CN105890597B - 一种基于图像分析的辅助定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种定位方法，尤其涉及一种基于图像分析的辅助定位方法，包括以下步骤：获取图像：用户使用移动终端对周围建筑进行拍照，图像至少需要包含三个独立的建筑物，用户获取图像后可上传至服务器或者直接使用移动终端对照片进行处理；提取信息：通过图像文字识别技术从获取的图像中，提取建筑物名称的文字信息；搜索地图：(1).对提取出的建筑物名称进行排序，建立序列；(2).选取序列中第一个、最后一个以及中间任意一个建筑物作为参考建筑；(3).从电子地图上获取选取的三个参考建筑的坐标；定位计算:根据选取的参考建筑的坐标，进行用户定位计算。本发明的定位方法不依赖于卫星信号，操作简单，定位精确。

Description

一种基于图像分析的辅助定位方法

技术领域

本发明涉及一种定位方法，尤其涉及一种基于图像分析的辅助定位方法。

背景技术

当前主流定位技术有基于卫星的定位系统，如GPS系统、伽利略系统以及北斗系统，或者是基于蜂窝网络的定位，如基于GSM基站的定位系统。以上两种定位方法都依赖于现有的基础设施。其中，卫星定位系统依赖于卫星信号。但是卫星信号很弱，很容易被遮挡。在非开阔地带，并不一定都可以接收到卫星定位的信号。而基于蜂窝网络的定位方法有两个问题：1、定位精度问题，受限于无线信号的特性，基于基站的定位并不能保证提供高精度的定位。2、基于基站的定位方法，需要知道相关基站的位置信息，而这些信息并不是完全免费与开放的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于图像分析的辅助定位方法。

本发明技术方案是：一种基于图像分析的辅助定位方法，包括以下步骤：

获取图像：用户使用移动终端对周围建筑进行拍照，图像至少需要包含三个独立的建筑物，用户获取图像后可上传至服务器或者直接使用移动终端对照片进行处理；

提取信息：通过图像文字识别技术从获取的图像中，提取建筑物名称的文字信息；

搜索地图：(1).对提取出的建筑物名称进行排序，建立序列B(n)；(2).选取序列B(n)中第一个、最后一个以及中间任意一个建筑物作为参考建筑；(3).从电子地图上获取选取的三个参考建筑的坐标；

定位计算:根据选取的参考建筑的坐标，进行用户定位计算。所述定位计算的方法为：(1).初步定位；(2).精确定位；

所述初步定位的方法为:连接三个参考建筑的坐标并作直线，将地图划分为七个区域，确定用户位置所在区域；

所述精确定位的方法为:(1).在初步定位的基础上，根据参考建筑的坐标求得任意两个参考建筑之间距离c_i；(2).根据公式θ_i＝(N_i/M)*theta，计算任意两个参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i，其中theta为图像对应的视界角度，M为图像横轴总的像素点数，N_i为各参考建筑横轴像素位置；(3).根据参考建筑之间距离c_i以及参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i计算参考建筑到用户位置的距离l_i；(4).根据参考建筑之间距离c_i、参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i以及参考建筑到用户位置的距离l_i求得用户位置坐标，然后在地图上对用户位置定位标注；

计算参考建筑到用户位置的距离l_i的方法为：根据余弦定理可得方程组：

c₁ ²＝l₁ ²+l₂ ²-2*l₁*l₂*cosθ₁

c₂ ²＝l₂ ²+l₃ ²-2*l₂*l₃*cosθ₂

c₃ ²＝l₁ ²+l₃ ²-2*l₁*l₃*cosθ₃，

其中，c₁、c₂、c₃分别为三个参考建筑之间的距离；θ₁、θ₂、θ₃分别为三个参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角；l₁、l₂、l₃分别为三个参考建筑到用户位置的距离；

根据上述方程组，用牛顿迭代算法求解：

迭代式表示为：

求解得到l₁、l₂、l₃。

本发明的有益效果是：该定位方法不依赖于卫星信号，操作简单，定位精确。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明整体流程示意图；

图2是本发明中初步定位示意图；

图3是本发明中精确定位第一示意图；

图4是本发明中精确定位第二示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

结合附图1，一种基于图像分析的辅助定位方法，包括以下步骤：

获取图像：用户使用移动终端对周围建筑进行拍照，图像至少需要包含三个独立的建筑物，用户获取图像后可上传至服务器或者直接使用移动终端对照片进行处理；

提取信息：通过图像文字识别技术从获取的图像中，提取建筑物名称的文字信息；

搜索地图：(1).对提取出的建筑物名称进行排序，建立序列B(n)；(2).选取序列B(n)中第一个、最后一个以及中间任意一个建筑物作为参考建筑；(3).从电子地图上获取选取的三个参考建筑的坐标。

定位计算:根据选取的参考建筑的坐标，进行用户定位计算。

所述定位计算的方法为：(1).初步定位；(2).精确定位；

所述初步定位的方法为:连接三个参考建筑的坐标并作直线，将地图划分为七个区域，确定用户位置所在区域。结合附图2，三个建筑分别为大厦A、大厦B与大厦C，若三个参考建筑位置顺序为：大厦BCA,则初始位置在区域I；大厦CBA,则初始位置在区域II；大厦CAB，则初始位置在区域III；大厦ACB，则初始位置在区域VI；大厦ABC，则初始位置在区域V；大厦BAC,则初始位置在区域IV。

所述精确定位的方法为:(1).在初步定位的基础上，根据参考建筑的坐标求得任意两个参考建筑之间距离c_i；(2).根据公式θ_i＝(N_i/M)*theta，计算任意两个参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i，其中theta为图像对应的视界角度，M为图像横轴总的像素点数，N_i为各参考建筑横轴像素位置；(3).根据参考建筑之间距离c_i以及参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i计算参考建筑到用户位置的距离l_i；(4).根据参考建筑之间距离c_i、参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i以及参考建筑到用户位置的距离l_i求得用户位置坐标，然后在地图上对用户定位。

结合附图3，选取用户所拍摄照片中的大厦A、大厦B与大厦C，从电子地图上获取选取的三个参考建筑的坐标位置，对应为A、B、C，O为用户当前位置，c₁为大厦AB间距离，c₂为大厦BC距离，c₃为大厦CA距离，l₁为OA距离，l₂为OB距离，l₃为OC距离。θ₁为AOB角度，θ₂为BOC角度，θ₃为AOC角度。参考建筑之间距离可由建筑物坐标求得。角度可用如下公式计算：

θ_i＝(N_i/M)*theta，其中theta为图片对应的视界角度，例如35mm焦距对应约63°的视界。M为图片横轴总的像素点数，N_i为参考建筑横轴像素点数。

变量l_i为参考建筑到用户位置的距离为待求变量。

根据余弦定理可得：

c₁ ²＝l₁ ²+l₂ ²-2*l₁*l₂*cosθ₁

c₂ ²＝l₂ ²+l₃ ²-2*l₂*l₃*cosθ₂

c₃ ²＝l₁ ²+l₃ ²-2*l₁*l₃*cosθ₃

其中c₁，c₂和c₃可根据大厦A、大厦B与大厦C的坐标通过公式计算得到，从而计算得到l₁、l₂、l₃。

大厦A、大厦B与大厦C与用户位置连线所形成的夹角分别为θ₁、θ₂、θ₃，可由大厦A、大厦B与大厦C所在横坐标位置的像素数与整体横坐标像素数的比值得到。

针对方程组(1)，使用牛顿迭代算法求解。

迭代式可表示为：

求得l₁、l₂、l₃解后，选中其中一个三角形，如AOB。以A点为原点，B点坐标可从地图上求得为(x₁,y₁)。

当前已知三边以及角度AOB，根据三角形正弦公式可求得角度BAO

公式:

最终可求得θ＝a₁-a

x₂＝AO*cosθ

y₂＝AO*sinθ

根据坐标(x₂,y₂)可在地图上对用户位置进行标注。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (1)

1.一种基于图像分析的辅助定位方法，其特征在于,包括以下步骤：

获取图像：用户使用移动终端对周围建筑进行拍照，图像至少需要包含三个独立的建筑物，用户获取图像后可上传至服务器或者直接使用移动终端对照片进行处理；

提取信息：通过图像文字识别技术从获取的图像中，提取建筑物名称的文字信息；

搜索地图：(1).对提取出的建筑物名称进行排序，建立序列B(n)；(2).选取序列B(n)中第一个、最后一个以及中间任意一个建筑物作为参考建筑；(3).从电子地图上获取选取的三个参考建筑的坐标；

定位计算:根据选取的参考建筑的坐标，进行用户定位计算，所述定位计算的方法为：(1).初步定位；(2).精确定位；

所述初步定位的方法为:连接三个参考建筑的坐标并作直线，将地图划分为七个区域，确定用户位置所在区域；

所述精确定位的方法为:(1).在初步定位的基础上，根据参考建筑的坐标求得任意两个参考建筑之间距离c_i；(2).根据公式θ_i＝(N_i/M)*theta，计算任意两个参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i，其中theta为图像对应的视界角度，M为图像横轴总的像素点数，N_i为各参考建筑横轴像素位置；(3).根据参考建筑之间距离c_i以及参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i计算参考建筑到用户位置的距离l_i；(4).根据参考建筑之间距离c_i、参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角θ_i以及参考建筑到用户位置的距离l_i求得用户位置坐标，然后在地图上对用户位置定位标注；

所述计算参考建筑到用户位置的距离l_i的方法为：根据余弦定理可得方程组：

c₁ ²＝l₁ ²+l₂ ²-2*l₁*l₂*cosθ₁

c₂ ²＝l₂ ²+l₃ ²-2*l₂*l₃*cosθ₂

c₃ ²＝l₁ ²+l₃ ²-2*l₁*l₃*cosθ₃，

其中，c₁、c₂、c₃分别为三个参考建筑之间的距离；θ₁、θ₂、θ₃分别为三个参考建筑坐标与用户位置连线所形成的夹角；l₁、l₂、l₃分别为三个参考建筑到用户位置的距离；

根据上述方程组，用牛顿迭代算法求解：

迭代式表示为：

求解得到l₁、l₂、l₃。