执行实时多人物检测识别，获取包含人物形状的人物信息矩形区域；S3：将人物信息矩形区域的RGB坐标与深度坐标转化，输出人物信息矩形区域的深度坐标；S4：人物深度识别，基于人物信息矩形框的深度坐标，逐点获取对应的代表人物在深度坐标系中位置的深度点；S5：基于深度相机的人物空间坐标计算；通过RGBD相机的入射角、镜头参数和像素大小数据，根据深度点计算代表人物的空间坐标；S6：基于房间的人物空间坐标计算；将各RGBD相机的空间坐标系分别转换为房间坐标系；多RGBD相机综合分析，获得代表人物在房间内的空间坐标。本方案通过在室内四面布置RGBD相机，能通过AI算法直接识别人物，不需要携带定位用的终端，硬件限制少。各侧面相机协同工作，适应复杂环境，定位数据稳定；可实现二维平面、三维空间的定位，采用RGBD相机精度高，能达到1cm；响应速度快，能在30ms内实现定位响应；单设备定位范围广，支持相机前方8m距离的精确定位；多相机协同工作，同时进行多人定位，提高识别效率。同时相机部署简单，安装时场景无需标定，不需要考虑安装误差。作为优选，在室内的四个侧面的顶部中间位置，分别安装有RGBD相机，所述的RGBD相机的镜头倾斜向下设置，RGBD相机的镜头平面与室内的侧面之间角度为25°~45°。RGBD相机的镜头平面与室内的侧面之间的夹角在30°时最佳。作为优选，所述的安装误差修正包括安装角度修正与多相机配置校验；安装角度修正过程为：在相机正前方放置假人，测试安装侧面到假人中心点的距离，计算出偏差角；其中，为投影角；为安装角，相机镜头平面与室内侧面的夹角；d为采样点到墙面的直线距离，由工具测量测到；l为采样点到深度相机的光心的距离；其中，为相机y轴方向焦距，相机的标定参数，固化在相机内部；为相机y轴方向的光心值，相机的标定参数，固化在相机内部；为相机x轴方向的光心值，相机的标定参数，固化在相机内部；为画幅中采样点的y坐标；为画幅中采样点的x坐标；其中，depth为采样点到相机平面的深度值，由深度相机获取。通过安装误差修正，在部署RGBD相机时不需要考虑安装误差，相机不需要标定，安装简单。作为优选，所述的多相机配置校验的逻辑为：确定起始相机安装位置坐标；放置假人于起始相机与第二相机的中间位置，起始相机与第二相机相邻；修正第二相机坐标，使其与起始相机坐标一致；移动假人，放置假人于第二相机与第三相机的中间位置；第二相机与第三相机相邻；修正第三相机坐标，使其与第二相机坐标一致；依次移动假人位置，以前一相机为基准，修正后一相机的坐标，直到完成所有相机的配置校验。为多相机协同工作提供前提。作为优选，所述的RGBD相机帧率为10~30帧；在RGBD相机的每一帧均执行人物的实时检测识别，彩色相机结合深度学习算法，获取RGB坐标系中包含人物形状的人物信息矩形区域；人物信息矩形区域的表现形式为：其中，分别为RGB坐标系中人物信息矩形区域的左上角的x轴和y轴的坐标；width为人物信息矩形区域的宽度；height为人物信息矩形区域的高度。人物识别是基于RGB数据的person检测算法，使用了深度AI学习算法，通过在coco数据集上对nanodet模型进行训练，生成适用于单分类的person检测模型，最后部署到RGBD相机，实现对人物的实时识别检测。作为优选，所述的RGB坐标与深度坐标转化过程为：其中，、分别为深度坐标的x值与y值；、分别为RGB坐标的x值与y值；为彩色相机的分辨率；为深度相机的分辨率。步骤S3是通过服务器信号触发执行，如服务器发送获取空间内人物信息的信号。如果内存中有人物数据，则继续执行，如果没有则返回空。RGB坐标系和深度坐标系通过相机内参标定，已使得坐标系原点重合、xy轴方向一致，只有分辨率不一致导致坐标的单位系数不一样。作为优选，所述的深度点选取原则为：将人物信息矩形区域中所有的点均转化为深度坐标系中的点，通过深度相机获取各点的深度值；取人物矩形区域的中心点（x,y），判断该点的深度值是否可用；若是，则该点为代表人物在深度坐标系中位置的深度点；若否，则在X轴范围为[x-1,x+1],Y轴范围为[y-1,y+1]内的点中逐点搜索判断是否存在深度值可用的点；若是，则取深度值可用的点的坐标平均值为代表人物在深度坐标系中位置的深度点；若否，则将搜索范围再扩大一圈，在X轴范围为[x-2,x+2],Y轴范围为[y-2,y+2]内逐点搜索；以此类推，直到获取深度值可用的点作为代表人物在深度坐标系中位置的深度点。深度值不可用的情况包括：深度相机获取不到深度数据，如受本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种室内多人三维高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1：至少在室内的两个相邻侧面分别安装RGBD相机，并修正安装误差；/nS2：RGBD相机的彩色相机执行实时多人物检测识别，获取包含人物形状的人物信息矩形区域；/nS3：将人物信息矩形区域的RGB坐标与深度坐标转化，输出人物信息矩形区域的深度坐标；/nS4：人物深度识别，基于人物信息矩形框的深度坐标，逐点获取对应的代表人物在深度坐标系中位置的深度点；/nS5：基于深度相机的人物空间坐标计算；通过RGBD相机的入射角、镜头参数和像素大小数据，根据深度点计算代表人物的空间坐标；/nS6：基于房间的人物空间坐标计算；将各RGBD相机的空间坐标系分别转换为房间坐标系；多RGBD相机综合分析，获得代表人物在房间内的空间坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种室内多人三维高精度定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：至少在室内的两个相邻侧面分别安装RGBD相机，并修正安装误差；
S2：RGBD相机的彩色相机执行实时多人物检测识别，获取包含人物形状的人物信息矩形区域；
S3：将人物信息矩形区域的RGB坐标与深度坐标转化，输出人物信息矩形区域的深度坐标；
S4：人物深度识别，基于人物信息矩形框的深度坐标，逐点获取对应的代表人物在深度坐标系中位置的深度点；
S5：基于深度相机的人物空间坐标计算；通过RGBD相机的入射角、镜头参数和像素大小数据，根据深度点计算代表人物的空间坐标；
S6：基于房间的人物空间坐标计算；将各RGBD相机的空间坐标系分别转换为房间坐标系；多RGBD相机综合分析，获得代表人物在房间内的空间坐标。


2.根据权利要求1所述的一种室内多人三维高精度定位方法，其特征在于，在室内的四个侧面的顶部中间位置，分别安装有RGBD相机，所述的RGBD相机的镜头倾斜向下设置，RGBD相机的镜头平面与室内的侧面之间角度为25°~45°。


3.根据权利要求1或2所述的一种室内多人三维高精度定位方法，其特征在于，所述的安装误差修正包括安装角度修正与多相机配置校验；
安装角度修正过程为：在相机正前方放置假人，测试安装侧面到假人中心点的距离，计算出偏差角；



其中，为投影角；

为安装角，相机镜头平面与室内侧面的夹角；
d为采样点到墙面的直线距离，由工具测量测到；
l为采样点到深度相机的光心的距离；









其中，为相机y轴方向焦距，相机的标定参数，固化在相机内部；

为相机y轴方向的光心值，相机的标定参数，固化在相机内部；

为相机x轴方向的光心值，相机的标定参数，固化在相机内部；

为画幅中采样点的y坐标；

为画幅中采样点的x坐标；



其中，depth为采样点到相机平面的深度值，由深度相机获取。


4.根据权利要求3所述的一种室内多人三维高精度定位方法，其特征在于，所述的多相机配置校验的逻辑为：
确定起始相机安装位置坐标；
放置假人于起始相机与第二相机的中间位置，起始相机与第二相机相邻；
修正第二相机坐标，使其与起始相机坐标一致；
移动假人，放置假人于第二相机与第三相机的中间位置；第二相机与第三相机相邻；
修正第三相机坐标，使其与第二相机坐标一致；
依次移动假人位置，以前一相机为基准，修正后一相机的坐标，直到完成所有相机的配置校验。


5.根据权利要求1所述的一种室内多人三维高精度定位方法，其特征在于，所述的RGBD相机帧率为10~30帧；
在RGBD相机的每一帧均执行人物的实时检...

【专利技术属性】
技术研发人员：阮钰标，刘林，肖乐，
申请(专利权)人：浙江光珀智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33