CN108318024A - 一种基于图像识别云服务的地理定位系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种基于图像识别云服务的地理定位系统和方法，通过初定位结合获取的即时场景图像的信息在地理信息数据库中划定查询区域，建立查询区域的检索数据库，从而缩小了检索范围，使得检索数据库变小，解决了搜索数据量庞大搜索速度慢的问题，有效提高了图像检索效率和图像匹配速度。利用计算机视觉图像匹配技术，能够准确实现地理定位；利用移动终端的位置位置信息测量单元缩小场景搜索范围，极大地提高了地理位置信息定位的有效性与实时性；在现在智能移动终端和无线通信技术的普及应用，使得该发明能够有效地实施推广。

Description

一种基于图像识别云服务的地理定位系统和方法

技术领域

本发明涉及移动设备的定位技术，尤其涉及一种基于图像识别云服务的地理定位系统和方法。

背景技术

GPS作为一种全新的现代空间定位方法，已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子仪器。80年代以来，尤其是90年代以来，GPS卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变化。但由于GPS不能用于室内定位，而且一般民用GPS移动终端系统提供的定位精度是在10米左右，因此在GPS的标定的范围内，进一步精确定位；或探索新的空间定位方式以提高定位精度是非常有必要的。中国专利文献（申请号为200480031940.1）涉及一种用于使用成像技术进行地理定位的系统和方法，在该方案中，无线设备获取图像并将图像发送至处理中心，处理中心检索得出图像的地理位置并反馈至无线设备；中国专利文献（申请号为201110325070.0）公开了一种基于图像识别云服务的地理位置定位方法及系统，以上专利文献的技术方案没有解决位置数据库数据量庞大，造成图像检索效率低、图像匹配速度慢的问题。

因此，有必要开发一种图像检索效率高和图像匹配速度快的基于图像识别云服务的地理定位系统和方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提出了一种图像检索效率高和图像匹配速度快的基于图像识别云服务的地理定位系统和方法。

为了解决上述技术问题，提供一种图像检索效率高和图像匹配速度快的基于图像识别云服务的地理定位系统，包括：

存储单元，用于存储地理位置信息以及每一地理位置信息的多个图像特征；

图像采集单元，用于采集待定位场景的图像；

图像解析单元，用于拾取场景图像的图像特征，并将图像特征解析成描述图像特征的特征文件；特征文件包含但不限于：角点特征、轮廓特征、纹理特征、色域结构特征；

位置信息采集单元，用于采集待定位场景的地理位置信息，其中包含定位精度；

数据库配置单元，用于根据地理位置信息和定位精度从存储单元中建立查询数据库；

特征匹配单元，用于以图像解析单元处理后的待识别特征描述信息与数据配置单元中的特征描述信息进行匹配结果的特征匹配算法，从而获得匹配的信息；即得到最相似结果的特征匹配算法；

输出单元，用于输出匹配的地理位置信息。

本发明进一步改进在于，该基于图像识别云服务的地理定位系统包括移动终端和云处理中心，所述云处理中心与所述移动终端采用无线网络通信相连接且交换数据；

所述移动终端是一种具有操作系统的可移动式终端设备，所述位置信息采集单元、图像采集单元和所述终端管理单元设置于所述移动终端上；

所述云处理中心是由多种不同类型服务器组成的数据处理中心；所述服务管理单元设置在所述服务器上；

所述存储单元、数据库配置单元、特征匹配单元、图像解析单元和输出单元均设置于所述移动终端或/和所述云处理中心的服务器上。

其中当数据库配置单元设置在移动终端时是用户在有网络环境时下载到本地的区域离线数据库，用于在户外无网络环境下提供系统所需数据的数据库，包括移动终端所使用的位置信息采集单元型号、位置信息采集单元所对应的最大误差范围、场景的名称、场景的地理位置信息、场景n个方向的图像特征描述信息、n个图像特征描述信息中每一个图像特征描述信息对应的方向信息；当设置在服务器时，数据配置单元是用于存储该基于图像识别云服务的地理定位系统所涉及数据的数据库，其中包括移动终端所使用的终端位置信息测量单元型号、终端位置信息测量单元所对应的最大误差范围、场景的名称、场景的实际地理位置信息、场景n个方向的图像特征描述信息、n个图像特征描述信息中每一个图像特征描述信息对应的方向信息；n的数量越大则识别到的结果和方位越准确。

本发明进一步改进在于，所述移动终端上还设置有终端管理单元，用于处理和管理移动终端上的各模块的数据；所述服务器上还设置有服务管理单元，用于处理和管理服务器上各模块的数据。

本发明进一步改进在于，所述服务器与所述移动终端通过无线网络通信交换数据；所述移动终端上还设置有第二传输单元，用于与服务器之间传输数据；所述服务器上还设置有第一传输单元；用于与移动终端之间传输数据；所述服务器与所述移动终端通过3G、4G、5G网络、WIFI、蓝牙、ZigBee无线网络通信交换数据。服务器与移动终端通过无线网络交换数据则可以实现离线定位模式，使用户在没有无线网络的环境中也可以使用。

本发明进一步改进在于，该基于图像识别云服务的地理定位系统还包括网络检测单元和人机交互单元，所述网络检测单元和人机交互单元均设置在所述移动终端上，所述网络检测单元用于移动终端所处网络环境的检测；所述人机交互单元用于接收用户指令的输入输出装置；优选地，所述人机交互单元包括但不限于：触控装置、键盘、按钮、旋钮、开关、读取用户肢体动作的传感器。

本发明进一步改进在于，是一种能输出或发射让用户获取并解析出内容的输出装置，包括显示屏或/和投影或/和人类视觉神经能解析的信号输出装置，用于输出地理位置信息。

本发明还要解决的技术问题是，本发明的基于图像识别云服务的地理定位方法，包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；

（2）初步定位：采用位置信息采集单元对待定位的位置进行初定位，并获得待定位的位置的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域的检索数据库：获取待定位的位置的即时场景图像，通过所述即时场景图像的特征结合根据所述步骤（2）中获得的所述虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立所述查询区域的检索数据库；

（4）图像特征匹配：将所述步骤（3）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与所述步骤（3）中建立的所述查询区域的检索数据库中的预存图像的特征进行特征比对、识别，得到初步匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元通过数据配置单元中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元显示出来。

采用上述技术方案，直接利用现场实际景物实现场景定位，方便、灵活、准确、可靠性强，适应性强，可覆盖任意位置，并且既无须在现场安装任何用于定位的设备，或者搭建专用服务器，也无须在现场安置任何用于定位的标识物；对初步匹配结果采用特征匹配算法进行筛选是由于图像拍摄和特征拾取存在差异，可能存在误匹配的特征，需要予以剔除；这样可以进一步提高匹配结果的准确性；该技术方案中通过初定位结合获取的即时场景图像的信息在地理信息数据库中划定查询区域，建立查询区域的检索数据库，从而缩小了检索范围，使得检索数据库变小，解决了搜索数据量庞大搜索速度慢的问题，提高检索速度以及提高了检索的准确度。

本发明进一步改进在于，所述步骤（3）中还包括建立查询区域的检索数据库：通过划定的查询区域，在地理信息数据库中建立所述查询区域的检索数据库。

本发明进一步改进在于，根据网络检测单元所检测的网络环境结果，终端管理单元针对不同的网络环境采取不同的方式进行数据处理；处理方式包括：

1）当检测到可实时传输图像数据的网络环境中，移动终端只负责采集虚拟地理位置信息、采集图像数据，向云处理中心上传初步的位置信息、移动终端的位置信息采集单元的型号和图像数据，并接收云处理中心处理结果；

2）当检测到仅可实时传输文本数据的网络环境中，移动终端负责采集虚拟地理位置信息、采集图像数据，并将图像数据解析成特征描述信息，再向云处理中心上传初步的位置信息、移动终端的位置信息采集单元的型号和特征描述信息，并接收云处理中心处理结果；

3）当检测到无可用网络环境时，移动终端通过离线数据直接完成全部数据处理过程。

本发明进一步改进在于，基于图像识别云服务的地理定位方法，具体包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；在本实施例中，每一地理位置信息包含n个图像信息以及对应的n个方位信息；

（2）初步定位：移动终端通过自身集成的位置信息采集单元对待定位的位置所处的当前场景进行初定位，获得待定位的位置的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域和建立查询区域的检索数据库：

1）当移动终端所处的环境具有的无线网络可以传输图像信息时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元获取待定位的位置的即时场景图像，移动终端通过第二传输单元将即时场景图像、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据一起发送给服务器，服务器通过第一传输单元接收数据后，首先通过集成在自身的通过对图像解析单元对即时场景图像进行解析；再以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元的误差范围然后再将解析后图像特征信息结合步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

2）当移动终端所处环境的无线网络无法传输图像信息仅可以传输文本信息时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元对即时场景图像进行解析，然后移动终端通过第二传输单元将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据一起发送给服务器，服务器通过第一传输单元接收数据后，以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元的误差范围；通过对数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

3）当移动终端所处环境的无可用网络时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元对即时场景图像进行解析，然后由终端管理单元将特征描述信息与之前下载到存储单元中的数据库配置单元中查询此型号的位置信息采集单元的最大误差范围，再通过特征匹配单元进行特征匹配，将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

（4）图像特征匹配：将步骤（2）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与步骤（3）中建立的查询区域的检索数据库中的预存图像的特征通过特征匹配单元进行特征比对、识别，得到初步匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元通过数据配置单元中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元显示出来。

本发明进一步改进在于，所述步骤（2）中获得的所述虚拟地理位置信息是通过移动终端的位置信息采集单元测量得出的，所述数据配置单元是用于根据地理位置信息和定位精度从所述地理信息数据库中建立查询数据库；其数据包括移动终端所使用的位置信息采集单元型号、位置信息采集单元所对应的误差范围、场景的名称、场景的地理位置信息、场景n个方向的图像特征描述信息、n个图像特征描述信息中每一个图像特征描述信息对应的方向信息。其中虚拟地理位置信息是由所述位置信息采集单元对当前场景进行初步定位而得到，具有不同程度的误差；相对应地，实际地理位置信息是通过绝对位置为基准现场测绘得出的真实地理位置信息。其中的误差范围为最大误差范围，其为位置信息测量模块在实际环境使用中定位时的最大误差里程，用于缩小图像特征匹配范围，提高图像特征匹配的效率。

本发明进一步改进在于，该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；每一所述地理位置信息中均包含n个所述图像信息以及对应的n个所述图像方位信息。其中n的数量越大则识别到的结果和方位越准确。本发明中的优选每一地理位置信息包含八个图像信息以及对应的八个方位信息。

本发明进一步改进在于，所述步骤（5）中的所述特征匹配算法是使用从包括计算机视觉、图像相关、模式识别、图像分类和图像识别的组中选择的至少一种算法或多种算法组合处理图像解析单元处理后的待识别特征描述信息与终端数据配置单元或服务数据配置单元中的特征描述信息，以得到最相似的匹配结果。

采用上述技术方案，该基于图像识别云服务的地理定位系统及方法是这样实现图像识别快速定位的；在有网络的环境下将服务器的数据配置单元中的区域数据下载到移动终端的存储单元中，作为移动终端的数据配置单元；

当用户使用时，首先移动终端的终端管理单元通过自身集成的位置信息采集单元对待定位的位置所处的当前场景进行初定位，获得当前场景的地理位置信息YWX；移动终端的终端管理单元读取自身集成的位置信息采集单元的型号YWH；移动终端的网络检测单元检测移动终端所处的网络环境，根据不同网络环境处理方式不同：

1）当在无线网络较好可实时传输图像数据的情况下，由移动终端不进行图像解析和特征匹配处理直接将图像采集单元获取的图像数据发送到云服务中心，由云服务中心完成移动终端的地理位置信息和方位信息的获取；即移动终端的终端管理单元通过第一通信单元将YWX、YWH和YSC1发送到云处理中心；

云处理中心接收到YWX、YWH和YSC1后，由服务管理单元将YSC通过图像解析单元生成特征描述信息FSCT1；再以YWH查询此型号的终端位置信息测量单元的最大误差范围FFW；

服务管理单元以YWX为中心，FFW为半径，在服务数据配置单元中提取该查询区域的数据记录集FQSK；

服务管理单元通过服务特征匹配单元以FSCT1在数据记录集FQSK的特征描述信息中进行特征匹配，得出与实际场景特征最相似的结果FSJ1；

服务管理单元通过FSJ1从服务数据配置单元中得出对应的实际地理位置信息FWX和FWX对应的方向信息FFX，然后将FWX和FFX通过第二通信单元发送到移动终端；

移动终端通过第一通信单元接收到FWX和FFX后，由终端管理单元通过输出单元显示出来；

2）当在无线网络不能实时传输图像数据，仅可以传输文本数据的情况下，由移动终端将图像采集单元获取的图像数据通过图像解析单元处理成特征描述信息，然后将特征描述信息发送到云服务中心，由云服务中心完成移动终端的地理位置信息和方位信息的获取；

即移动终端的终端管理单元通过图像采集单元获取实际场景图像YSC1；然后将YSC通过图像解析单元生成特征描述信息YSCT1；

移动终端的终端管理单元通过第一通信单元将YWX、YWH和YSCT1发送到云处理中心；

云处理中心接收到YWX、YWH和YSCT1后，由服务管理单元以YWH查询此型号的终端位置信息测量单元的最大误差范围FFW；

服务管理单元以YWX为中心，FFW为半径，在服务数据配置单元中提取该查询区域的数据记录集FQSK；

服务管理单元通过服务特征匹配单元以YSCT1在数据记录集FQSK的特征描述信息中进行特征匹配，得出与实际场景特征最相似的结果FSJ1；

服务管理单元通过FSJ1从服务数据配置单元中得出对应的实际地理位置信息FWX和FWX对应的方向信息FFX，然后将FWX和FFX通过第二通信单元发送到移动终端；

移动终端通过第一通信单元接收到FWX和FFX后，由终端管理单元通过输出单元显示出来；

3）当在无网络的情况下，移动终端可通过已下载离线数据包，由移动终端将图像采集单元获取的图像数据通过图像解析单元处理成特征描述信息，然后由终端管理单元将特征描述信息与存储单元中的服务数据配置单元通过服务特征匹配单元进行特征匹配得到最相似结果，由移动终端通过移动终端自身的离线数据直接完成移动终端的地理位置信息和方位信息的获取；

即移动终端的终端管理单元通过图像采集单元获取实际场景图像YSC1；然后将YSC通过图像解析单元生成特征描述信息YSCT1；

移动终端的终端管理单元将YWX、YWH和YSCT1发送到云处理中心；

终端管理单元以YWH在终端数据配置单元中查询此型号的终端位置信息测量单元的最大误差范围FFW；

终端管理单元以YWX为中心，FFW为半径，在终端数据配置单元中提取该查询区域的数据记录集YQSK；

终端管理单元通过终端特征匹配单元以YSCT1在数据记录集YQSK的特征描述信息中进行特征匹配，得出与实际场景特征最相似的结果YSJ1；

终端管理单元通过YSJ1从服务数据配置单元中得出对应的实际地理位置信息YJWX和YJWX对应的方向信息YFX，然后将YJWX和YFX通过输出单元显示出来。

本发明中的场景所述场景包含但不限于：单一建筑、建筑群、店铺门头、位置固定物品、位置固定景观、位置固定图案、多种特征组合的场地。

相比现有技术，本发明的基于图像识别云服务的地理定位方法和系统，具有以下有益效果：利用计算机视觉图像匹配技术，能够准确实现地理定位；利用粗定位技术缩小场景搜索范围，极大地提高了地理定位的有效性与实时性；智能移动终端和3G、4G、5G网络、WIFI、蓝牙、ZigBee无线网络通信技术的普及应用，使得该发明能够有效地实施推广。

附图说明

下面结合附图进一步描述本发明的技术方案：

图1为本发明的基于图像识别云服务的地理定位方法的流程示意图；

图2为本发明的基于图像识别云服务的地理定位方法的场景流程图；

图3为本发明的基于图像识别云服务的地理定位系统实施例1的系统结构图；

图4为本发明的基于图像识别云服务的地理定位系统实施例2的系统结构图；

图5为本发明的基于图像识别云服务的地理定位系统实施例3的移动终端的系统结构图；

图6为为本发明的基于图像识别云服务的地理定位系统实施例4的移动终端的系统结构图；

其中，1-服务器；11-服务管理单元；12、27-数据库配置单元；13、25-特征匹配单元；14-第一传输单元；15、26-输出单元；16、24-图像解析单元；2-移动终端；21-终端管理单元；22-位置信息采集单元；23-图像采集单元；28-第二传输单元；29-人机交互单元；210-网络检测单元。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

本发明的基于图像识别云服务的地理定位方法，主要用于在GPS信号精度有限的情况下精确定位，尤其是在室内精确定位。图1显示了该基于图像识别云服务的地理定位方法的使用流程图，图2显示了移动终端获取场景的图像，移动终端自行定位或者配合服务器定位；参照图2。

该基于图像识别云服务的地理定位系统包括：存储单元，用于存储地理位置信息以及每一地理位置信息的多个图像特征；图像采集单元，用于采集待定位场景的图像；图像解析单元，用于拾取场景图像的图像特征；位置信息采集单元，用于采集待定位场景的地理位置信息，其中包含定位精度；数据库配置单元，用于根据地理位置信息和定位精度从存储单元中建立查询数据库；特征匹配单元，用于匹配场景图像与查询数据库的图像特征，获取最优匹配；输出单元，用于输出匹配的地理位置信息；其中所述输出单元为输出单元，用于显示地理位置信息；该基于图像识别云服务的地理定位系统还包括：移动终端和云处理中心，云处理中心与移动终端采用网络通信相连接且交换数据；移动终端是一种具有操作系统的可移动式终端设备，云处理中心是由多种不同类型服务器组成的数据处理中心；位置信息采集单元和图像采集单元设置于移动终端上，存储单元、数据库配置单元和特征匹配单元设置于服务器上；图像解析单元和输出单元均设置于移动终端或/和所述服务器上；服务器上还设置有第一传输单元；用于与移动终端之间传输数据；移动终端上还设置有终端管理单元，用于处理和管理移动终端上的各模块的数据；服务器上还设置有服务管理单元，用于处理和管理服务器上各模块的数据；所述服务器与所述移动终端通过3G、4G、5G网络、WIFI、蓝牙、ZigBee无线网络通信交换数据。

实施例1：如图3所示，本实施例中，该基于图像识别云服务的地理定位系统由服务器1和移动终端2组成；服务器1包括服务管理单元11、数据库配置单元12、特征匹配单元13和第一传输单元14；服务管理单元11用于协调服务器1工作，其可以含有存储部件，即存储单元，用于存储数据库；数据库配置单元12用于建立临时的查询数据库；特征匹配单元13用于匹配场景图像的特征与查询数据库中的图像特征，寻求最优匹配；第一传输单元14与移动终端2通信，通信方式可以是3G\4G网络或者wifi网路；移动终端2包括终端管理单元21、位置信息采集单元22、图像采集单元23、图像解析单元24和第二传输单元28；终端管理单元21可以是处理器，位置信息采集单元22可以采用GPS定位技术初步获取位置信息；图像采集单元23可以是独立的或者集成的数码照相机，用于从现实场景中拍摄图像；图像解析单元24从图像中拾取图像特征；移动终端2的第二传输单元28与服务器1的第一传输单元14相互匹配，主要用于传输图像特征、定位点以及定位精度等；输出单元15、输出单元26可以安装在移动终端2和/或服务器1，显示定位过程或者定位结果；在该实施例中，移动终端2通过图像解析单元24直接完成图像解析，可以减小数据传输量，降低服务器1负担；且该实施例适合于网络状况不是很好时，即无线网络无线网络不能实时传输图像数据，仅可以传输文本数据的情况下，由移动终端将图像采集单元获取的图像数据通过图像解析单元处理成特征描述信息，然后将特征描述信息发送到云处理中心，由云处理中心完成移动终端的地理位置信息和方位信息的获取。

采用上述基于图像识别云服务的地理定位系统的定位方法，具体包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；在本实施例中，每一地理位置信息包含n个图像信息以及对应的n个方位信息；

（2）初步定位：移动终端2通过自身集成的位置信息采集单元22对待定位的位置所处的当前场景进行初定位，获得待定位的位置的的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域的检索数据库：移动终端2采用集成在自身的图像采集单元23获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元24对即时场景图像进行解析，然后移动终端2通过第二传输单元28将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元22的型号数据一起发送给服务器1，服务器1通过第一传输单元14接收数据后，先以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元的误差范围；通过对数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

（4）图像特征匹配：将步骤（2）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与步骤（3）中建立的查询区域的检索数据库中的预存图像的特征通过特征匹配单元13进行特征比对、识别，得到初步匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元21通过数据配置单元27中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元26显示出来。

实施例2：如图4所示，本实施例中，与实施例1不同之处在于，图像解析单元16设置于服务器1上，由移动终端2将图像采集单元23采集到的图像直接发送给服务器1，服务器1通过集成在其上的图像解析单元16从图像中提取图像特征；该实施方式可以降低对移动终端2的硬件需求；具体地，该基于图像识别云服务的地理定位系统由服务器1和移动终端2组成；服务器1包括服务管理单元11、数据库配置单元12、特征匹配单元13、图像解析单元16和第一传输单元14；服务管理单元11用于协调服务器1工作，其可以含有存储部件，即存储单元，用于存储数据库；数据库配置单元12用于建立临时的查询数据库；特征匹配单元13用于匹配场景图像的特征与查询数据库中的图像特征，寻求最优匹配；第一传输单元14与移动终端2通信，通信方式可以是3G\4G网络或者wifi网路；移动终端2包括终端管理单元21、位置信息采集单元22、图像采集单元23和第二传输单元28；终端管理单元21可以是处理器，位置信息采集单元22可以采用GPS定位技术初步获取位置信息；图像采集单元23可以是独立的或者集成的数码照相机，用于从现实场景中拍摄图像；图像解析单元16从图像中拾取图像特征；移动终端2的第二传输单元28与服务器1的第一传输单元14相互匹配，主要用于传输图像特征、定位点以及定位精度等；输出单元15、输出单元26可以安装在移动终端2和/或服务器1，显示定位过程或者定位结果；该实施例适用于无线网络良好的情况下使用。

采用上述基于图像识别云服务的地理定位系统的定位方法，具体包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；在本实施例中，每一地理位置信息包含n个图像信息以及对应的n个方位信息；

（2）初步定位：移动终端2通过自身集成的位置信息采集单元22对待定位的位置所处的当前场景进行初定位，获得待定位的位置的的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域的检索数据库：移动终端2采用集成在自身的图像采集单元23获取待定位的位置的即时场景图像，移动终端2通过第二传输单元28将即时场景图像、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元22的型号数据一起发送给服务器1，服务器1通过第一传输单元14接收数据后，首先通过集成在自身的通过对图像解析单元16对即时场景图像进行解析，且以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元的误差范围；然后再将解析后图像特征信息结合步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元22的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

（4）图像特征匹配：将步骤（2）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与步骤（3）中建立的查询区域的检索数据库中的预存图像的特征通过特征匹配单元13进行特征比对、识别，得到初步匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元21通过数据配置单元27中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元26显示出来。

实施例3：如图5所示为实施例3的移动终端的结构图，本实施例中，与实施例1和实施例2不同之处在于，移动终端2上设置有数据库配置单元27和特征匹配单元25，在没有稳定的无线网络的情况下或在无网络的情况下，首先在有网络的环境下将服务器的数据配置单元中的区域数据下载到移动终端的存储单元中，作为移动终端的数据配置单元；移动终端2由数据库配置单元27下载小范围数据库，移动终端2可以直接通过特征匹配单元25完成特征匹配并显示位置信息显示等步骤，移动终端2可通过已下载离线数据包，由移动终端2将图像采集单元23获取的图像数据通过图像解析单元24处理成特征描述信息，然后由终端管理单元21将特征描述信息与存储单元中的数据库配置单元27通过特征匹配单元25进行特征匹配得到最相似结果，由移动终端2通过移动终端2自身的离线数据直接完成移动终端2的地理位置信息和方位信息的获取；移动终端2可通过已下载离线数据包，由移动终端2将图像采集单元23获取的图像数据通过图像解析单元24处理成特征描述信息，然后由终端管理单元21将特征描述信息与存储单元中的数据库配置单元27中查询此型号的位置信息采集单元22的最大误差范围，再通过特征匹配单元25进行特征匹配得到最相似结果，由移动终端2通过移动终端2自身的离线数据直接完成移动终端2的地理位置信息和方位信息的获取；而该实施例可以没有服务器，或者服务器1既可以采用实施例1的服务器1的结构，也可以采用实施例2的服务器结构，具体地，该实施例的移动终端2包括终端管理单元21、位置信息采集单元22、图像采集单元23、图像解析单元24、特征匹配单元25、输出单元26和数据库配置单元27；终端管理单元21可以是处理器，位置信息采集单元22可以采用GPS定位技术初步获取位置信息；图像采集单元23可以是独立的或者集成的数码照相机，用于从现实场景中拍摄图像；图像解析单元24从图像中拾取图像特征；特征匹配单元25用于匹配场景图像的特征与查询数据库中的图像特征，寻求最优匹配；输出单元26显示定位过程或者定位结构；数据库配置单元27用于建立临时的查询数据库。

采用上述基于图像识别云服务的地理定位系统的定位方法，具体包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；在本实施例中，每一地理位置信息包含n个图像信息以及对应的n个方位信息；

（2）初步定位：移动终端2通过自身集成的位置信息采集单元22对待定位的位置所处的当前场景进行初定位，获得待定位的位置的的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域的检索数据库：移动终端2采用集成在自身的图像采集单元23获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元24对即时场景图像进行解析，然后由终端管理单元21将特征描述信息与之前下载到存储单元中的数据库配置单元27中查询此型号的位置信息采集单元22的最大误差范围，再通过特征匹配单元25进行特征匹配，将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元22的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

（4）图像特征匹配：将步骤（2）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与步骤（3）中建立的查询区域的检索数据库中的预存图像的特征通过特征匹配单元25进行特征比对、识别，得到初步匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元21通过数据配置单元27中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元26显示出来。

原理为：在有网络的环境下将服务器1的数据配置单元12中的区域数据下载到移动终端2的存储单元中，作为移动终端2的数据配置单元27；移动终端2的终端管理单元21通过位置信息采集单元22对当前场景进行初步定位，获得当前场景的虚拟地理位置信息YWX；移动终端2的终端管理单元21读取位置信息采集单元22的型号YWH；移动终端2的终端管理单元21通过图像采集单元23获取实际场景图像YSC1；然后将YSC通过图像解析单元24生成特征描述信息YSCT1；移动终端2的终端管理单元21将YWX、YWH和YSCT1发送到云处理中心；终端管理单元21以YWH在移动终端2的数据配置单元27中查询此型号的位置信息采集单元22的最大误差范围FFW；终端管理单元21以YWX为中心，FFW为半径，在移动终端2的数据配置单元27中提取该查询区域的数据记录集YQSK；终端管理单元21通过移动终端2的特征匹配单元以YSCT1在数据记录集YQSK的特征描述信息中进行特征匹配，得出与实际场景特征最相似的结果YSJ1；终端管理单元21通过YSJ1从数据配置单元27中得出对应的实际地理位置信息YJWX和YJWX对应的方向信息YFX，然后将YJWX和YFX通过输出单元26显示出来。

实施例4：如图6所示为实施例4的移动终端的结构图，本实施例中，与实施例3的区别之处在于，移动终端上还设有第二传输模块28、人机交互单元29和网络检测单元210，同时采用实施例2的服务器的结构，移动终端可以通过人机交互单元29接收用户指令的输入输出装置，同时通过网络检测单元210检测移动终端所处的网络环境，然后根据网络环境选择处理方式，1）当检测到可实时传输图像数据的网络环境中，移动终端只负责采集初步位置信息、采集图像数据，向云服务中心上传初步的位置信息、位置信息采集单元的型号和图像数据，并接收云服务中心处理结果；2）当检测到仅可实时传输文本数据的网络环境中，移动终端负责采集初步位置信息、采集图像数据，并将图像数据解析成特征描述信息，再向云服务中心上传初步的位置信息、位置信息采集单元的型号和特征描述信息，并接收云服务中心处理结果；3）当检测到无可用网络环境时，移动终端通过离线数据直接完成全部数据处理过程；具体地，该实施例的移动终端2包括终端管理单元21、位置信息采集单元22、图像采集单元23、图像解析单元24、特征匹配单元25、输出单元26、数据库配置单元27、第二传输模块28、人机交互单元29和网络检测单元210；终端管理单元21可以是处理器，位置信息采集单元22可以采用GPS定位技术初步获取位置信息；图像采集单元23可以是独立的或者集成的数码照相机，用于从现实场景中拍摄图像；图像解析单元24从图像中拾取图像特征；特征匹配单元25用于匹配场景图像的特征与查询数据库中的图像特征，寻求最优匹配；输出单元26显示定位过程或者定位结构；数据库配置单元27用于建立临时的查询数据库；移动终端2的第二传输单元28与服务器1的第一传输单元14相互匹配，主要用于传输图像特征、定位点以及定位精度等；服务器1包括服务管理单元11、数据库配置单元12、特征匹配单元13、图像解析单元16和第一传输单元14；服务管理单元11用于协调服务器1工作，其可以含有存储部件，即存储单元，用于存储数据库；数据库配置单元12用于建立临时的查询数据库；特征匹配单元13用于匹配场景图像的特征与查询数据库中的图像特征，寻求最优匹配；第一传输单元14与移动终端2进行网络通信，通信方式可以是3G\4G网络或者wifi网路，该实施例适用于各种网络环境中使用。

采用上述基于图像识别云服务的地理定位系统的定位方法，具体包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；在本实施例中，每一地理位置信息包含n个图像信息以及对应的n个方位信息；

（2）初步定位：移动终端2通过自身集成的位置信息采集单元22对待定位的位置所处的当前场景进行初定位，获得待定位的位置的的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域的检索数据库：

1）当移动终端2所处的环境具有良好的无线网络时，移动终端2采用集成在自身的图像采集单元23获取待定位的位置的即时场景图像，移动终端2通过第二传输单元28将即时场景图像、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据一起发送给服务器，服务器1通过第一传输单元14接收数据后，首先通过集成在自身的通过对图像解析单元16对即时场景图像进行解析，再以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元22的误差范围；然后再将解析后图像特征信息结合步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元22的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

2）当移动终端2所处环境的无线网络无法传输图像信息或仅有3G/4G网络时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元23获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元24对即时场景图像进行解析，然后移动终端2通过第二传输单元28将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元22的型号数据一起发送给服务器，服务器1通过第一传输单元14接收数据后，以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元22的误差范围；通过对数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

3）当移动终端所处环境的无可用网络时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元23获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元24对即时场景图像进行解析，然后由终端管理单元21将特征描述信息与之前下载到存储单元中的数据库配置单元27中查询此型号的位置信息采集单元22的最大误差范围，再通过特征匹配单元25进行特征匹配，将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元22的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

（4）图像特征匹配：将步骤（2）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与步骤（3）中建立的查询区域的检索数据库中的预存图像的特征通过特征匹配单元13或25进行特征比对、识别，得到初步匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元21通过数据配置单元27中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元26显示出来。

对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，只要在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种基于图像识别云服务的地理定位系统，其特征在于，包括：

存储单元，用于存储地理位置信息以及每一地理位置信息的多个图像特征；

图像采集单元，用于采集待定位场景的图像；

图像解析单元，用于拾取场景图像的图像特征，并将图像特征解析成描述图像特征的特征文件；

位置信息采集单元，用于采集待定位场景的地理位置信息，其中包含定位精度；

数据库配置单元，用于根据地理位置信息和定位精度从存储单元中建立查询数据库；

特征匹配单元，用于以图像解析单元处理后的待识别特征描述信息与数据配置单元中的特征描述信息进行匹配结果的特征匹配算法，从而获得匹配的信息；

输出单元，用于输出匹配的地理位置信息，能让用户获取并解析的输出装置；

终端管理单元，用于连接并管理移动终端中各功能单元的中心处理器；

服务管理单元，用于连接并管理云服务中心中各功能单元的中心处理器。

2.根据权利要求1所述的基于图像识别云服务的地理定位系统，其特征在于，该基于图像识别云服务的地理定位系统包括移动终端和云处理中心，所述云处理中心与所述移动终端采用网络通信相连接且交换数据；

所述移动终端是一种具有操作系统的可移动式终端设备，所述位置信息采集单元、图像采集单元和所述终端管理单元设置于所述移动终端上；

所述云处理中心是由多种不同类型服务器组成的数据处理中心；所述服务管理单元设置在所述服务器上；

所述存储单元、数据库配置单元、特征匹配单元、图像解析单元和输出单元均设置于所述移动终端或/和所述云处理中心的服务器上。

3.根据权利要求2所述的基于图像识别云服务的地理定位系统，其特征在于，所述服务器与所述移动终端通过无线网络通信交换数据；所述移动终端上还设置有第二传输单元，用于与服务器之间传输数据；所述服务器上还设置有第一传输单元；用于与移动终端之间传输数据；所述服务器与所述移动终端通过3G、4G、5G网络、WIFI、蓝牙、ZigBee或任一无线网络通信交换数据。

4.根据权利要求2所述的基于图像识别云服务的地理定位系统，其特征在于，该基于图像识别云服务的地理定位系统还包括网络检测单元和人机交互单元，所述网络检测单元和人机交互单元均设置在所述移动终端上，所述网络检测单元用于移动终端所处网络环境的检测；所述人机交互单元用于接收用户指令的输入输出装置，所述人机交互单元包括触控装置、键盘、按钮、旋钮、开关、读取用户肢体动作的传感器。

5.根据权利要求3或4所述的基于图像识别云服务的地理定位系统，其特征在于，所述输出单元，是一种能输出或发射让用户获取并解析出内容的输出装置，包括显示屏或/和投影或/和人类视觉神经能解析的信号输出装置，用于输出地理位置信息。

6.根据权利要求5所述的基于图像识别云服务的地理定位系统，其特征在于，所述特征匹配算法是使用从包括计算机视觉、图像相关、模式识别、图像分类和图像识别的组中选择的至少一种算法或多种算法组合处理图像解析单元处理后的待识别特征描述信息与终端数据配置单元或服务数据配置单元中的特征描述信息，以得到匹配结果。

7.一种基于图像识别云服务的地理定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；

（2）初步定位：采用位置信息采集单元对待定位的位置进行初定位，并获得待定位的位置的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域：获取待定位的位置的即时场景图像，通过所述即时场景图像的特征结合根据所述步骤（2）中获得的所述虚拟地理位置信息划定查询区域；

（4）图像特征匹配：将所述步骤（3）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与所述步骤（3）中建立的所述查询区域的检索数据库中的预存图像的特征进行特征比对、识别，得到匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元通过数据配置单元中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元显示出来。

8.根据权利要求7所述的基于图像识别云服务的地理定位方法，其特征在于，所述步骤（3）中还包括建立查询区域的检索数据库：通过划定的查询区域，在地理信息数据库中建立所述查询区域的检索数据库。

9.根据权利要求8所述的基于图像识别云服务的地理定位方法，其特征在于，根据网络检测单元所检测的网络环境结果，终端管理单元针对不同的网络环境采取不同的方式进行数据处理；处理方式包括：

1）当检测到可实时传输图像数据的网络环境中，移动终端只负责采集虚拟地理位置信息、采集图像数据，向云处理中心上传初步的位置信息、移动终端的位置信息采集单元的型号和图像数据，并接收云处理中心处理结果；

2）当检测到仅可实时传输文本数据的网络环境中，移动终端负责采集虚拟地理位置信息、采集图像数据，并将图像数据解析成特征描述信息，再向云处理中心上传初步的位置信息、移动终端的位置信息采集单元的型号和特征描述信息，并接收云处理中心处理结果；

3）当检测到无可用网络环境时，移动终端通过离线数据直接完成全部数据处理过程。

10.根据权利要求9所述的基于图像识别云服务的地理定位方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）建立地理信息数据库：地理信息包括地理位置的信息、每一地理位置的多个图像特征以及每一图像的方位信息；在本实施例中，每一地理位置信息包含n个图像信息以及对应的n个方位信息；

（2）初步定位：移动终端通过自身集成的位置信息采集单元对待定位的位置所处的当前场景进行初定位，获得待定位的位置的虚拟地理位置信息；

（3）建立查询区域和建立查询区域的检索数据库：

1）当移动终端所处的环境具有的无线网络可以传输图像信息时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元获取待定位的位置的即时场景图像，移动终端通过第二传输单元将即时场景图像、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据一起发送给服务器，服务器通过第一传输单元接收数据后，首先通过图像解析单元对即时场景图像进行解析, 再以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元的误差范围；然后再将解析后图像特征信息结合步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

2）当移动终端所处环境的无线网络无法传输图像信息仅可以传输文本信息时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元对即时场景图像进行解析，然后移动终端通过第二传输单元将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据一起发送给服务器，服务器通过第一传输单元接收数据后，以位置信息采集单元的型号数据查询此型号的终端位置信息测量单元的误差范围；再通过对数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

3）当移动终端所处环境的无可用网络时，移动终端采用集成在自身的图像采集单元获取待定位的位置的即时场景图像，并通过集成在自身的图像解析单元对即时场景图像进行解析，然后由终端管理单元将特征描述信息与之前下载到存储单元中的数据库配置单元中查询此型号的位置信息采集单元的最大误差范围，再通过特征匹配单元进行特征匹配，将解析后的图像特征、步骤（2）获得的虚拟地理位置信息以及位置信息采集单元的型号数据进行处理后以对虚拟地理位置信息划定查询区域，在地理信息数据库中建立查询区域的检索数据库；该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；

（4）图像特征匹配：将步骤（2）中获取的待定位的位置的即时场景图像的特征与步骤（3）中建立的查询区域的检索数据库中的预存图像的特征通过特征匹配单元进行特征比对、识别，得到初步匹配结果；

（5）获取定位结果并输出结果：由终端管理单元通过数据配置单元中得出对应的实际地理位置信息和对应的方向信息，然后将实际地理位置信息和方向信息通过输出单元显示出来。

11.根据权利要求10所述的基于图像识别云服务的地理定位方法，其特征在于，所述步骤（2）中获得的所述虚拟地理位置信息是通过移动终端的位置信息采集单元测量得出的，所述数据配置单元是用于根据地理位置信息和定位精度从所述地理信息数据库中建立查询数据库；其数据包括移动终端所使用的位置信息采集单元型号、位置信息采集单元所对应的误差范围、场景的名称、场景的实际地理位置信息、场景n个方向的图像特征描述信息、n个图像特征描述信息中每一个图像特征描述信息对应的方向信息；其中虚拟地理位置信息是由所述位置信息采集单元对当前场景进行初步定位而得到，具有不同程度的误差；相对应地，实际地理位置信息是通过绝对位置为基准现场测绘得出的真实地理位置信息。

12.根据权利要求11所述的基于图像识别云服务的地理定位方法，其特征在于，该基于图像识别云服务的地理定位方法中是以地理位置信息为检索对象，图像信息和图像方位信息作为所述地理位置信息的子项；每一所述地理位置信息中均包含n个所述图像信息以及对应的n个所述图像方位信息。