人工干預(yù)下基于圖像搜索的室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了人工干預(yù)下基于圖像搜索的室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)／圖像處理方法。由兩個(gè)部分組成：基于圖像的搜索和定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)；基于圖像搜索部分，融合了特征提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個(gè)方法；對(duì)于用戶的每一次拍攝，將根據(jù)匹配結(jié)果排序并顯示最接近的幾副，包括一般4～5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當(dāng)前拍攝圖像完全真實(shí)匹配的結(jié)果。重復(fù)這樣的過(guò)程2～3次之后，我們將準(zhǔn)確地給出其所在區(qū)域，并提供相應(yīng)的導(dǎo)航指導(dǎo)；定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)，對(duì)圖像進(jìn)行匹配是我們系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)定位精度低，整個(gè)圖像匹配的準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】人工干預(yù)下基于圖像搜索的室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)/圖像處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，社區(qū)信息化和數(shù)字化水平越來(lái)越高，人們對(duì)于定位和導(dǎo)航系統(tǒng)的需求日益增加。伴隨著室外導(dǎo)航系統(tǒng)的成熟和廣泛應(yīng)用，室內(nèi)定位系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)也引起了人們的關(guān)注，尤其是復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境，比如超市，機(jī)場(chǎng)大廳，圖書(shū)館，博物館，礦井等，常常都需要確定人員所在的位置并人員的下一步活動(dòng)進(jìn)行必要的導(dǎo)航和指導(dǎo)。
[0003]室內(nèi)定位和導(dǎo)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(duì)測(cè)量精度要求也不同。對(duì)于室內(nèi)定位和導(dǎo)航而言，最重要的是如何識(shí)別區(qū)域邊界，確定用戶屬于哪個(gè)區(qū)域，精度要求一般在I米左右。目前室內(nèi)定位系統(tǒng)的理想模式是:不受室內(nèi)環(huán)境影響，通用性和可擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自主定位，不需要增加輔助設(shè)備，不需要實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行改造等；而用戶采用的定位裝置比較小，方便，定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)，準(zhǔn)確
坐寸O
[0004]目前比較通用的解決方案是利用無(wú)線通訊或者超聲波，紅外線，激光或者視覺(jué)傳感器等設(shè)備，根據(jù)三邊測(cè)量法，三角測(cè)量法，最大似然估計(jì)定位法，模式匹配方法等特定方法來(lái)定位。但是這些解決方法存在著容易受到噪聲干擾，精確度差或者需要特定的讀寫(xiě)設(shè)備等條件的限制，實(shí)用性不夠。特別要指出的是，現(xiàn)有的基于計(jì)算機(jī)視覺(jué)的定位系統(tǒng)當(dāng)場(chǎng)景復(fù)雜度增加的時(shí)候，容易受到外在運(yùn)動(dòng)物體的影響，很難保持較高的精度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明提供人工干預(yù)下基于圖像搜索的室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)定位精度低，整個(gè)圖像匹配的準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。
[0006]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:由兩個(gè)部分組成:基于圖像的搜索和定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)；
[0007]基于圖像搜索部分，融合了特征提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個(gè)方法；對(duì)于用戶的每一次拍攝，將根據(jù)匹配結(jié)果排序并顯示最接近的幾副，包括一般4?5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當(dāng)前拍攝圖像完全真實(shí)匹配的結(jié)果。重復(fù)這樣的過(guò)程2?3次之后，我們將準(zhǔn)確地給出其所在區(qū)域，并提供相應(yīng)的導(dǎo)航指導(dǎo)；
[0008]定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)，對(duì)圖像進(jìn)行匹配是我們系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分。拍攝圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已有圖像之間的距離由2部分加權(quán)計(jì)算獲得，而距離越小表明與數(shù)據(jù)庫(kù)中的某幅圖像越接近。第一個(gè)部分是圖像的局部特征點(diǎn)及其匹配過(guò)程。這里我們采用了業(yè)界通用的SIFT方法，該方法能夠能對(duì)旋轉(zhuǎn)，縮放，亮度變化等保持很好的不變性；另外一個(gè)部分來(lái)自計(jì)算圖像的直方圖并進(jìn)行匹配。直方圖匹配是一個(gè)圖像的全局特征，該方法運(yùn)算速度快，抗噪聲性強(qiáng)。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(duì)其圖像的每個(gè)色域用其最大值進(jìn)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(lái)我們?cè)赱r / g / b]空間建立并匹配直方圖。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1、該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不僅克服了單純依靠計(jì)算機(jī)視覺(jué)匹配帶來(lái)的不精確性以及只用文本輸入的復(fù)雜性，有機(jī)地將2者結(jié)合起來(lái)，在保證高效率的同時(shí)獲得了高精度的定位；2.局部和全部特征的有機(jī)整合提高了整個(gè)圖像匹配的準(zhǔn)確率。根據(jù)對(duì)30幅在商場(chǎng)所拍圖像進(jìn)行的測(cè)試，對(duì)于任何一幅拍攝圖像，其匹配正確的結(jié)果全部出現(xiàn)在5個(gè)最優(yōu)匹配候選中，而排在第一位的高達(dá)96%。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)流程圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的直方圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面用最佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]一種全新的基于圖像匹配方法和快捷人工干預(yù)相結(jié)合的定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠在用戶的智能手機(jī)上實(shí)現(xiàn)，從而對(duì)用戶的定位裝置要求很小。只需要下載相應(yīng)的軟件，拍攝身邊的物體，并從幾個(gè)候選的匹配圖像中進(jìn)行簡(jiǎn)單的選擇，系統(tǒng)就將確定用戶所在位置，整個(gè)處理過(guò)程快速簡(jiǎn)潔，定位準(zhǔn)確。
[0018]如圖1-2所示，人工干預(yù)下基于圖像搜索的室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，由兩個(gè)部分組成:基于圖像的搜索和定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)；
[0019]基于圖像搜索部分，融合了特征提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個(gè)方法；對(duì)于用戶的每一次拍攝，將根據(jù)匹配結(jié)果排序并顯示最接近的幾副，包括一般4?5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當(dāng)前拍攝圖像完全真實(shí)匹配的結(jié)果。重復(fù)這樣的過(guò)程2?3次之后，我們將準(zhǔn)確地給出其所在區(qū)域，并提供相應(yīng)的導(dǎo)航指導(dǎo)；
[0020]定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)，對(duì)圖像進(jìn)行匹配是我們系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分。拍攝圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已有圖像之間的距離由2部分加權(quán)計(jì)算獲得，而距離越小表明與數(shù)據(jù)庫(kù)中的某幅圖像越接近。第一個(gè)部分是圖像的局部特征點(diǎn)及其匹配過(guò)程。這里我們采用了業(yè)界通用的SIFT方法，該方法能夠能對(duì)旋轉(zhuǎn)，縮放，亮度變化等保持很好的不變性；另外一個(gè)部分來(lái)自計(jì)算圖像的直方圖并進(jìn)行匹配。直方圖匹配是一個(gè)圖像的全局特征，該方法運(yùn)算速度快，抗噪聲性強(qiáng)。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(duì)其圖像的每個(gè)色域用其最大值進(jìn)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(lái)在[r / g / b]空間建立并匹配直方圖。
[0025]最后應(yīng)說(shuō)明的是:顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.人工干預(yù)下基于圖像搜索的室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，其特征在于，由兩個(gè)部分組成:基于圖像的搜索和定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)； 基于圖像搜索部分，融合了特征提取匹配和光照不變性圖像直方圖匹配兩個(gè)方法；對(duì)于用戶的每一次拍攝，將根據(jù)匹配結(jié)果排序并顯示最接近的幾副，包括一般4?5幅的候選圖像，用戶可以從中選擇與當(dāng)前拍攝圖像完全真實(shí)匹配的結(jié)果。重復(fù)這樣的過(guò)程2?3次之后，我們將準(zhǔn)確地給出其所在區(qū)域，并提供相應(yīng)的導(dǎo)航指導(dǎo)； 定位以及導(dǎo)航指導(dǎo)，是對(duì)圖像進(jìn)行匹配是我們系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分；拍攝圖像與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已有圖像之間的距離由2部分加權(quán)計(jì)算獲得，而距離越小表明與數(shù)據(jù)庫(kù)中的某幅圖像越接近。第一個(gè)部分是圖像的局部特征點(diǎn)及其匹配過(guò)程。這里我們采用了業(yè)界通用的SIFT方法，該方法能夠能對(duì)旋轉(zhuǎn)，縮放，亮度變化等保持很好的不變性；另外一個(gè)部分來(lái)自計(jì)算圖像的直方圖并進(jìn)行匹配。直方圖匹配是一個(gè)圖像的全局特征，該方法運(yùn)算速度快，抗噪聲性強(qiáng)。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(duì)其圖像的每個(gè)色域用其最大值進(jìn)行歸一化，也就是:r=R / MAX (R)；g=G / MAX (G)；b=B / MAX (B)； 接下來(lái)我們?cè)赱r / g / b]空間建立并匹配直方圖。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103557860SQ201310565933
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】熊偉華, 范澍斐, 馬燕軍 申請(qǐng)人:江蘇刻維科技信息有限公司