專利名稱：一種室內定位方法
技術領域：
本發明涉及定位技術領域，尤其涉及一種室內定位方法。
背景技術：
在室外，GPS衛星定位技術已經發展得非常成熟，目前在民用市場，可以 到達l米左右的定位精度，通過差分等技術可以實現更高的精準度。但是GPS 是通過衛星來測算出坐標位置，也就是說我們目標處于地下、或者室內環境， GPS是沒有信號的，也就失去了定位功能。
目前室內定位技術，經過多年的發展，主要采用無線通訊技術來實現定位， 大體包括射頻、紅外線、超聲波、藍牙、Zigbee、 WIFI以及超寬帶，這些無 線定位技術，目前都存在一定的技術局限性，特別在有人體活動的復雜室內環 境中，受噪聲干擾較大，穩定性差。
發明內容
本發明的目的在于提出一種室內定位方法，能夠實現在室內條件下精確定位。
為達此目的，本發明采用以下技術方案 一種室內定位方法，包括以下步驟
A、 在室內頂部粘貼預訂大小、帶有唯一標識的圖案貼紙；
B、 對所述圖案貼紙的數據進行收集，形成室內位置初始化信息并存儲；
C、 移動物體上的攝像頭拍攝所述圖案貼紙，形成圖片，并抽取出圖片關D、將所述圖片關鍵點信息根據所述室內位置初始化信息進行換算，獲得 所述移動物體在室內的相對坐標，實現室內定位。
圖案貼紙上設置r^M個排列為矩形的特征點，N和M為正整數，特征點中
一個角頂點為坐標系原點，原點相鄰的兩個角頂點分別為坐標系X軸終點和Y 軸終點，其他特征點為圖案標識點，每個圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、 Y軸終點和相應的圖案標識點貼有區別于其他特征點的貼紙，形成唯一的標 識。
每個圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點和相應的圖案標識點 貼有采用熒光材料的貼紙，形成唯一的標識。 步驟B進一步包括以下步驟
將移動物體上的攝像頭放到第一個圖案貼紙正下方獲取圖片，定義第一圖 案貼紙為初始圖案貼紙，并設置初始坐標為0， 0;
移動攝像頭，使攝像頭處于初始圖案貼紙和第二個圖案貼紙之間獲取圖 片，設置第二個圖案貼紙的相對位置和角度信息；
移動攝像頭，使攝像頭處于第二個圖案貼紙和第三個圖案貼紙之間獲取圖 片，設置第三個圖案貼紙的相對位置和角度信息；
如此循環，直到完成所有圖案貼紙的信息登記。
步驟C進一步包括以下步驟
移動物體上的攝像頭拍攝所述圖案貼紙，獲得視頻圖像； 將所述視頻圖像轉換成單色的灰度圖像；
將所述灰度圖像與預設的閾值比較，進行二值化處理，形成黑白單色圖像； 從黑白單色圖像中，根據特征點的特征提取特征點；
根據圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點和相應的圖案標識點 之間的特性，從特征點提取關鍵點。
步驟D中，將所述圖片關鍵點信息根據所述室內位置初始化信息進行換2009 算，獲得所述移動物體對應圖案貼紙的標識、對應圖案貼紙的角度和對應圖案 貼紙的高度。
根據圖案貼紙上關鍵點的特性，從坐標系原點、X軸終點、Y軸終點推導 出相應圖案標識點體現的圖案貼紙的標識。
根據圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點形成的坐標與所述室 內位置初始化信息中同一個圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點形 成的坐標進行對比，獲得移動物體與對應圖案貼紙形成的角度。
根據圖片內一個圖案貼紙大小與所述室內位置初始化信息中同一個圖案 貼紙兩個不同預設高度下的大小之間比例，獲得移動物體所處的高度。
采用了本發明的技術方案，通過移動物體上的攝像頭拍攝的圖片與預先存 儲的室內位置初始化信息之間進行比較，能夠在室內精確地給移動物體進行定 位。
圖l是本發明具體實施方式
中室內定位的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖并通過具體實施方式
來進一步說明本發明的技術方案。 本發明技術方案的主要思想是在屋頂貼上特定的圖案貼紙，再采用紅外攝
像頭向屋頂水平實時拍攝圖像，利用微處理器，例如DSP，實時解析、運算拍
攝圖像，解析出關鍵數據，最后根據關鍵數據，以及之前建立的室內圖案貼紙
數據，得出當前所處位置坐標。
圖l是本發明具體實施方式
中室內定位的流程圖。如圖1所示，該室內定位
的流程包括以下步驟步驟IOI、在室內頂部粘貼預訂大小、帶有唯一標識的圖案貼紙。圖案貼
紙從總體上分為兩個層面， 一是背景圖案，可采用透明的塑料，以便盡可能減
少對房屋總體美觀的破壞；二是特征點，特征點采用熒光材料的貼紙，以便成 像時，顯示較為統一的白色。
圖2是圖案貼紙上圖案的位置圖。如圖2所示，圖案貼紙上設置4*4排列為 矩形的特征點，包括
1) 左上角頂點必須存在。此點可理解為坐標系的原點。
2) 右上角頂點必須存在。此點可理解為坐標系X軸終點。
3) 左下角頂點必須存在。此點可理解為坐標系Y軸終點。
4) 圖案標識點其他點。這些點通過0、 l組合，是此圖案的標識。 其中帶有"十"標記的為貼了采用熒光材料的貼紙的特征點。 圖2所示的圖案貼了3個特征點，分別為1號、8號，9號，那么此圖案標識
對應二進制的序列為0， 0001， 1000， 0001，轉換成十六進制ID值為0x0181， 由此可見圖案可貼的最大數量為2的13次方，即為8192個。
步驟102、對室內所有的圖案貼紙的數據進行收集，形成室內位置初始化 信息并存儲。
將移動物體上的攝像頭放到第一個圖案貼紙正下方獲取圖片，定義第一圖 案貼紙為初始圖案貼紙，并設置初始坐標為O, 0;移動攝像頭，使攝像頭處 于初始圖案貼紙和第二個圖案貼紙之間獲取圖片，設置第二個圖案貼紙的相對 位置和角度信息；在移動攝像頭，使攝像頭處于第二個圖案貼紙和第三個圖案 貼紙之間獲取圖片，設置第三個圖案貼紙的相對位置和角度信息；如此循環， 直到完成所有圖案貼紙的信息登記。
步驟103、移動物體上的攝像頭拍攝圖案貼紙，獲得視頻圖像，假設攝像 頭采集是的VGA(64OH80)的RGB真彩圖像，采集到的原始視頻圖像，默認是 RGB真彩24位位圖，考慮到MCU的運算量和運算速度，需要將真彩24位位圖
7轉換成單色的灰度圖像。
灰度算法利用人眼的感覺來定義灰度值，轉換算法如下
灰度值=0. 3*紅色+ 0. 59*綠色+ 0. 11*藍色。
步驟104、將灰度圖像與預設的閾值比較，進行二值化處理，形成黑白單 色圖像。
根據灰度圖像，進行二值化處理，形成黑白單色圖像，以便更加形象、清 晰的解析特征點。將灰度圖像進行二值化，最重要的參數就是二值化閾值，此 二值化閾值范圍為0-255。由于本具體實施方式
的圖案特征點設計是采用熒光 材料的貼紙，成像后，將顯示為白色的亮點，所以這里閾值應當更加接近白色， 默認參數為238。
步驟105、從黑白單色圖像中，根據特征點的特征提取特征點。 已經得到二值化后的圖像數據，這些數據都是由0或1組成的圖像點陣。 根據本具體實施方式
中定義特征點特征
1) 特征點是個正方形，成像后是類似正方形圖像；
2) 特征點是白色；和
3) 二值化后的圖像，特征點周圍應是黑色，可以提取特征點。 步驟106、進行特征點提取后的圖像，大體展現了圖案的特征點，但還存
在著一些偽裝的特征點，還需要消除偽裝的特征點，提取關鍵點。根據圖案貼 紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點和相應的圖案標識點之間的特性，可 以從特征點提取關鍵點。
一個圖像的幾個必要條件包括左上角頂點、右上角頂點和左下角頂點必 須存在；左上角點到右上角的距離等于左上角點到左下角點的距離；左上角點 到右上角直線和左上角點到左下角點直線，角度為90度；其他關鍵點，都是在 其形成正方形范圍內的等距點，根據這些條件就可以解析出關鍵點。
步驟107、將圖片關鍵點信息根據室內位置初始化信息進行換算，獲得移動物體在室內的相對坐標，實現室內定位。
獲得移動物體在室內的相對坐標就是要獲得移動物體對應圖案貼紙的標 識、對應圖案貼紙的角度和對應圖案貼紙的高度。
首先，根據圖案貼紙上關鍵點的特性，從坐標系原點、X軸終點、Y軸終點 推導出相應圖案標識點體現的圖案貼紙的標識。
其次，根據圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點形成的坐標與室 內位置初始化信息中同一個圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點形成 的坐標進行對比，獲得移動物體與對應圖案貼紙形成的角度。
再次，根據圖片內一個圖案貼紙大小與室內位置初始化信息中同一個圖案 貼紙兩個不同預設高度下的大小之間比例，獲得移動物體所處的高度。
當攝像頭視角大小固定、貼紙圖案大小固定時，攝像頭在HK米高度，采 集一副圖像，得到圖案大小為W1400像素，在H2二2米高度時，采集一副圖像， 得到圖案大小為W2二40像素，此時斜率K = (H1-H2)/(W2-W1)。
在通過攝像頭采集一副圖像，得到圖案大小為W，此時對應高度H可以通過 以下公式獲得H = K*(W2-W) + H2。
由此，我們可以換算得到移動物體的相對坐標，從而實現室內精確定位。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局 限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可輕易想到的變 化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該 以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1、一種室內定位方法，其特征在于，包括以下步驟A、在室內頂部粘貼預訂大小、帶有唯一標識的圖案貼紙；B、對所述圖案貼紙的數據進行收集，形成室內位置初始化信息并存儲；C、移動物體上的攝像頭拍攝所述圖案貼紙，形成圖片，并抽取出圖片關鍵點信息；D、將所述圖片關鍵點信息根據所述室內位置初始化信息進行換算，獲得所述移動物體在室內的相對坐標，實現室內定位。
2、 根據權利要求l所述的一種室內定位方法，其特征在于，圖案貼紙上 設置淋M個排列為矩形的特征點，N和M為正整數，特征點中一個角頂點為坐 標系原點，原點相鄰的兩個角頂點分別為坐標系X軸終點和Y軸終點，其他特 征點為圖案標識點，每個圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點和相 應的圖案標識點貼有區別于其他特征點的貼紙，形成唯一的標識。
3、 根據權利要求2所述的一種室內定位方法，其特征在于，每個圖案貼 紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點和相應的圖案標識點貼有采用熒光材 料的貼紙，形成唯一的標識。
4、 根據權利要求3所述的一種室內定位方法，其特征在于，步驟B進一 步包括以下步驟將移動物體上的攝像頭放到第一個圖案貼紙正下方獲取圖片，定義第一圖 案貼紙為初始圖案貼紙，并設置初始坐標為0， 0;移動攝像頭，使攝像頭處于初始圖案貼紙和第二個圖案貼紙之間獲取圖 片，設置第二個圖案貼紙的相對位置和角度信息；移動攝像頭，使攝像頭處于第二個圖案貼紙和第三個圖案貼紙之間獲取圖 片，設置第三個圖案貼紙的相對位置和角度信息；如此循環，直到完成所有圖案貼紙的信息登記。
5、 根據權利要求4所述的一種室內定位方法，其特征在于，步驟C進一步包括以下步驟移動物體上的攝像頭拍攝所述圖案貼紙，獲得視頻圖像； 將所述視頻圖像轉換成單色的灰度圖像；將所述灰度圖像與預設的閾值比較，進行二值化處理，形成黑白單色圖像; 從黑白單色圖像中，根據特征點的特征提取特征點；根據圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點和相應的圖案標識點 之間的特性，從特征點提取關鍵點。
6、 根據權利要求5所述的一種室內定位方法，其特征在于，步驟D中， 將所述圖片關鍵點信息根據所述室內位置初始化信息進行換算，獲得所述移動 物體對應圖案貼紙的標識、對應圖案貼紙的角度和對應圖案貼紙的高度。
7、 根據權利要求6所述的一種室內定位方法，其特征在于，根據圖案貼 紙上關鍵點的特性，從坐標系原點、X軸終點、Y軸終點推導出相應圖案標識 點體現的圖案貼紙的標識。
8、 根據權利要求6所述的一種室內定位方法，其特征在于，根據圖案貼 紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點形成的坐標與所述室內位置初始化信 息中同一個圖案貼紙上的坐標系原點、X軸終點、Y軸終點形成的坐標進行對 比，獲得移動物體與對應圖案貼紙形成的角度。
9、 根據權利要求6所述的一種室內定位方法，其特征在于，根據圖片內 一個圖案貼紙大小與所述室內位置初始化信息中同一個圖案貼紙兩個不同預 設高度下的大小之間比例，獲得移動物體所處的高度。
全文摘要
本發明公開了一種室內定位方法，在室內頂部粘貼預訂大小、帶有唯一標識的圖案貼紙；對所述圖案貼紙的數據進行收集，形成室內位置初始化信息并存儲；移動物體上的攝像頭拍攝所述圖案貼紙，形成圖片，并抽取出圖片關鍵點信息；將所述圖片關鍵點信息根據所述室內位置初始化信息進行換算，獲得所述移動物體在室內的相對坐標，實現室內定位。采用了本發明的技術方案，通過移動物體上的攝像頭拍攝的圖片與預先存儲的室內位置初始化信息之間進行比較，能夠在室內精確地給移動物體進行定位。
文檔編號G01B11/03GK101639345SQ20091008919
公開日2010年2月3日 申請日期2009年8月3日 優先權日2009年8月3日
發明者悅 朱, 楊桂平, 兵 汪, 隋曉鵬 申請人:塔米智能科技(北京)有限公司