CN116265986A - 定位方法、定位装置、定位系统及计算设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及定位技术领域，公开了一种定位方法，该方法包括：获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。通过上述方式，本发明实施例实现了有效提高室内定位精度的有益效果。

Description

定位方法、定位装置、定位系统及计算设备

技术领域

本发明实施例涉及定位技术领域，具体涉及一种定位方法、定位装置、定位系统、计算设备及计算机可读存储介质。

背景技术

目前，对于室外环境，主流的室外定位技术——全球卫星导航系统(GlobalNavigation Satelite System,GNSS)已经能够在室外开阔环境下实现米级定位。然而，在占人们日常生活时间80％的室内环境中，由于受到建筑物遮挡和多径效应的影响，GNSS无法满足高精度定位的需求。精确定位在多种应用中有重要作用，高精度的定位方法是诸多上层应用的基本保障，包括应急安全、智能仓储、人群监控、精准营销、移动健康、虚拟现实游戏等。近年来，室内环境中高精度定位的消费需求呈现着日益递增的趋势。然而本申请的发明人发现，现有的定位方法定位精度较低。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供了一种定位方法、定位装置、计算设备及计算机可读存储介质，用于解决现有技术中存在的定位精度较低的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种定位方法，所述方法包括：

获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；

根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；

根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度之前，所述方法还包括：构建一摄像头为坐标原点的相对坐标系，所述摄像头的成像焦平面平行于所述相对坐标系的xoy平面。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，包括：根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的所述标识物及所述终端设备在所述成像焦平面的投影信息；根据所述投影信息，计算两两所述标识物到所述终端设备之间的目标角度。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的目标标识物在所述成像焦平面的投影信息，包括：根据所述当前图像数据及所述参数信息，确定所述摄像头所拍摄的第m个标识物在成像焦平面上的第一投影点、所述成像焦平面的中心点，以及第n个标识物在成像焦平面上的第二投影点；根据所述第一投影点、第二投影点及所述焦距，分别确定第一投影夹角以及第二投影夹角；其中，所述第一投影夹角为P_mO_cT_m的角度；其中，P_m为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_m为P_m垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；所述第二投影夹角为P_nO_cT_n的角度；其中，P_n为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_n为P_n垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；根据所述第一投影点、第二投影点及所述摄像头的焦距，分别确定第一物像夹角及第二物像夹角；其中，所述第一物像夹角为所述第一投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系的z轴之间的夹角，所述第二物像夹角为第二投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系z轴之间的夹角；根据所述第一物像夹角及所述第一投影夹角，确定第m个标识物的表达式，以及根据所述第二物像夹角即所述第二投影夹角，确定第n个标识物的表达式；根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角。

在一种可选的方式中，所述根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角度，包括：在标识物L_m和标识物L_n到达终端设备U的直线上假定两个位置S_m和S_n，其中，S_m和S_n到达用户U的距离均为r；则S_m和S_n分别表示为：

根据下述公式，得到目标角度γ_mn的余弦值：

在一种可选的方式中，所述根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，包括：

根据最优解表达式及搜索可行域，寻找目标目标角度对应的终端设备坐标的最优解；

所述最优解表达式为：

其中，γ′_mn(x_u，y_u，z_u)为假设的所述终端设备的坐标(x_u，y_u，z_u)所表示的精确角度值，K为标识物的个数；

所述搜索可行域为：

(x_u，y_u，z_u)∈Φ_f(x_u，y_u，z_u)。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种定位装置，包括：

获取模块，用于获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；

计算模块，用于根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；

确定模块，用于根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种定位系统，所述定位系统包括：布置于上方空间的多个标识物及带摄像头的终端设备；所述终端设备用于执行如所述的定位方法。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种计算设备，包括：

处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行所述的定位方法的操作。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令在计算设备上运行时，使得计算设备执行所述的计算方法的操作。

本发明实施例通过获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物，根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，能够有效提高室内定位的精度。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

附图仅用于示出实施方式，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的定位方法的流程示意图；

图2示出了本发明实施例提供的定位方法中计算目标角度的示意图示意图；

图3示出了本发明实施例提供的定位方法中终端设备与标识物的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的定位装置的结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的计算设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。

目前，对于室外环境，主流的室外定位技术——全球卫星导航系统(GlobalNavigation Satelite System,GNSS)已经能够在室外开阔环境下实现米级定位。然而，在占人们日常生活时间80％的室内环境中，由于受到建筑物遮挡和多径效应的影响，GNSS无法满足高精度定位的需求。精确定位在多种应用中有重要作用，高精度的定位方法是诸多上层应用的基本保障，包括应急安全、智能仓储、人群监控、精准营销、移动健康、虚拟现实游戏等。近年来，室内环境中高精度定位的消费需求呈现着日益递增的趋势。

目前的定位方法包括WI-FI定位、超声波定位及蓝牙定位。其中，WI-FI定位是目前相对成熟且应用较多的技术之一，主要分为两种。第一种是通过移动设备和三个无线网络接入点的无线信号强度，通过差分算法，来比较精准地对人或车辆进行三角定位，但其定位平均误差在6米以上。第二种是事先记录巨量的确定位置点的信号强度，通过用新加入的设备的信号强度对比拥有巨量数据的数据库实现准确定位。这种方法能在一定程度上提高定位精度，但随着其数据库的急剧增长，会导致其运行维护成本增高，不能大规模部署。超声波定位主要采用反射式测距法，通过多边定位等方法确定物体位置，系统由一个主测距器和若干接收器组成，主测距器可放置在待测目标上，接收器固定于固定位置。定位时，向接收器发射同频率的信号，接收器接收后又反射传输给主测距器，根据回波和发射波的时间差计算出距离，从而确定位置。蓝牙定位技术类似于WI-FI定位技术，但是比WI-FI定位技术的精度稍高。蓝牙定位需要设备的蓝牙模块以及外部的蓝牙基站。这种技术的优点是设备体积小，操作方便，只要开启设备的蓝牙功能即可定位。

然而现有的定位技术中，WI-FI定位相对的精度最高只能达到1-2米，平均误差有5.2米，无法做到精确定位。超声波定位整体定位精度较高，结构简单，但超声波受多径效应和非视距传播影响很大，且超声波频率受多普勒效应和温度影响，同时也需要大量基础硬件设施，成本较高。蓝牙定位缺点是抗干扰能力弱、稳定性也不强。

基于此，本申请提出一种定位方法及设备，能够大大提高定位精度，且不易受到干扰。

图1示出了本发明实施例提供的定位方法的流程图，该方法由计算设备设备执行。该计算设备可以是定位系统中具有摄像头的终端设备，还可以是定位系统中与摄像头连接的终端设备，其中摄像头用于获取终端设备上方空间的图像，该定位系统还包括设置于终端设备的上方空间的标识物，具体的可以是布设于室内天花板的LED灯。如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤110：获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物。

本发明实施例中，每个标识物的绝对坐标是已知的，预选存储在终端设备中。具体的，标识物可以是LED灯，各个不同颜色的LED灯分别布设于室内天花板的不同位置，其中，可按一定的距离规律来布设，也可随机布设，本发明实施例不做具体限制。各个LED灯对应的位置坐标可通过发光波长(也即不同颜色)来区分，也就是说终端设备中预存有LED灯的颜色与LED灯的绝对坐标之间的对应关系。其中，所述摄像头的参数已知，也预先存储在终端设备中。所述摄像头的拍摄范围为至少两个标识物的范围。

步骤120：根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度。

本发明实施例中，在根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度之前，还构建一摄像头为坐标原点的相对坐标系，所述摄像头的成像焦平面平行于所述相对坐标系的xoy平面。其中，成像焦平面的中心点为所述相对坐标系的z轴所经过的点，也即摄像头正投影到成像焦平面上的点。摄像头可以抽象为一个点，具体可以将摄像头中心的位置作为摄像头的位置。本发明实施例中，由于摄像头设置于终端设备上，且终端设备与LED灯的距离较大，因此可以将终端设备与摄像头等同为一个位置。

其中，本发明实施例确定目标角度具体包括以下步骤：

步骤1201：根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的目标标识物及所述终端设备在所述成像焦平面的投影信息。

其中，图2示出了第m个LED灯Lm和第n个LED灯Ln到达终端设备U角度γ_m，n的测量示意图。其中在相对坐标系下的标识物及所述终端设备在所述成像焦平面的投影信息，包括：各个标识物在成像焦平面上的位置、终端设备在成像焦平面上的位置、第一投影夹角、第二投影夹角、第一物像夹角及第二物像夹角。如图2所示，O_c为摄像头的成像焦平面的中心点，P_m为第m个标识物L_m在摄像头的成像焦平面上的第一投影点，P_n为第n个标识物L_n在该成像焦平面上的第二投影点，O_cT_m和O_cT_n为该成像焦平面上过中心点O_c与相对坐标系的x轴平行的线段，P_mT_m垂直于O_cT_m，T_m为垂足，T_n同理。

其中，P_m及O_c的坐标可以根据摄像头的参数信息得到，由于各个投影点都在该成像焦平面上，因此各个投影点的z坐标相同。T_m的x轴坐标和y轴坐标分别与P_m及O_c相同，因此，可以得到P_mO_c与T_mO_c之间的第一投影夹角

同理可以得到P_nO_c与T_nO_c之间的第一投影夹角/>

具体地，可以得到：

由于终端设备U的坐标已知，天花板到终端设备的垂直距离已知，根据摄像头的参数信息以及当前图像数据中的信息，因此可以通过测量当前图像数据中的标识物，并根据参数信息，从而得到P_m及O_c的坐标，因此P_mU与O_cU(也即相对坐标系z轴)之间的第一物像夹角θ_m，以及P_nU与O_cU之间的第一物像夹角θ_n，分别为：

其中，O_cU为摄像头的焦距。

步骤1202：根据所述投影信息，计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度。

由于物像的对称关系，标识物经过原点的线与像方投影点经过原点的线为同一条直线，因此该直线与坐标系z轴的夹角，也即第一物像夹角及第二物像夹角。因此，可以通过θ_m及

来表示第m个标识物L_m在相对坐标系中的坐标，通过θ_n及/>

来表示第n个标识物L_n在相对坐标系中的坐标。具体地，天花板上第m个LED和第n个LED(L_m和L_n)的位置可以用θ和/>

表示为：

其中，r_m和r_n分别为第m个标识物L_m和第n个标识物到终端设备的距离。

在标识物L_m和标识物L_n到达终端设备U的直线(也即两个标识物到原点的线)上假定两个位置S_m和S_n，S_m和S_n到达用户U的距离均为r，将L_m和L_n到达终端设备U的角度，转换为S_m和S_n到达终端设备U的角度。则S_m和S_n分别表示为：

因此，可以得到：

故，目标角度γ_m，n的余弦值表示为：

将已经计算得到的第一投影夹角

第二投影夹角/>

第一物像夹角θ_m及第二物像夹角θ_n带入上述公式，从而得到目标角度γ_m，n。

步骤130：根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

本发明实施例中，如图3所示，已知由于两两标识物到终端设备之间的角度在任何坐标系下都是不变的，因此，本发明实施例中，在绝对坐标系(大地坐标系)与相对坐标系下，两两标识物与终端设备之间的目标夹角不变。具体地，已知天花板上标识物的绝对坐标L_k(x_l，k，y_l，k，z_l，k)为第k个LED坐标，γ_m，n

为第m个和第n个LED到终端设备之间的目标角度。

其中，v_u和v_l，m分别为终端设备坐标和第m个标识物的坐标，v_u-v_l，m为第m个标识物指向终端设备的向量。基于图像的高精度定位的基本前提是，到达角度的不变性，无论在何种坐标系下，第m个和第n个标识物到达终端设备的目标角度是不变的。绝对坐标系v＝(x，y，z)^T和相对坐标系v′＝(x′，y′，z′)^T的关系可表示为：

v＝Gv′+Δ

这里G是一个变换矩阵，其满足G^TG＝I₃，I₃是一个3×3的单位阵；Δ是一个3×1的向量，表示两个坐标系中原点的移动。在绝对坐标系中第m个和第n个标识物的目标角度的余弦值为：

可知，目标角度γ_m，n的值并不会随着坐标系的变动而改变。因此无论终端设备的接收机处于何种角度，都不会影响角度的测量值，不会影响定位。

因此，在得到目标角度后，只需确定目标角度对应的终端设备坐标即可。故，将其转化为寻找目标角度对应的终端设备坐标的最优解。

表达式：

搜索可行域：(x_u，y_u，z_u)∈Φ_f(x_u，y_u，z_u)

本发明实施例中，对应于搜索可行域内使得上述表达式最小的终端设备坐标即为输出，其中本发明实施例需要根据标识物的颜色或形状来区分不同的标识物，例如可以是LED灯的波长变化来对应不同的LED灯颜色，其中，γ_m，n为第m个和第n个标识物的目标角度，γ′_m，n(x_u，y_u，z_u)为假设的终端设备的坐标(x_u，y_u，z_u)表示的精确角度值，可以采用穷举法(Method of Exhaustion，MEX)和最小均方误差法(Least-Square Method，LSM)来求解上述问题的最优解，得出终端设备的坐标。当LED较少时采用MEX算法是有效的，因为其搜索的空间维度仅仅是三维的，然而当LED数量增多时，目标函数会急剧增多，导致这种方法的计算复杂度成指数式增加。所以，MEX算法在参与定位的LED数目较小时是极为有效的。MEX算法不能应用于大规模LED情况。LSM算法其运算速度能在一毫秒以下，但定位精度不如MEX算法。LSM算法相对复杂，这里不再赘述。其主要思想是依据空间几何理论对三维定位问题进行降维处理。LSM算法要求将LED阵列按“X”型摆放，以到达将解非线性方程组问题转化为解线性方程组问题。本发明实施例，已知终端摄像头拍摄的图像中LED(像素点)的绝对坐标，并且可以根据LED的颜色来区分不同的LED，通过测量两两LED到终端之间的角度反推出用户坐标，实现快速、准确地估计用户位置。基于图像的可见光精准定位系统可以达到最高级的定位精度，并且成本低廉。在MEX(Method of Exhaustion)算法的支撑下可以达到小至3.2cm的定位误差，并且允许终端设备处于任意角度。其中，多个LED灯只需要出现在所述终端设备的摄像头拍摄范围内，即可完成定位。

本发明实施例通过获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物，根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，能够有效提高室内定位的精度。

图4示出了本发明实施例提供的定位装置的结构示意图。如图4所示，该装置300包括：获取模块310、计算模块320和确定模块330。

获取模块310，用于获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；

计算模块320，用于根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；

确定模块330，用于根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度之前，所述方法还包括：构建一摄像头为坐标原点的相对坐标系，所述摄像头的成像焦平面平行于所述相对坐标系的xoy平面。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，包括：根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的所述标识物及所述终端设备在所述成像焦平面的投影信息；根据所述投影信息，计算两两所述标识物到所述终端设备之间的目标角度。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的目标标识物在所述成像焦平面的投影信息，包括：根据所述当前图像数据及所述参数信息，确定所述摄像头所拍摄的第m个标识物在成像焦平面上的第一投影点、所述成像焦平面的中心点，以及第n个标识物在成像焦平面上的第二投影点；根据所述第一投影点、第二投影点及所述焦距，分别确定第一投影夹角以及第二投影夹角；其中，所述第一投影夹角为P_mO_cT_m的角度；其中，P_m为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_m为P_m垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；所述第二投影夹角为P_nO_cT_n的角度；其中，P_n为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_n为P_n垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；根据所述第一投影点、第二投影点及所述摄像头的焦距，分别确定第一物像夹角及第二物像夹角；其中，所述第一物像夹角为所述第一投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系的z轴之间的夹角，所述第二物像夹角为第二投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系z轴之间的夹角；根据所述第一物像夹角及所述第一投影夹角，确定第m个标识物的表达式，以及根据所述第二物像夹角即所述第二投影夹角，确定第n个标识物的表达式；根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角。

在一种可选的方式中，所述根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角度，包括：在标识物L_m和标识物L_n到达终端设备U的直线上假定两个位置S_m和S_n，其中，S_m和S_n到达用户U的距离均为r；则S_m和S_n分别表示为：

根据下述公式，得到目标角度γ_mn的余弦值：

在一种可选的方式中，所述根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，包括：

根据最优解表达式及搜索可行域，寻找目标目标角度对应的终端设备坐标的最优解；

所述最优解表达式为：

其中，γ′_mn(x_u，y_u，z_u)为假设的所述终端设备的坐标(x_u，y_u，z_u)所表示的精确角度值，K为标识物的个数；

所述搜索可行域为：

(x_u，y_u，z_u)∈Φ_f(x_u，y_u，z_u)。

本发明实施例的定位装置的具体工作步骤与上述实施例中的定位方法的具体流程步骤大体一致，此处不再赘述。

本发明实施例通过获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物，根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，能够有效提高室内定位的精度。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种定位系统，所述定位系统包括：布置于上方空间的多个标识物及带摄像头的终端设备；所述终端设备用于执行如所述的定位方法。

图5示出了本发明实施例提供的计算设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对计算设备的具体实现做限定。

如图5所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)402、通信接口(Communications Interface)404、存储器(memory)406、以及通信总线408。

其中：处理器402、通信接口404、以及存储器406通过通信总线408完成相互间的通信。通信接口404，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。处理器402，用于执行程序410，具体可以执行上述用于定位方法实施例中的相关步骤。

具体地，程序410可以包括程序代码，该程序代码包括计算机可执行指令。

处理器402可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。

存储器406，用于存放程序410。存储器406可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

程序410具体可以被处理器402调用使计算设备执行以下操作：

获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；

根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；

根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度之前，所述方法还包括：构建一摄像头为坐标原点的相对坐标系，所述摄像头的成像焦平面平行于所述相对坐标系的xoy平面。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，包括：根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的所述标识物及所述终端设备在所述成像焦平面的投影信息；根据所述投影信息，计算两两所述标识物到所述终端设备之间的目标角度。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的目标标识物在所述成像焦平面的投影信息，包括：根据所述当前图像数据及所述参数信息，确定所述摄像头所拍摄的第m个标识物在成像焦平面上的第一投影点、所述成像焦平面的中心点，以及第n个标识物在成像焦平面上的第二投影点；根据所述第一投影点、第二投影点及所述焦距，分别确定第一投影夹角以及第二投影夹角；其中，所述第一投影夹角为P_mO_cT_m的角度；其中，P_m为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_m为P_m垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；所述第二投影夹角为P_nO_cT_n的角度；其中，P_n为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_n为P_n垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；根据所述第一投影点、第二投影点及所述摄像头的焦距，分别确定第一物像夹角及第二物像夹角；其中，所述第一物像夹角为所述第一投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系的z轴之间的夹角，所述第二物像夹角为第二投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系z轴之间的夹角；根据所述第一物像夹角及所述第一投影夹角，确定第m个标识物的表达式，以及根据所述第二物像夹角即所述第二投影夹角，确定第n个标识物的表达式；根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角。

在一种可选的方式中，所述根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角度，包括：在标识物L_m和标识物L_n到达终端设备U的直线上假定两个位置S_m和S_n，其中，S_m和S_n到达用户U的距离均为r；则S_m和S_n分别表示为：

根据下述公式，得到目标角度γ_mn的余弦值：

/>

在一种可选的方式中，所述根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，包括：

根据最优解表达式及搜索可行域，寻找目标目标角度对应的终端设备坐标的最优解；

所述最优解表达式为：

其中，γ′_mn(x_u，y_u，z_u)为假设的所述终端设备的坐标(x_u，y_u，z_u)所表示的精确角度值，K为标识物的个数；

所述搜索可行域为：

(x_u，y_u，z_u)∈Φ_f(x_u，y_u，z_u)。

本发明实施例通过获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物，根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，能够有效提高室内定位的精度。

本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有至少一可执行指令，该可执行指令在计算设备上运行时，使得所述计算设备执行上述任意方法实施例中的定位方法。

可执行指令具体可以用于使得计算设备执行以下操作：

获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；

根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；

根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度之前，所述方法还包括：构建一摄像头为坐标原点的相对坐标系，所述摄像头的成像焦平面平行于所述相对坐标系的xoy平面。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，包括：根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的所述标识物及所述终端设备在所述成像焦平面的投影信息；根据所述投影信息，计算两两所述标识物到所述终端设备之间的目标角度。

在一种可选的方式中，所述根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的目标标识物在所述成像焦平面的投影信息，包括：根据所述当前图像数据及所述参数信息，确定所述摄像头所拍摄的第m个标识物在成像焦平面上的第一投影点、所述成像焦平面的中心点，以及第n个标识物在成像焦平面上的第二投影点；根据所述第一投影点、第二投影点及所述焦距，分别确定第一投影夹角以及第二投影夹角；其中，所述第一投影夹角为P_mO_cT_m的角度；其中，P_m为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_m为P_m垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；所述第二投影夹角为P_nO_cT_n的角度；其中，P_n为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_n为P_n垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；根据所述第一投影点、第二投影点及所述摄像头的焦距，分别确定第一物像夹角及第二物像夹角；其中，所述第一物像夹角为所述第一投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系的z轴之间的夹角，所述第二物像夹角为第二投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系z轴之间的夹角；根据所述第一物像夹角及所述第一投影夹角，确定第m个标识物的表达式，以及根据所述第二物像夹角即所述第二投影夹角，确定第n个标识物的表达式；根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角。

在一种可选的方式中，所述根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角度，包括：在标识物L_m和标识物L_n到达终端设备U的直线上假定两个位置S_m和S_n，其中，S_m和S_n到达用户U的距离均为r；则S_m和S_n分别表示为：

根据下述公式，得到目标角度γ_mn的余弦值：

在一种可选的方式中，所述根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，包括：

根据最优解表达式及搜索可行域，寻找目标目标角度对应的终端设备坐标的最优解；

所述最优解表达式为：

其中，γ′_mn(x_u，y_u，z_u)为假设的所述终端设备的坐标(x_u，y_u，z_u)所表示的精确角度值，K为标识物的个数；

所述搜索可行域为：

(x_u，y_u，z_u)∈Φ_f(x_u，y_u，z_u)。

本发明实施例通过获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物，根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，能够有效提高室内定位的精度。

本发明实施例提供一种定位装置，用于执行上述定位方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序，所述计算机程序可被处理器调用使计算设备执行上述任意方法实施例中的定位方法。

本发明实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述任意方法实施例中的定位方法。

在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。

本领域技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (10)

1.一种定位方法，其特征在于，所述方法包括：

获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；

根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；

根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度之前，所述方法还包括：构建一摄像头为坐标原点的相对坐标系，所述摄像头的成像焦平面平行于所述相对坐标系的xoy平面。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度，包括：

根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的所述标识物及所述终端设备在所述成像焦平面的投影信息；

根据所述投影信息，计算两两所述标识物到所述终端设备之间的目标角度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前图像数据及所述摄像头的参数信息，确定在相对坐标系下的目标标识物在所述成像焦平面的投影信息，包括：

根据所述当前图像数据及所述参数信息，确定所述摄像头所拍摄的第m个标识物在成像焦平面上的第一投影点、所述成像焦平面的中心点，以及第n个标识物在成像焦平面上的第二投影点；

根据所述第一投影点、第二投影点及所述焦距，分别确定第一投影夹角以及第二投影夹角；其中，所述第一投影夹角为P_mO_cT_m的角度；其中，P_m为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_m为P_m垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；所述第二投影夹角为P_nO_cT_n的角度；其中，P_n为第一投影点，所述O_c为所述中心点，T_n为P_n垂直于过中心点与相对坐标系的x轴平行的线段的垂足；

根据所述第一投影点、第二投影点及所述摄像头的焦距，分别确定第一物像夹角及第二物像夹角；其中，所述第一物像夹角为所述第一投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系的z轴之间的夹角，所述第二物像夹角为第二投影点到所述摄像头的线段与所述相对坐标系z轴之间的夹角；

根据所述第一物像夹角及所述第一投影夹角，确定第m个标识物的表达式，以及根据所述第二物像夹角即所述第二投影夹角，确定第n个标识物的表达式；

根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述所述第m个标识物的表达式及所述第n个标识物的表达式，确定所述第m个标识物与所述第n个标识物之间的目标角度，包括：

在标识物L_m和标识物L_n到达终端设备U的直线上假定两个位置S_m和S_n，其中，S_m和S_n到达用户U的距离均为r；

则S_m和S_n分别表示为：

根据下述公式，得到目标角度γ_mn的余弦值：

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置，包括：

根据最优解表达式及搜索可行域，寻找目标目标角度对应的终端设备坐标的最优解；

所述最优解表达式为：

其中，γ′_mn(x_u，y_u，z_u)为假设的所述终端设备的坐标(x_u，y_u，z_u)所表示的精确角度值，K为标识物的个数；

所述搜索可行域为：

(x_u，y_u，z_u)∈Φ_f(x_u，y_u，z_u)。

7.一种定位装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取当前图像数据；所述当前图像数据为设置于终端设备的摄像头对所述终端设备上方空间所拍摄的图像，所述上方空间设置有多个标识物；

计算模块，用于根据所述当前图像数据计算两两标识物到所述终端设备之间的目标角度；

确定模块，用于根据所述目标角度与所述终端设备的坐标之间的对应关系，确定所述终端设备的目标位置。

8.一种定位系统，其特征在于，所述定位系统包括：布置于上方空间的多个标识物及带摄像头的终端设备；

所述终端设备用于执行如权利要求1-6任一项所述的定位方法。

9.一种计算设备，其特征在于，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-7任意一项所述的定位方法的操作。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令在计算设备上运行时，使得计算设备执行如权利要求1-7任意一项所述的计算方法的操作。

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