未知室内环境下基于视觉的互定位方法研究

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在当前的社会中,实现室内环境下的智能定位是建设智慧城市的重要内容。目前,未知室内环境下的相互定位需求增长迅速。但是在这样的环境下,人们既不能提前获取室外的无线电信号,也不能提前获取室内的场景图像进行在线定位。因此,如何在未知室内场所中实现用户间的互定位成为了近几年研究的热点。针对以上问题,本文以图像目标检测技术以及双目视觉定位技术作为基础,提出了一种在未知室内环境下以视觉图像作为基础的多用户间的互定位方法。本文首先对当前国内外图像目标检测技术以及双目视觉定位技术的研究现状进行了简要的概述,其次对本文涉及到的双目视觉系统模型以及图像间特征点匹配等基础理论进行了详细地说明以及相关公式的推导,最后针对本文提出方法的关键性问题进行了研究,取得了如下的研究成果:(1)针对多个用户如何在有效时间段内找到可以共同看到的场景这一问题,提出了一种基于共享数据库的图像信息交互及检索算法。当用户们在室内行走的过程中,每隔一段距离都要对当前所能观察到的场景进行拍摄,然后利用目标检测网络识别出图像中含有的全部语义目标,并由此生成对应的语义序列,最后将该语义序列上传至共享数据库中。通过在共享数据库中检索用户们上传的语义序列来判断他们是否曾经看到过同一场景。实验结果表明,该算法有效地解决了数据库存储容量过大的问题,同时还能极大地缩短图像信息的检索匹配时间。(2)针对用户间如何进行高精度的互定位这一问题,提出了一种基于双目视觉的多用户间互定位算法。当用户们确定了进行互定位的场景时,他们需要选取该场景下的某一个目标作为定位基准,并利用双目视觉定位算法还原出每一个用户相对于该目标在现实世界下的位置坐标及转向角信息。此时以该目标为中心建立三维坐标系,每个用户分别求解出自身在该坐标系下的位置坐标后,通过位置信息的共享实现用户间的互定位。实验结果表明,该算法可以实现以较高的精度解算出用户相对于室内环境中指定目标的位置坐标以及转向角信息。本文提出的多用户间的互定位方法不但可以帮助用户们在同一未知室内环境下确定彼此之间的位置关系,并且在保证较短的定位时间的同时还能具备较高的定位精度,具有广阔的应用前景。
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