定位系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及定位。
【背景技術(shù)】
[0002] 越來越需要在全球定位系統(tǒng)（GP巧信號(hào)通常無法登記的室內(nèi)環(huán)境中提供室內(nèi)定 位，該室內(nèi)定位復(fù)制由諸如GPS的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)提供的室外定位。用于提供室內(nèi)定位的方 法包括射頻（R巧指紋和基于視覺的同步定位和映射（SLAM)，在射頻（R巧指紋中，WiFi或 蜂窩信號(hào)測(cè)量與感興趣的地點(diǎn)的RF地圖匹配，W推斷用戶在該地點(diǎn)處的當(dāng)前位置，在基于 視覺的同步定位和映射（SLAM)中，未知環(huán)境的地圖通過投影圖像逐漸構(gòu)建，并且查看者的 當(dāng)前位置和軌跡在該過程中被推導(dǎo)出來。然而，運(yùn)些室內(nèi)定位系統(tǒng)通常缺乏在3D空間中定 位的準(zhǔn)確性，或者需要過多的資源密集型計(jì)算和/或?qū)Ｓ糜布?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)實(shí)施例，一種用于提供環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)電子設(shè)備的定位的系統(tǒng)包括與移動(dòng)電子 設(shè)備進(jìn)行通信的至少一個(gè)服務(wù)器。該至少一個(gè)服務(wù)器被適配為接收來自至少一個(gè)圖片的輸 入數(shù)據(jù)W及來自移動(dòng)電子設(shè)備的至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量。該至少一個(gè)服務(wù)器包括定位模 塊，該定位模炔基于來自至少一個(gè)圖片的輸入數(shù)據(jù)、至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量的輸入數(shù)據(jù)并 且基于室內(nèi)環(huán)境的至少一個(gè)=維地圖來對(duì)移動(dòng)電子設(shè)備提供定位。
[0004] 根據(jù)實(shí)施例，=維地圖包括=維特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫。
[0005] 根據(jù)實(shí)施例，定位模塊通過將來自至少一個(gè)圖片的二維特征點(diǎn)與=維地圖的=維 特征點(diǎn)進(jìn)行匹配來提供定位。
[0006] 根據(jù)實(shí)施例，該系統(tǒng)包括用于執(zhí)行定位模塊的云計(jì)算服務(wù)。
[0007] 根據(jù)實(shí)施例，至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量包括來自3軸加速度計(jì)的3軸加速度測(cè)量。
[0008] 根據(jù)實(shí)施例，移動(dòng)電子設(shè)備是可佩戴的智能小裝置。
[0009] 根據(jù)實(shí)施例，一種計(jì)算機(jī)化的方法包括：在至少一個(gè)服務(wù)器處接收來自至少一個(gè) 圖片的輸入數(shù)據(jù)和來自移動(dòng)電子設(shè)備的至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量。至少一個(gè)服務(wù)器將來自至 少一個(gè)圖片的輸入數(shù)據(jù)和至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量與環(huán)境的=維地圖作比較，并且向移動(dòng)電 子設(shè)備傳送定位，該定位指示該環(huán)境內(nèi)的該移動(dòng)電子設(shè)備的=維位置和定向。
[0010] 根據(jù)實(shí)施例，該方法還包括：將=維地圖的捜索空間約束為用于將至少一個(gè)圖片 和至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量與=維地圖作比較的子集。
[0011] 根據(jù)實(shí)施例，在至少一個(gè)服務(wù)器處約束S維地圖的捜索空間包括從加速度計(jì)測(cè)量 計(jì)算移動(dòng)電子設(shè)備的俯仰和翻滾。
[0012] 根據(jù)實(shí)施例，在至少一個(gè)服務(wù)器處約束=維地圖的捜索空間還包括使用移動(dòng)電子 設(shè)備中的WiFi地理定位、二維條碼或位置信息輸入中的至少一個(gè)來粗略估計(jì)環(huán)境內(nèi)的移 動(dòng)電子設(shè)備的位置。
[0013] 根據(jù)實(shí)施例，移動(dòng)電子設(shè)備的粗略估計(jì)的位置可W在移動(dòng)電子設(shè)備的實(shí)際位置的 20米內(nèi)。
[0014] 根據(jù)實(shí)施例，所述方法還包括，在至少一個(gè)服務(wù)器處，將來自至少一個(gè)圖片的二 維特征點(diǎn)與=維地圖的=維特征點(diǎn)匹配。
[0015] 根據(jù)實(shí)施例，所述方法還包括，在至少一個(gè)服務(wù)器處，在假定剛體運(yùn)動(dòng)的情況下， 確定匹配特征點(diǎn)對(duì)之間的平移矢量和旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0016] 根據(jù)實(shí)施例，一種存儲(chǔ)指令的非瞬時(shí)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該指令被適配為由至 少一個(gè)服務(wù)器執(zhí)行W執(zhí)行方法，該方法可W包括下述步驟：接收來自至少一個(gè)圖片的輸入 數(shù)據(jù)和來自移動(dòng)電子設(shè)備的至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量，將來自至少一個(gè)圖片的輸入數(shù)據(jù)和至 少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的環(huán)境的=維地圖作比較，并且向移動(dòng)電子設(shè)備傳 送定位，該定位指示該環(huán)境內(nèi)的移動(dòng)電子設(shè)備的=維位置和定向。
[0017] 根據(jù)實(shí)施例，該方法可W進(jìn)一步包括：將=維地圖的捜索空間約束為用于將至少 一個(gè)圖片和至少一個(gè)加速度計(jì)測(cè)量與=維地圖作比較的子集。
[0018] 根據(jù)實(shí)施例，約束=維地圖的捜索空間包括從加速度計(jì)測(cè)量計(jì)算移動(dòng)電子設(shè)備的 俯仰和翻滾。
[0019] 根據(jù)實(shí)施例，約束=維地圖的捜索空間還包括使用WiFi地理定位來粗略估計(jì)環(huán) 境內(nèi)的移動(dòng)電子設(shè)備的位置。
[0020] 根據(jù)實(shí)施例，移動(dòng)電子設(shè)備的粗略估計(jì)的位置可W在移動(dòng)電子設(shè)備的實(shí)際位置的 20米內(nèi)。
[0021] 根據(jù)實(shí)施例，該方法還可W包括將來自至少一個(gè)圖片的二維特征點(diǎn)與=維地圖的 S維特征點(diǎn)匹配。
[0022] 根據(jù)實(shí)施例，該方法還可W包括在假設(shè)剛體運(yùn)動(dòng)的情況下確定匹配的特征點(diǎn)對(duì)之 間的平移矢量和旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0023] 參考附圖，根據(jù)W下具體描述，運(yùn)些和其他實(shí)施例將變得明白易懂。
【附圖說明】
[0024] 圖1是根據(jù)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖；
[00巧]圖2是圖1的系統(tǒng)的坐標(biāo)系的示意圖；
[0026] 圖3是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算服務(wù)的圖1的系統(tǒng)的示意圖；
[0027] 圖4是用于通過圖1的系統(tǒng)提供室內(nèi)定位的實(shí)施例的流程圖；W及
[0028] 圖5是用于利用圖1的系統(tǒng)提供室內(nèi)定位的實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 在更具體地描述各種實(shí)施例之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所描述的具體實(shí)施例。 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，本文描述的系統(tǒng)和法可W被適當(dāng)?shù)剡m配和修改用于所提到的 應(yīng)用，并且本文描述的系統(tǒng)和方法可W在其他適當(dāng)?shù)膽?yīng)用中采用，并且運(yùn)樣的其他添加和 修改將不背離其范圍。
[0030] 在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指本申請(qǐng)的系統(tǒng)和方法的相似的特征。因此，雖然某些 描述可能僅引用特定附圖和附圖標(biāo)記，但是應(yīng)當(dāng)理解，運(yùn)樣的描述可能同樣適用于在其他 附圖中的相似附圖標(biāo)記。
[0031] 參考圖1，示出了用于室內(nèi)定位的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括被適配為由在室內(nèi)環(huán)境16 內(nèi)的用戶14操作的移動(dòng)電子設(shè)備12、定位模塊18W及室內(nèi)環(huán)境16的預(yù)先建立的室內(nèi)3維 (3D)地圖 20。
[0032] 移動(dòng)電子設(shè)備12可W是任何典型的移動(dòng)設(shè)備，包括彩色照相機(jī)、3軸加速度計(jì)W 及至少一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)連接（例如，對(duì)移動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、WiFi無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等的連接等）。例 如，移動(dòng)電子設(shè)備12可W是蜂窩電話、智能電話、平板電腦、谷歌眼鏡或可W由用戶14在室 內(nèi)環(huán)境16內(nèi)佩戴和/或攜帶和操作的任何類似的便攜式設(shè)備。
[0033] 室內(nèi)環(huán)境16的預(yù)先建立的S維室內(nèi)地圖20是在系統(tǒng)10可W執(zhí)行室內(nèi)定位之前 被離線建立的，用于捕獲感興趣的室內(nèi)環(huán)境16的幾何結(jié)構(gòu)。預(yù)先建立的3D室內(nèi)地圖20被 存儲(chǔ)在可被定位模塊18訪問的位置中，如W下更具體描述的。3D室內(nèi)地圖20可W是在室 內(nèi)環(huán)境16中采樣的3D特征點(diǎn)21的集合或數(shù)據(jù)庫。預(yù)先建立的3D室內(nèi)地圖20可W例如 使用彩色和深度（RGB-D)照相機(jī)來建立，諸如由微軟開發(fā)的KI肥CT運(yùn)動(dòng)感測(cè)輸入設(shè)備，用 于映射感興趣的具體建筑物的室內(nèi)環(huán)境16。KI肥CT運(yùn)動(dòng)感測(cè)輸入設(shè)備具有紅外線（IR)圖 案源和IR照相機(jī)。IR照相機(jī)檢測(cè)由IR圖案源投射并且在物體上反射的IR圖案，運(yùn)允許板 上忍片使用立體視覺來估計(jì)物體的深度圖。由RGB照相機(jī)提供的該深度圖和相應(yīng)的RGB圖 像可W用于定義室內(nèi)地圖坐標(biāo)系（x，y，z)中的3D特征點(diǎn)21，如圖2所示。每個(gè)3D特征點(diǎn) 21可W包括，例如，3D室內(nèi)地圖20中的3D坐標(biāo)W及標(biāo)度不變特征變換（SIFT)描述符（例 如，128維向量），其表征在3D特征點(diǎn)21附近的小區(qū)域的外觀，W允許特征點(diǎn)匹配。3D室內(nèi) 地圖20可W通過下述來建立：在RGB-D照相機(jī)在室內(nèi)環(huán)境16周圍移動(dòng)時(shí)，迭代地關(guān)聯(lián)來自 連續(xù)RGB-D圖像中的3D特征點(diǎn)21，W將室內(nèi)環(huán)境16的預(yù)先建立的3D室內(nèi)地圖20定義為 運(yùn)些3D特征點(diǎn)21的集合或數(shù)據(jù)庫。
[0034] 定位模塊18可W位于服務(wù)器22上，并且被適配為與移動(dòng)電子設(shè)備12進(jìn)行通信從 其接收輸入，并且響應(yīng)于該輸入來提供對(duì)電子設(shè)備12的定位。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解 的，服務(wù)器22可W是獨(dú)立的服務(wù)器單元，或者可W是云計(jì)算服務(wù)24,如圖3所示。服務(wù)器 22包括必要的電子裝置、軟件、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)、