基于照片进行定位的方法和装置的制造方法

基于照片进行定位的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及计算机、图像处理、定位、导航、W及移动通信等技术，更具体地，涉及 一种基于照片进行定位的方法和装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，基于位置的服务得到了快速发展，例如在大型商场、博物馆、旅游点、停车 场、校园、机场、宾馆、仓库等场所，用户需要确定自己的准确位置，W便得到服务商提供的 引导服务等各种基于位置的服务。
[0003] 目前，基于位置的服务的主要技术是基于Wi-Fi的定位技术，其主要原理是在例 如上述某个场所内，预先布置一定数量的Wi-Fi接入点，在该场所内W-定的分布程度选 择预定的采样点，通过在该些采样点处测量与各个Wi-Fi接入点的接收信号强度（RSS)， 并将所接收的信号强度换算为与各个Wi-Fi接入点的距离，从而确定每个采样点的位置坐 标，将该些采样点的位置坐标存储在数据库中作为基础位置数据。在实际使用中，当用户的 Wi-Fi设备在该场所内测量到其从不同Wi-Fi接入点接收的信号的强度（RSS)时，用户的 Wi-Fi设备将所测量的该些RSS值发送至远端服务器，该远端服务器对比存储在数据库中 的基础位置数据，由此获得用户的Wi-Fi设备的位置的数据，并将该位置的数据发送给该 用户的Wi-Fi设备。

【发明内容】

[0004] 影响基于Wi-Fi的位置服务的一个方面是由于接收信号强度的指标主要是测量 移动设备所接收的信号功率电平，而无线电波的传播受各种因素例如障碍物的反射、吸收 等影响，变化较大，因此精度不高。
[0005] 本公开的实施例提供的基于照片进行定位的方法和装置是通过在预定空间（室 内）所选择的采样点拍摄多张采样照片，从采样照片中提取特征元素来预先建立有关特 征-位置的数据库（化L)。当进行定位时，使用移动设备(例如照相机、摄像机、移动电话、 PDA、可穿戴设备等）拍摄用于进行定位的照片（W下称为定位照片)，识别所提取的特征元 素是否存在于所拍摄的定位照片中。如果存在于该定位照片中，则根据所识别的特征元素 的位置及其它们在该定位照片中的位置关系来计算该移动设备的位置。
[0006] 根据本公开的一个方面，提供了一种基于照片进行定位的方法，包括步骤；获得移 动设备在一预定空间内拍摄的定位照片；将预先从所述预定空间内拍摄的采样照片中提取 的多个特征元素与所述定位照片进行对比，确定存在于所述定位照片中的各个特征元素； 获取被确定存在于所述定位照片中的每个特征元素在与所述定位照片对应的采样照片中 的第一位置坐标和在所述定位照片中的第二位置坐标；利用所获取的各个第一位置坐标和 第二位置坐标计算所述移动设备的位置参数，其中依据所述位置参数的个数来确定存在于 所述定位照片中的所述特征元素的最少个数。
[0007] 根据本公开的另一方面，提供了一种基于照片进行定位的装置，包括：照片获得单 元，被配置为获得移动设备在一预定空间内拍摄的定位照片；特征匹配单元，被配置为将预 先从所述预定空间内拍摄的采样照片中提取的多个特征元素与所述定位照片进行对比，确 定存在于所述定位照片中的各个特征元素；坐标获取单元，被配置为获取被确定存在于所 述定位照片中的每一个特征元素在与所述定位照片对应的采样照片中的第一位置坐标和 在所述定位照片中的第二位置坐标；位置计算单元，被配置为利用所获取的各个第一位置 坐标和第二位置坐标计算所述移动设备的位置参数，其中依据所述位置参数的个数来确定 存在于所述定位照片中的所述特征元素的最少个数。
[0008] 根据本公开的再另一方面，提供一种用于基于照片进行定位的计算机程序产品， 所述计算机程序产品包括可由计算机读取并存储指令的存储介质，所述指令由所述计算机 执行，W执行根据本公开的上述方面提供的基于照片进行定位的方法的各步骤。
[0009] 本公开的实施例提供的基于照片进行定位的方法、装置和计算机程序产品能够提 供更精确的位置信息，还能提供方向信息，用于进行精确的导航和导购等。
【附图说明】
[0010] 通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述W及其 它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号 通常代表相同部件。
[0011] 图1是适于实现本公开实施方式的示例性计算机系统/服务器的框图；
[0012] 图2是示出根据本公开第一实施例的基于照片进行定位的装置的框图；
[0013] 图3是示出根据本公开的第二实施例的移动设备的框图；
[0014] 图4是示出根据本公开的第二实施例的服务器的框图；
[0015] 图5是示出了各种参数的数据结构的图示；
[0016] 图6是示出根据本公开的一个实施例进行拍照定位的说明性图示；
[0017] 图7是示出根据本公开的第H实施例的移动设备的框图；
[001引图8是示出根据本公开的第H实施例的服务器的框图；
[0019] 图9是示出根据本公开的实施例的基于照片进行定位的方法的流程图；
[0020] 图10是示出根据本公开的另一个实施例的数据预处理的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开 的优选实施方式，然而应该理解，可WW各种形式实现本公开而不应被该里阐述的实施方 式所限制。相反，提供该些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的 范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0022] 图1示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性计算机系统/服务器12的框 图。图1显示的计算机系统/服务器12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使 用范围带来任何限制。
[0023] 如图1所示，计算机系统/服务器12W通用计算设备的形式表现。计算机系统 /服务器12的组件可W包括但不限于；一个或者多个处理器或者处理单元16,系统存储器 28,连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
[0024] 总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器， 外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举 例来说，该些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（ISA)总线，微通道体系结构（MAC) 总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会（VESA)局域总线W及外围组件互连（PCI)总线。 [00巧]计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。该些介质可W是 任何能够被计算机系统/服务器12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动 的和不可移动的介质。
[0026] 系统存储器28可W包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存 取存储器（RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可W进一步包括其 它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34 可W用于读写不可移动的、非易失性磁介质（图1未显示，通常称为"硬盘驱动器")。尽管图 1中未示出，可W提供用于对可移动非易失性磁盘(例如"软盘")读写的磁盘驱动器，W及对 可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在该些 情况下，每个驱动器可W通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可W 包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个）程序模块，该些程序模块被 配置W执行本发明各实施例的功能。
[0027] 具有一组(至少一个）程序模块42的程序/实用工具40,可W存储在例如存储器 28中，该样的程序模块42包括一但不限于一操作系统、一个或者多个应用程序、其它 程序模块W及程序数据，该些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程 序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0028] 计算机系统/服务器12也可W与一个或多个外部设备14 (例如键盘、指向设备、 显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设 备通信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的 任何设备(例如网卡，调制解调器等等）通信。该种通信可W通过输入/输出（I/O)接口 22 进行。并且，计算机系统/服务器12还可W通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如 局域网（LAN)，广域网（WAN)和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20 通过总线18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可W 结合计算机系统/服务器12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于；微代码、设备驱 动器、兀余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器W及数据备份存储系统等。
[0029] 图2是示出根据本公开第一实施例的基于照片进行定位的装置的框图。
[0030] 如图2所示，根据本公开的移动设备200可W包括；照片获得单元201，特征匹配 单元202,坐标获取单元203,位置计算单元204等。照片获得单元201可W被配置为获得 移动设备在一预定空间内拍摄的定位照片。特征匹配单元202可W被配置为将预先从所述 预定空间内拍摄的采样照片中提取的多个特征元素与所述定位照片进行对比，确定存在于 所述定位照片中的各个特征元素。坐标获取单元203可W被配置为获取被确定存在于所述 定位照片中的每一个特征元素在与所述定位照片对应的采样照片中的第一位置坐标和在 所述定位照片中的第二位置坐标。位置计算单元204可W被配置为利用所获取的各个第一 位置坐标和第二位置坐标计算所述移动设备的位置参数，其中依据所述位置参数的个数来 确定存在于所述定位照片中的所述特征元素的最少个数。
[0031] 根据本公开的一个实施例，所述位置参数包括W下参数中的至少一部分；所述移 动设备的全球坐标X、y、Z，方向坐标化、Dy、Dz，W及所述移动设备在拍摄方向的轴向转角 白D
[0032] 根据本公开的一个实施例，位置计算单元204还可W被配置为：利用所获取的各 个第一位置坐标和第二位置坐标建立方程组，并求解所述方程组来获得所述移动设备的位 置参数。
[0033] 根据本公开的一个实施例，位置计算单元204还被配置为；通过拍摄设备的固有 参数W及外部参数，连同所述第一位置坐标和所述第二位置坐标，来建立每个特征元素的 方程，由此构成所述方程组。该里的拍摄设备可W包括拍摄采样照片的拍摄设备W及拍摄 定位照片的拍摄设备。
[0034] 上述定位照片和与定位照片对应的采样照片是指包含所述预定空间内的同一景 物的照片。上述定位照片可W是静态照片，也可W是从动态视频中提取的视频峽。上述特 征元素是点和直线之一。另外，根据本公开第一实施例的基于照片进行定位的装置200还 可W进一步包括；可视化单元205,存储单元206,噪声去除单元207等。可视化单元205可 W被配置为将预先创建的所述预定空间的地图显示在显示屏上，并根据所述位置参数，在 所述地图上标注所述移动设备的位置。存储单元206可W被配置为预先存储地图数据W及 所述多个特征元素。存储单元206还可W被配置为预先存储采样照片W及与所述采样照片 相关联的W下参数：拍摄设备的设备参数（固有参数）和外部参数、W及所述第一位置坐标 和所述第二位置坐标，用于建立每个特征元素的方程，由此构成所述方程组，并解此方程组 来计算所述移动设备的位置参数。所述设备参数包括但不限于W下中的一个或多个：焦距、 分辨率、长宽比、图像格式。噪声去除单元207可W被配置为从被确定存在于所述定位照片 中的特征元素中去除从与所述定位照片对应的采样照片W外的其它采样照片中 提取的特 征元素。上述该些单元的存在只对本公开的装置200的操作起到辅助作用，如果没有该些 单元，本公开的装置200仍然能够实现根据本公开的基于照片进行定位的功能和操作。
[0035] 上述各个单元(部件)通过命令和/或数据总线230等相互连接，W进行相互通信。
[0036] 根据本公开的实施例提供的上述基于照片进行定位的方法和装置能够提供更精 确的位置信息，还能提供方向信息，用于进行精确的导航和导购等。
[0037] 根据本公开的实施例提供的上述装置可W被设置在移动设备和与移动设备通信 连接的服务器中的至少一个中。
[003引图3是示出根据本公开的第二实施例的移动设备的框图。
[003引如图3所示，根据本公开的移动设备300可W包括；拍摄单元311 (例如对应于第 一实施例中的照片获得单元201)、特征匹配单元315 (例如对应于第一实施例中的特征匹 配单元202)、坐标获取单元316(例如对应于第一实施例中的坐标获取单元203)、位置计算 单元318 (例如对应于第一实施例中的位置计算单元204)。移动设备300可W是但不限于 移动电话、掌上电脑（PDA)、可穿戴设备(例如智能眼镜）等。
[0040] 在移动设备300中，拍摄单元311例如是配置在移动设备300中的摄像头(相机） 等，其被配置为在一预定空间内对景物进行拍摄，W获得定位照片，即获得该移动设备在一 预定空间内拍摄的定位照片。匹配单元315被配置为将预先从所述预定空间内拍摄的采样 照片中提取的多个特征元素与上述定位照片进行对比，W确定存在于所述定位照片中的各 个特征元素。坐标获取单元316被配置为获取被确定存在于所述定位照片中的每个特征元 素在与所述定位照片对应的采样照片中的第一位置坐标和在所述定位照片中的第二位置 坐标。位置计算单元318被配置为利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标计算所 述移动设备的位置参数，其中依据所述位置参数的个数来确定存在于所述定位照片中的所 述特征元素的最少个数。
[0041] 根据本公开的一个实施例，上述位置参数包括W下参数中的至少一部分；所述移 动设备的全球坐标X、y、Z，方向坐标化、Dy、Dz，W及所述移动设备在拍摄方向的轴向转角 白D
[0042] 根据本公开的一个实施例，移动设备300还可W包括方程构建单元317,其被配置 为利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标建立方程组，并求解所述方程组来获得 所述移动设备的位置参数。
[0043] 根据本公开的一个实施例，方程构建单元317还被配置为；通过拍摄设备的固有 参数W及外部参数，连同所述第一位置坐标和所述第二位置坐标，来建立每个特征元素的 方程，由此构成所述方程组。该里的拍摄设备可W包括拍摄采样照片的拍摄设备W及拍摄 定位照片的拍摄设备。
[0044] 根据本公开的一个实施例，上述的定位照片和与该定位照片对应的采样照片是指 包含所述预定空间内的同一景物的照片。
[0045] 根据本公开的一个实施例，上述定位照片是静态照片或者是从动态视频中提取的 视频峽。
[0046] 另外，根据本公开的移动设备300还可W包括；图像处理单元321、输入输出单元 322、可视化单元325、通信单元326、存储单元327、噪声去除单元328等。
[0047] 在上述各个单元中，图像处理单元321可W被配置为对从拍摄单元311拍摄的数 字形式的采样照片或定位照片或者数字形式的视频峽进行预处理，例如对各个照片或者视 频峽进行重新编码等。
[0048] 输入输出单元322例如可W是移动设备300上配置的物理按键(例如键盘、鼠标 等)、触摸屏、麦克风等输入部件，也可W是例如显示屏、扬声器等文字、图像和声音的输出 部件，分别用于向移动设备300输入用户的指令，W及用于输出文字、图像(视频)和声音等。
[0049] 可视化单元325与移动设备300的显示屏(未示出)连接，可W被配置为控制文字、 图像、视频等在显示屏上的显示操作。
[0050] 通信单元326可W被配置为与服务器等外部设备进行通信，例如从服务器设备接 收数据W及向服务器设备发送数据等。
[0051] 存储单元327例如是移动设备300中配置的存储器、存储卡等存储装置，其可W被 配置为存储各种数据、应用程序等。
[0052] 噪声去除单元328可W被配置为从被判断为存在于所述定位照片中的所述多个 特征元素中去除被错误匹配的特征元素，所述被错误匹配的特征元素是指不是从与所述定 位照片对应的采样照片中提取的特征元素。
[0053] 根据本公开的一个实施例，上述多个特征元素可W预先存储在移动设备300的本 地存储单元(本地数据库)327中，也可W预先存储在服务器设备的存储单元中，而后由服务 器设备将所述多个特征元素发送给移动设备300。
[0054] 上述各个单元(部件)通过命令和/或数据总线330等相互连接，W进行相互通信。
[0055] 根据本公开的移动设备300中的各个单元和部件可W通过在如图1所示的计算机 系统/服务器12中的例如存储器系统28、处理单元16等单元中存储和运行软件程序来实 现。
[0056] 图4是示出根据本公开的第二实施例的服务器设备的框图。
[0057] 如图4示，根据本公开的服务器设备400包括；特征提取单元411、空间识别单元 412、地图管理单元413、存储单元414、输入输出单元415、通信单元416等。上述各个单元 (部件）通过命令和/或数据总线430相互连接，W进行相互通信。
[0058] 特征提取单元411可W被配置为从移动设备300发送来的至少一张采样照片中提 取例如特征点和特征线等的特征元素。
[0059] 空间识别单元412可W被配置为根据从移动设备300发送来的定位照片，识别所 述定位照片所在的预定空间，并将该预定空间的标识数据（SpacelD)发送给移动设备300。
[0060] 地图管理单元413可W被配置为接收从外部输入的预定空间的地图数据，将所述 地图数据存储在存储单元414中，并根据空间识别单元412所识别的预定空间的标识数据， 从存储单元414中提取与所述预定空间的标识数据对应的地图数据，通过通信单元416发 送给移动设备300。
[0061] 存储单元414例如是服务器设备400中配置的存储器、存储卡等存储装置，其可W 被配置为存储各种数据、应用程序等。
[0062] 输入输出单元415例如可W是服务器设备400上配置的物理按键(例如键盘、鼠标 等)、触摸屏、麦克风等输入部件，也可W是例如显示屏、扬声器等文字、图像(视频）和声音 的输出部件，分别用于输入用户指令，W及用于输出文字、图像(视频）和声音等。
[0063] 通信单元416被配置为与移动设备300等外部设备进行通信，例如从移动设备300 接收数据W及向移动设备300发送数据等。
[0064] 根据本公开的服务器设备400中的各个单元和部件也可W通过在如图1所示的计 算机系统/服务器12中的例如存储器系统28、处理单元16等中存储和运行软件程序来实 现。
[0065] 移动设备300通过通信单元326可W与服务器设备400中的通信单元416进行通 信，构成根据本公开的定位系统。
[0066] 另外，根据本公开的移动设备300包括的图像处理单元321、输入输出单元322、 可视化单元325、通信单元326、存储单元327、噪声去除单元328等是对本公开的移动设备 300的操作起到辅助作用，如果没有该些单元，本公开的移动设备300仍然能够实现根据本 公开的基于照片进行定位的功能和操作。
[0067] 另外，根据本公开的服务器设备400包括的特征提取单元411、空间识别单元412、 地图管理单元413、存储单元414、输入输出单元415、通信单元416等是对本公开的移动设 备300的操作起到辅助作用，如果没有该些单元，本公开的移动设备300仍然能够实现根据 本公开的基于照片进行定位的功能和操作。
[0068] 在根据本公开的定位系统中，需要进行预先的准备工作。
[0069] 首先，需要创建某个预定空间的地图，基于该地图定义空间坐标系统，并在该地图 上进行原点和坐标系的定义，W形成该预定空间的完整的地图数据。该预定空间可W是室 外空间，也可w是室内空间。上述地图数据可w在本公开的定位系统w外的设备上创建，然 后通过服务器设备400的输入输出单元415输入到服务器设备400中，并通过其中的地图 管理单元413存储在存储单元414中。根据本公开的另一个实施例，上述地图数据也可W 预先存储在移动设备300的存储单元327中。
[0070] 其次，需要在该预定空间中设计和选择一系列的采样点，并获得该些采样点的坐 标数据。然后，在每个采样点，利用拍摄设备，例如相机(未示出）从多个方向（例如八个方 向：东、西、南、北、东南、西南、东北、西北）对该预定空间内的周围景物进行拍摄，W获得采 样照片或者是采样视频巧Ij用其中的视频峽)，并将拍摄设备的固有的设备参数、采样点坐 标、拍照方向、该预定空间的标识符（ID)等相应参数与所拍摄的采样照片相关联，并将该些 数据存储在移动设备300的存储单元327中，或者存储在服务器设备400的存储单元414 中。上述拍摄采样照片的拍摄设备与后面提到的拍摄定位照片的移动设备300中的拍摄单 元311可W同一个设备，也可W是不同的设备。
[0071] 上述各项参数被存储在移动设备300中的情况是指，由拍摄设备在所述预定空间 内选择的多个采样点处、W多个方向拍摄采样照片，并将获得的采样照片（或者视频峽）W 及与其相关联的所述拍摄设备的设备参数、采样点位置、拍摄方向、和所述预定空间的标识 数据（ID)存储在存储单元327中，W用于后面将描述的建立方程组的操作，上述拍摄设备 的设备参数包括但不限于W下中的一个或多个：焦距、分辨率、长宽比、图像格式。
[0072] 当上述各项参数被存储在服务器设备400中的存储单元414中时，移动设备300 的通信单元326可W被配置为：从服务器设备400接收与所述采样照片相关联的所述拍摄 设备的设备参数、采样点位置、拍摄方向、和所述预定空间的标识数据，用于后面将描述的 建立方程组的操作。
[0073] 例如，所拍摄的一组采样照片具有如下参数；C、D、A，其中C表示拍摄设备的位置， 该里是采样点的坐标，D表示拍摄设备进行拍摄时的方向，A表示拍摄设备的设备参数，例 如是相机的焦距、分辨率、长宽比、图像格式等。
[0074] 服务器设备400中的特征提取单元411从该些采样照片中提取所拍摄的预定空 间内的周围景物的特征元素。特征元素可W是特征点，也可W是特征线。特征点可W是两 条线的交点，也可W是圆或楠圆的圆也。特征线是直线。从某一张采样照片中提取的全部 特征元素称为一幅特征图像，特征图像中的该些特征元素之间具有与在采样照片中相同的 位置关系，也就是说，根据本公开的一幅特征图像对应于一张采样照片，并包括从该张采样 照片中提取出的全部特征元素。所提取的特征元素可W存储在服务器设备400的存储单元 314中，也可W在接收到移动设备300的请求的情况下，发送给移动设备300,存储在移动 设备300的存储单元327中。例如，在服务器设备400接收到由移动设备300发送的定位 照片（所拍摄的用于进行定位的照片）的情况下，服务器设备400的通信单元416将该定位 照片所位于的预定空间内的所有景物的特征元素发送给移动设备300,并存储在移动设备 300的存储单元327中。
[00巧]经过上述预先准备工作所获得的各种数据，例如预定空间的地图数据、采样照片 (视频峽)、从采样照片获得的多个特征元素，W及与采 样照片相关联的拍摄设备(相机）的 固有的设备参数W及外部参数、采样点坐标、拍照方向、该预定空间的标识符（ID)等相应参 数，可W分别存储在数据库(例如特征位置数据库FLL)中，该数据库可W存储在移动设备 300的存储单元327中，或者存储在服务器设备400的存储单元414中，W用于后续定位操 作。
[0076] 图5是示出了各种参数的数据结构的图示。
[0077] 如图5所示，其中的数据结构可W包括例如六个部分；501、502、503、504、505、 506。
[0078] 在数据结构501中，示出了有关预定空间所在的建筑物的参数，例如建筑物标识 符（buildingID)、名称（name)、W及建筑物的全球坐标（甜sX、甜sY、甜sZ)等参数。
[0079] 在数据结构502中，示出了该建筑物中的预定空间的参数，例如预定空间标识符 (S PaCeID)、该预定空间的地图标识符（mapID)、W及该预定空间所属的建筑物的标识符 (buildinglD)D
[0080] 在数据结构503中，示出了上述预定空间的地图的参数，例如地图标识符 (mapID)、地图坐标系的原点坐标（originGpsX、originGpsY、originGpsZ)及方向坐标 (directionGpsX、directionGpsY、directionGpsZ)。
[0081] 在数据结构504中，示出了所选取的采样点的参数，例如采样点标识符（spotID)、 采样点的坐标（mapX、mapY、mapZ)、W及该采样点所属的预定空间（spacelD)等。其中，如前 所述，根据本公开的一个实施例，采样点的坐标(mapX、mapY、mapZ)用字母C来表示。
[0082] 在数据结构505中，示出了所拍摄的采样照片的参数，例如照片的标识符 (photoID)、相机拍摄的方向（directionDegree、directionX、directionY、directionZ)、 相机的分辨率（cameraResolution)、相机的焦距（cameraFocalDistance)、相机照片的长 宽比（cameraLengthWi化hRate)、照片内容（地otolmage)、照片格式（photoF'ormat)、拍摄 时间（time)、W及该照片所属的预定空间（spacelD)和采样点（spotID)等参数。其中， 如前所述，根据本公开的一个实施例，相机的拍摄方向（directionDegree、directionX、 directionY、directionZ)用字母D来表不，相机的分辨率（cameraResolution)、相机焦距 (cameraFocalDistance)、相机照片的长宽比（cameraLengthWi化hRate)等参数用字母A来 表不。
[0083] 在数据结构506中，示出了所提取的特征元素的参数，例如所提取的特征元素的 标识符（featurelD)、该特征元素在照片中的位置坐标（photoU、地otoV)，该特征元素在 该预定空间的地图中的位置坐标（mapX、mapY、mapZ)(即采样点的位置坐标)、特征元素 类型（fea化reType-点或直线)、特征图像（fea化reImage)W及该特征元素所属的照片 (地otoID)等参数。
[0084] 另夕b在上述数据结构中，W下各项参数是可选的：相机的分辨率 (cameraResolution)、相机焦距（cameraFocalDistance)和相机照片的长宽比 (cameraLengthWi化hRate)中的一个或多个，建筑物的名称（name),建筑物的全球坐标 (甜sX、甜sY、甜sZ)、地图坐标系的原点坐标（originGpsX、originGpsY、originGpsZ)及方 向坐标（directionGpsX、directionGpsY、directionGpsZ)等。
[0085] 在根据本公开的一个实施例中，提取特征点和特征线W及特征图像的方法不对本 公开的范围构成限制。本领域的技术人员可W利用已知的特征提取技术，例如轮廓线提取 和点提取算法、或基于模式的点提取算法(例如识别圆的中也点）等来实现本公开的特征点 和特征线的提取。例如，拐角检测法（CornerDetection)是计算机影像系统中用来提取某 些类型的特征并推算图像内容的方法。
[0086] 下面将结合图3和图4详细描述根据本公开的实施例的移动设备300和服务器设 备400通过拍摄照片进行定位的操作。
[0087] 在移动设备300中，用户启动移动设备300中预先载入的定位应用程序。该定位 应用程序利用移动设备300中配置的拍摄单元311在预定空间中对周围景物进行拍摄。拍 摄的形式可W是视频，也可W是单拍摄一张静止的照片下称为"定位照片")。当拍摄的 形式是视频时，通过截取其中的一个视频峽作为静止的定位照片来使用。拍摄单元311拍 摄的视频峽或定位照片被输入到图像处理单元321中。
[0088] 图像处理单元321对所拍摄的定位照片和/或视频峽进行预处理，例如重新编码 等，W减小其大小，并通过通信单元326发送给服务器设备400。同时，移动设备300也可W 将所拍摄的定位照片和/或视频峽存储在本地的存储单元327中。
[0089] 根据本公开的一个实施例，在所述预定空间的地图数据和多个特征元素存储在服 务器设备400中的情况下，通信单元326可W被配置为将所述定位照片和/或视频峽发送 给服务器设备400,并从服务器设备400接收所述定位照片和/或视频峽所位于的预定空间 的地图数据和该预定空间所包含的多个特征元素。
[0090] 具体地，在服务器设备400中，通信单元416接收从移动设备300发送的定位照片 (也可W是视频峽)，并将其发送给空间识别单元412。空间识别单元412将所接收的定位照 片与存储单元414的数据库中存储的多幅特征图像进行对比，找到与该定位照片对应的一 幅特征图像，通过该幅特征图像，识别该定位照片所属的预定空间（spacelD)。然后，地图管 理单元413将所识别的预定空间（spacelD)的地图标识符（mapID)通过通信单元416发送 给移动设备300,或者地图管理单元413将所识别的所述预定空间（spacelD)的地图数据W 及与所述预定空间相关联的所有特征元素(包括特征点、特征线)直接发送给移动设备300。
[0091] 在地图管理单元413仅发送地图标识符（mapID)给移动设备300的情况下，移动 设备300可W通过通信单元326向服务器设备400发出下载地图数据的请求。在服务器设 备400接收到该请求后，移动设备300的通信单元326可W通过服务器设备400中的地图 管理单元413从服务器设备400下载移动设备300所处的当前预定空间的地图数据W及与 所述预定空间相关联的所有特征元素，并将所下载的地图数据和特征元素存储在移动设备 300的本地存储单元327中。
[0092] 移动设备300的可视化单元325可W利用所下载的该预定空间的地图数据，将所 述预定空间的地图显示在移动设备300所配置的显示屏(未示出）上。
[0093] 接下来，移动设备300在该预定空间中对周围的景物拍摄第二张定位照片，或者 从所拍摄的视频中截取第二个视频峽，将其输入到图像处理单元321中，并在经过图像处 理后，将经过图像处理后的第二张定位照片发送给特征匹配单元315。图像处理单元321也 可W将已经经过图像处理的第一张定位照片发送给特征匹配单元315W进行匹配计算。
[0094] 在特征匹配单元315中，将本地存储单元327中存储的预定空间的每个特征元素 与所接收的定位照片进行对比，W确定存在于所接收的定位照片中的特征元素。根据本公 开的一个实施例，判断所述预定空间的每个特征元素是否存在于所拍摄的定位照片中的方 法不对本公开的范围构成限制，本领域的技术人员可W利用已知的判断方法来实现本公开 的上述判断。例如，通过将在不同时间、不同视点拍摄的同样场景的两张或多张照片重叠在 一起进行处理的方法（ImageRegistration)来进行判断。进一步地，也可W利用基于面积 的方法（TheArea-basedImageRegistrationMethods)来进行判断，例如；类相关方法、 傅里叶方法、交互信息方法等。
[0095] 对于存在于定位照片中的每个特征元素(特征点或特征线)，坐标获取单元316从 本地存储单元327中获取其在与该定位照片对应的采样照片中的位置坐标（ul，VI)和其在 该定位照片中的位置坐标（u2，v2)。特征元素在采样照片中的位置坐标（ul，vl)和其在定 位照片中的位置坐标（u2，v2)作为该采样照片和定位照片所固有的数据而存储在存储单元 327的数据库中。由此，可W获得多个匹配的特征元素在与定位照片对应的采样照片中的位 置坐标（ul，vl)和在该定位照片中的位置坐标（u2,v2)。
[0096] 在方程构建单元317中，为每个匹配的特征点或特征直线建立方程。由此建立若 干个方程，形成一个联立方程组。
[0097] 在位置计算单元318中，对上述联立方程组进行求解，由此获得拍摄单元(相机） 211的当前位置C的坐标数据。
[0098] 下面将对方程构建单元317和位置计算单元318的操作详细描述如下。
[0099] 对于某一特征元素S，可W获得矩阵方程：
[0100]
[0101] 其中，U、V表示该特征元素S在采样照片中的位置坐标，X、y、Z表示该特征元素 S对应的景物点的全球坐标，A表示拍摄设备(相机）的固有的设备参数，如前所述，包括焦 距、所拍摄图像的格式、长宽比、分辨率等，R和T分别表示旋转矩阵和平移矩阵，是拍摄设 备(相机）的外部参数，该些外部参数也可W预先存储在移动设备或与该移动设备通信连接 的服务器中。其中
[0102]
[0103] ax=f?nix
[0104] ay=f?niy
[0105] 其中f表示焦距。和my表示X方向和y方向的像素与距离远近相关的放缩系 数；Y表示X轴和y轴的非正交扭曲系数，通常没有扭曲，设为0;u。和V。表示图像空间的 原点。
[0106]
[0107]
[010引该里，u,，Uy，u,，V,，VV,分别表示世界坐标原点在拍摄设备诚机）的图像坐标系 中的变换系数，0表示绕着拍摄设备(相机）的拍摄方向的轴的旋转角。
[0109] 下面W-个更具体的实例来进行说明。
[0110] 图6是示出根据本公开的一个实施例进行拍摄定位的说明性图示。
[0111] 如图6所示，其表示在不同地点对同一景物进行拍摄时的示意图，该景物中的某 个特征元素为X(X，y，Z)，对该景物拍摄的采样照片用P1表示，对该景物拍摄的定位照片 用P2表示，该特征元素在采样照片P1中的位置为XI(ul，VI)，在定位照片P2中的位置为 X2 (u2,v2)，可W获得等式：
[0115] 其中，ul、VI表示该景物点的特征元素在采样照片中的位置坐标；u2、v2表示该特 征元素在定位照片中的位置坐标;A1、A2分别是拍摄采样照片的拍摄设备和拍摄定位照片 的拍摄单元311的固有参数，它们都是已知的，R1和T1是拍摄设备在拍摄采样照片时的外 部参数，是已知的；X、y、Z是该特征元素对应的景物点的全球坐标。
[0116] 通过上述式（1)和式（2)可W获得：
[0117]
(3)
[0118] 目P，通过拍摄设备的固有参数A1、A2W及外部参数R1和T1，特征元素在采样照片 中的位置参数ul、vl(第一位置坐标)，特征元素在定位照片中的位置参数u2、v2 (第二位 置坐标) ，可W建立如上式（3)所示的矩阵方程。该里的拍摄设备包括拍摄采样照片的拍摄 设备W及拍摄定位照片的拍摄设备。
[0119] 在上述矩阵方程（3)中，只有矩阵R2和T2是未知的，它们是拍摄单元(相机）311 在拍摄定位照片时的外部参数，其中包括了拍摄单元(相机）311在拍摄定位照片时的位置 C2的参数。因此，只要求出R2和T2中的参数，即可W知道拍摄单元她机）311的位置，也 就是移动设备300的位置。
[0120] 如上所述，矩阵R2和T2中含有表示拍摄设备(该里是拍摄单元311)的位置的多 个未知参数。
[0121] 根据本公开的一个实施例，R2和T2中可W含有7个未知参数，它们是所述移动 设备的全球坐标x，y，z，方向坐标化，Dy，化，W及所述移动设备在拍摄方向的轴向转角0 (即，0表示绕着拍摄单元(相机)311的拍摄方向的轴的旋转角），因此需要建立至少7个如 式（3)所示的方程，组成联立方程组，然后求出R2和T2。根据本公开的一个实施例，可W在 一张定位照片中确定至少7个匹配的特征点或特征线，通过方程构建单元317对每个匹配 的特征点或特征线建立一个方程，由此构成一个方程组。如上所述，上述方程组包括至少走 个方程，其中每个方程对应于一个特征元素。
[0122] 根据本公开的另一个实施例，在一定条件下，R2和T2中也可W不包含全部7个未 知参数，而只包含其中的一部分，例如仅包含移动设备的全球坐标X，y，Z，而不包含方向坐 标化，Dy，化和轴向转角0。例如，在不要求移动设备的方向和轴向转角时，可W将上述方 向坐标化，Dy，Dz，和轴向转角0设置为一定的常数。在该种情况下，只需要建立至少3个 如式（3)所示的方程，组成联立方程组，即可求出R2和T2中的未知数(全球坐标X，y，Z)。 该时，可W在一张定位照片中确定至少3个匹配的特征点或特征线，通过方程构建单元317 对每个匹配的特征点或特征线建立一个方程，由此构成一个方程组。
[0123] 根据本公开的再另一个实施例，在一定条件下，R2和T2中也可W只包含移动设备 的全球坐标X，y,Z和方向坐标化，Dy,化，而不包含轴向转角白。
[0124] 因此，综上所述，根据本公开的不同实施例，位置参数可W包括W下参数中的至少 一部分：所述移动设备的全球坐标x、y、z，方向坐标化、DyJz，W及所述移动设备在拍摄方 向的轴向转角0。
[0125] 根据本公开的一个实施例，依据位置参数中存在的未知数的个数，来确定所要建 立的方程的最少个数，W组成方程组。当然，所建立的、组成方程组的方程的个数也可W多 于位置参数中存在的未知数的个数。在该样的情况下，当上述方程组中包含的方程的个数 越多时，求解的速度越快。
[0126] 如前所述，C是表示拍摄单元(相机）211在世界坐标系中的位置，R和T是表示世 界坐标原点在拍摄单元(相机)211的图像坐标系中的变换。在该种情况下，存在W下公式：
[0127] RC+T=0
[012 引 由此；RC=-T
[0129] R-1RC=-R-1T
[0130] C=-R-iT
[0131] 因为R是正交矩阵，所W
[0132] R-i=RT
[0133] 其中扩1表示矩阵R的逆矩阵，RT表示矩阵R的转置矩阵，
[0134] 由此得到拍摄单元(相机）311在拍摄定位照片时的位置方程为：
[013 引C=-RTT(4)
[0136] 在位置计算单元318中，可W根据前述解出的R2和T2的各个参数，计算出拍摄单 元(相机）311在世界坐标系中的位置C的位置参数。
[0137] 根据本公开的一个实施例，构建拍摄单元(相机）311的位置方程的方法不对本公 开的范围构成限制，本领域的技术人员可W利用任何已知的方法来构建方程，例如：直线变 换（DLT)方法，传统的RogerY.TsaiAlgorithm方法，W及"灵活新技术"方法等。
[013引根据本公开的一个实施例，在位置计算单元318中，可W利用单值分解（SVD)方法 来求解上述方程组，W获得相机在当前的预定空间中的位置坐标和拍摄方向。当上述方程 组中包含的方程的个数越多时，求解的速度越快。
[0139] 移动设备300中的可视化单元325可W被配置为将预先创建的所述预定空间的地 图显示在显示屏上，并根据所计算出的位置参数，在所述地图上标注移动设备300的位置。 如前所述，所述地图数据可W预先存储在移动设备300的存储单元327中。所述地图数据也 可W预先存储在服务器设备400的存储单元414中，而在服务器设备400接收到移动设备 300发送的定位照片后，发送给所述移动设备300,并存储在移动设备300的存储单元327 中。
[0140] 根据本公开的噪声去除单元328可W被配置为从所选定的存在于定位照片中的 特征元素中去除被错误匹配的特征点或特征线。该里，被错误匹配是指，所述预定空间的各 个特征元素是从多张不同的采样照片中提取的，由此存在其中的部分特征元素比较相近， 但是却来自不同采样照片的情况。例如，假设特征a、b、c来自采样照片P1，而特征c'、d来 自采样照片P2,其中特征C与C'非常相似。如果在进行定位时，拍摄单元(相机）311所拍 摄的定位照片的景物与采样照片P1接近，但是，在特征匹配单元315进行判断时，有可能将 来自采样照片P2的特征C'识别为与定位照片匹配。在该种情况下，该样的匹配是错误的 匹配，会使得位置计算单元318在进行位置计算时产生错误。因此，需要去除该样的被错误 匹配的特征元素。
[0141] 根据本公开的一个实施例，去除被错误匹配的特征元素的方法不对本公开的范围 构成限制。本领域的技术人员可W利用已知的去除噪声特征元素的技术来实现本公开的噪 声特征点和噪声特征线的去除。例如，可W通过建立视锥模型（ViewConeModel)的方法， 为每个图像建立视锥模型(包括视点、视角、视距等)，将视锥投射为视锥H角形，检测每个 参考图像(从采样照片获得）与当前图像锥位照片）中的交叉内容(即重叠的内容)，其中与 当前图像没有交叉内容的参考图像中的特征点或特征线是噪声特征元素，需要将其从匹配 的特征点和特征线中去除。
[0142] 如前所述，根据本公开的另一个实施例，在服务器设备400的存储单元414中存储 的有关预定空间的地图数据，各个采样照片，和与该各个采样照片相关联的各个特征图像 (包括特征点和特征线)、拍摄单元311的设备参数、采样点位置、拍摄方向、和所述预定空间 的标识数据等的数据量小的情况下，可W将上述各种数据中的一种或多种直接存储在移动 设备300的本地存储单元327中。在该种情况下，在每次进行定位拍摄时，移动设备300可 W不将所拍摄的定位照片发送给服务器设备400进行定位，而在移动设备300中直接完成 定位操作。该样，可W节省在移动设备300和服务器设备400之间进行频繁通信所需要的 带宽资源。
[0143] 图7是示出根据本公开的第H实施例的移动设备的框图。
[0144] 如图7所示，根据本公开的第H实施例的移动设备700可W包括拍摄单元711、图 像处理单元712、可视化单元713、存储单元714、输入输出单元715、通信单元716等。移动 设备700可W是但不限于移动电话、掌上电脑（PDA)、可穿戴设备(例如智能眼镜）等。
[0145] 拍摄单元711例如是配置在移动设备700中的摄像头(相机）等，其被配置为在一 预定空间内对景物进行拍摄，w获得定位照片。根据本公开的一个实施例，上述定位照片可W是静态照片或者是从动态视频中提取的视频峽。
[0146] 图像处理单元712对从拍摄单元711拍摄的静态照片或者视频峽进行预处理，例 如对静态照片或者视频峽重新进行编码等。
[0147] 输入输出单元715例如可W是移动设备700上配置的物理按键(例如键盘、鼠标 等)、触摸屏、麦克风等输入部件，也可W是例如显示屏、扬声器等文字、图像(视频）和声音 的输出部件，分别用于向移动设备700输入用户的指令，W及用于输出文字、图像(视频）和 声音等。
[014引可视化单元713与移动设备700的显示屏（未示出）连接，被配置为控制文字和图 像等内容在显示屏上的显示操作。
[0149] 通信单元716被配置为与服务器设备等外部设备进行通信，例如从服务器设备接 收数据W及向服务器设备发送数据等。
[0150] 存储单元714例如是移动设备700中配置的存储器、存储卡等存储装置，其可W被 配置为存储各种数据、应用程序等。上述各个单元(部件)通过可W命令和/或数据总线730 等相互连接，W进行相互通信。
[0151] 根据本公开的移动设备700中的各个单元和部件也可W通过在如图1所示的计算 机系统/服务器12中的例如存储器系统28、处理单元16等单元中存储和运行软件程序来 实现。
[0152] 图8是示出根据本公开的第H实施例的服务器设备的框图。
[0153] 如图8所示，根据本公开的服务器设备800可W包括通信单元811(例如对应于第 一实施例的照片获得单元201)、特征匹配单元815(例如对应于第一实施例的特征匹配单元 202)、坐标获取单元816 (例如对应于第一实施例的坐标获取单元203)、位置计算单元818 (例如对应于第一实施例的位置计算单元204)等。
[0154] 在服务器设备800中，通信单元811被配置为接收由移动设备在一预定空间内对 景物进行拍摄所获得的定位照片，即获得移动设备在一预定空间内拍摄的定位照片。特征 匹配单元815被配置为将预先从所述预定空间内拍摄的采样照片中提取的多个特征元素 与该定位照片进行对比，确定存在于所述定位照片中的各个特征元素。坐标获取单元816 被配置为获取被确定存在于所述定位照片中的每个特征元素在与所述定位照片对应的采 样照片中的第一位置坐标和在所述定位照片中的第二位置坐标。位置计算单元818被配置 为利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标计算所述移动设备的位置参数，其中依 据所述位置参数的个数来确定存在于所述定位照片中的所述特征元素的最少个数。
[0155] 根据本公开的一个实施例，上述位置参数包括W下参数中的至少一部分；所述移 动设备的全球坐标X、y、Z，方向坐标化、Dy、Dz，W及所述移动设备在拍摄方向的轴向转角 白D
[0156] 根据本公开的一个实施例，服务器设备800还可W包括方程构建单元817,其被配 置为利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标建立方程组，并求解所述方程组来获 得所述移动设备的位置参数。
[0157] 根据本公开的一个实施例，所述方程构建单元817还被配置为；通过拍摄设备的 固有参数W及外部参数，连同所述第一位置坐标和所述第二位置坐标，来建立每个特征元 素的方程，由此构成所述方程组。该里的拍摄设备可w包括拍摄采样照片的拍摄设备w及 拍摄定位照片的拍摄设备。
[015引根据本公开的一个实施例，移动设备700中的拍摄单元711和通信单元716可W构成第一实施例的照片获得单元201的一部分，用于获得由移动设备拍摄的定位照片。
[0159] 根据本公开的一个实施例，所述通信单元811还被配置为将所计算的所述移动设 备的位置参数发送给所述移动设备。根据本公开的另一个实施例，服务器设备800还可W 包括存储单元812。所述存储单元812例如是服务器设备800中配置的存储器、存储卡等存 储装置，其可W被配置为存储预先创建的所述预定空间的地图数据。所述通信单元811还 被配置为：响应于接收到所述移动设备发送的所述定位照片，将与所述定位照片对应的所 述预定空间的地图数据发送给所述移动设备，并存储在移动设备700的本地存储单元714 中。
[0160] 所述存储单元812还被配置为预先存储所述多个特征元素、采样照片W及与所述 采样照片相关联的W下参数：拍摄设备的设备参数、采样点位置数据、拍摄方向数据、和所 述预定空间的数据，用于计算所述移动设备的位置参数，所述设备参数包括但不限于：焦 距、分辨率、长宽比、图像格式。
[0161] 根据本公开的另一个实施例，服务器设备800还可W包括；特征提取单元821、空 间识别单元822、地图管理单元825、噪声去除单元826、输入输出单元827等。
[0162] 特征提取单元821可W被配置为从移动设备700经由通信单元716发送来的采样 照片中提取例如特征点和特征线等的特征元素。
[0163] 空间识别单元822可W被配置为根据从移动设备300发送来的定位照片，识别所 述定位照片所在的预定空间（与该定位照片对应的预定空间)，并将该预定空间的标识数据 (SpacelD)发送给移动设备700。
[0164] 地图管理单元825可W被配置为接收从外部输入的预定空间的地图数据，将所述 地图数据存储在存储单元812中，并根据空间识别单元822所识别的预定空间的标识数据， 从存储单元812中提取与所述预定空间的标识数据对应的地图数据，通过通信单元811发 送给移动设备700。
[0165] 输入输出单元827例如可W是服务器设备800上配置的物理按键(例如键盘、鼠标 等)、触摸屏、麦克风等输入部件，也可W是例如显示屏、扬声器等文字、图像(视频）和声音 的输出部件，分别用于输入用户指令，W及用于输出文字、图像(视频）和声音等。
[0166] 噪声去除单元826被配置为从被判断为存在于所述定位照片中的所述多个特征 元素中去除被错误匹配的特征元素，所述被错误匹配的特征元素是指不是从与所述定位照 片对应的采样照片中提取的特征元素。
[0167] 通信单元811 -般地被配置为与移动设备700等外部设备进行通信，例如从移动 设备700接收数据W及向移动设备700发送数据等。
[0168] 另外，移动设备700中的各个单元的功能仅起到辅助性的作用，在没有该些单元 的情况下，本公开的服务器设备800仍然能够实现根据本公开的基于照片进行定位的功能 和操作。
[0169] 根据本公开的服务器设备800包括的特征提取单元821、空间识别单元822、地图 管理单元825、存储单元812、输入输出单元827、噪声去除单元826等是对本公开的服务器 设备800的操作起到辅助作用，如果没有该些单元，本公开的服务器设备800仍然能够实现 根据本公开的基于照片进行定位的功能和操作。
[0170] 上述各个单元(部件)通过命令和/或数据总线830等相互连接，W相互进行通信。
[0171] 根据本公开的服务器设备800中的各个单元和部件也可W通过在如图1所示的计 算机系统/服务器12中的例如存储器系统28、处理单元16等中存储和运行软件程序来实 现。
[0172] 移动设备700通过通信单元716可W与服务器设备800中的通信单元811进行通 信，构成根据本公开的定位系统。
[0173] 根据本公开的第H实施例的定位系统与根据本公开的第二实施例的定位系统的 区别在于：将与位置计算有关的单元或功能模块，例如特征匹配单元、坐标获取单元、位置 计算单元等，从移动设备中转移到服务器设备中。该样，可W将进行位置计算所需要的大量 运算转移到服务器中进行，从而减轻移动设备的计算量，由此减少移动设备的复杂程度。
[0174] 下面将结合图7和图8详细描述根据本公开的第H实施例的移动设备700和服务 器设备800的定位操作。
[01巧]在服务器设备800中需要进行的准备工作与在第二实施例中的服务器设备400中 进行的准备工作相同，该里不再进行详细描述。
[0176] 下面将描述定位操作。
[0177] 具体地，在移动设备700上，用户启动移动设备700上预先载入的定位应用程序。 该定位应用程序利用移动设备700上配置的拍摄单元(相机)711在预定空间中对周围景物 进行拍摄。拍摄的形式可W是视频，也可W是拍摄一张静止的照片下可W称为"定位照 片")。当拍摄的形式是视频时，通过截取其中的一个视频峽作为静止的定位照片来使用。拍 摄单元711拍摄的视频峽或定位照片被输入到图像处理单元712中。
[0178] 图像处理单元712对所拍摄的定位照片进行预处理，例如重新编码等，W减小其 大小，并通过通信单元716发送给服务器设备800。同时，移动设备700也可W将所拍摄的 定位照片存储在本地存储单元714中。
[0179] 在服务器设备800中，通信单元811接收从移动设备700发送的定位照片，并将其 发送给空间识别单元822。空间识别单元822将所接收的定位照片与存储单元812的数据 库中存储的特征图像(包括多个特征元素）进行对比，W识别该定位照片所属的当前的预定 空间（spaceID)。然后，地图管理单元825将所识别的当前的预定空间（spaceID)的地图 标识符（mapID)发送给移动设备700,或者地图管理单元825将所识别的当前的预定空间 (spacelD)的地图数据直接发送给移动设备700。
[0180] 在地图管理单元825仅发送地图标识符（mapID)给移动设备700的情况下，移动 设备700可W通过通信单元716向服务器设备800发出下载地图数据的请求。在服务器设 备800接收到该请求后，移动设备700的通信单元716可W通过服务器设备800中的地图 管理单元825从服务器设备800下载移动设备700当前所处的预定空间的地图数据，并将 所下载的地图数据存储在移动设备700的本地存储单元714中。
[0181] 移动设备700的可视化单元713可W利用所下载的预定空间的地图数据，将当前 所处的预定空间的地图显示在移动设备700所配置的显示屏上。
[0182] 接下来，移动设备700在该预定空间中拍摄第二张定位照片，或者从所拍摄的视 频中截取第二个视频峽，输入到图像处理单元712中，在经过图像处理后，通过通信单元 716发送给服务器设备800。图像处理单元712也可W将已经经过图像处理的第一张定位 照片发送给服务器设备800进行位置计算。
[0183] 在服务器设备800中，通信单元811从移动设备700接收所拍摄的第二张定位照 片（也可W利用第一张定位照片)，并将所接收的定位照片发送给特征匹配单元815。
[0184] 根据本公开的第H实施例的服务器设备800中用于进行位置计算的特征匹配单 元815、坐标获取单元816、方程构建单元817、位置计算单元818、W及噪声去除单元826等 的结构和功能等与第二实施例的移动设备300中的特征匹配单元315、坐标获取单元316、 方程构建单元317、位置计算单元318、W及噪声去除单元328等的结构和功能相同，该里省 略对它们的操作的详细描述。
[0185] 由此，通过前述的通信单元811、特征匹配单元815、坐标获取单元816、位置计算 单元818等，可W在服务器设备800中计算移动设备700的当前位置的参数。
[0186] 服务器设备800可W将计算结果，即移动设备700的当前位置的参数通过通信单 元811发送给移动设备700。移动设备700中的通信单元716在接收到服务器设备800发 送的位置参数后，将其发送给可视化单元713,由可视化单元713根据移动设备700的位置 参数，将移动设备700的当前位置标注在显示于显示屏上的地图上。
[0187] 图9是示出根据本公开一个实施例的基于照片进行定位的方法流程图。
[0188] 如图9所示，在步骤S901中，获得移动设备在一预定空间内对景物拍摄的定位照 片。在步骤S902中，将预先从所述预定空间内拍摄的采样照片中提取的多个特征元素对该 定位照片进行对比，确定存在于所述定位照片中的各个特征元素。在步骤S903中，获取被 确定存在于所述定位照片中的每个特征元素在与所述定位照片对应的采样照片中的第一 位置坐标和在所述定位照片中的第二位置坐标。在步骤S904中，利用所获取的各个第一位 置坐标和第二位置坐标计算所述移动设备的位置参数，其中依据所述位置参数的个数来确 定存在于所述定位照片中的所述特征元素的最少个数。
[0189] 根据本公开的一个实施例，其中所述位置参数包括W下参数中的至少一部分：所 述移动设备的全球坐标X、y、Z，方向坐标化、Dy、Dz，W及所述移动设备在拍摄方向的轴向 转角0。
[0190] 根据本公开的一个实施例，上述方法中计算所述移动设备的位置参数的步骤还包 括：利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标建立方程组，并求解所述方程组来获 得所述移动设备的位置参数。
[0191] 根据本公开的一个实施例，上述建立方程组的步骤还包括；通过拍摄设备的固有 参数W及外部参数，连同所述第一位置坐标和所述第二位置坐标，来建立每个特征元素的 方程，由此构成所述方程组。该里的拍摄设备可W包括拍摄采样照片的拍摄设备W及拍摄 定位照片的拍摄设备。
[0192] 根据本公开的一个实施例，所述定位照片和与所述定位照片对应的采样照片是包 含所述预定空间内的同一景物的照片。
[0193] 根据本公开的一个实施例，上述方法还可W包括步骤；从被确定存在于所述定位 照片中的特征元素中去除被错误匹配的特征元素，所述被错误匹配的特征元素是指从与所 述定位照片对应的采样照片W外的其它采样照片中提取的特征元素。
[0194] 根据本公开的一个实施例，上述方法还可W包括步骤；根据所述位置参数，在预先 创建的所述预定空间的地图上标注所述移动设备的位置。
[0195] 根据本公开的一个实施例，在所述移动设备和与所述移动设备通信连接的服务器 的至少一个中预先存储：地图数据，所述多个特征元素。还在所述移动设备和与所述移动设 备通信连接的服务器的至少一个中预先存储：采样照片W及与所述采样照片相关联的拍摄 设备的设备参数、采样点位置数据、拍摄方向数据、和所述预定空间的数据，用于计算所述 移动设备的位置参数，所述拍摄设备的设备参数包括但不限于：焦距、分辨率、长宽比、图像 格式。
[0196] 根据本公开的一个实施例，在所述地图数据和所述多个特征元素被预先存储在与 所述移动设备通信连接的服务器中的情况下，上述方法中在拍摄定位照片的步骤之后还可 W包括步骤：将所述定位照片发送给所述服务器；W及从所述服务器接收所述预定空间的 地图数据和所述多个特征元素。
[0197] 根据本公开的一个实施例，所述定位照片是静态照片或者是从动态视频中提取的 视频峽。
[0198] 根据本公开的一个实施例，所述特征元素是点或直线，所述点可W是两条线的交 点，也可W是圆或楠圆的圆也。
[0199] 根据本公开的一个实施例，上述方法用于在所述移动设备和与所述移动设备通信 连接的服务器的至少一个中执行。
[0200] 图10是示出根据本公开另一个实施例的数据预处理方法的流程图。
[0201] 如图10所示，在步骤S1001，在一预定空间内选择采样点。在步骤S1002,利用拍 摄设备在所选择的采样点处W多个方向拍摄采样照片。在步骤S1003,将所述拍摄设备的设 备参数、采样点位置数据、拍摄方向数据、和所述预定空间的数据与所述采样照片相关联， 并存储在移动设备或服务器的数据库中，用于在如图9所示的基于照片进行定位的方法中 计算所述移动设备的位置参数，所述拍摄设备的设备参数包括但不限于：焦距、分辨率、长 宽比、图像格式。
[0202] W上描述了根据本公开的各个实施例的基于照片进行定位的方法、装置、移动设 备和服务器设备。
[0203] 根据本 公开的各个实施例中的各个单元(功能模块）的连接关系和构成关系不对 本公开的范围构成限制，它们可W合并为单独一个单元来实现，其中的每个单元也可W被 分割为功能更小的多个单元来实现。本发明可W是系统、方法和/或计算机程序产品。计 算机程序产品可W包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方 面的计算机可读程序指令。
[0204] 计算机可读存储介质可W是可W保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形 设备。计算机可读存储介质例如可W是一一但不限于一一电存储设备、磁存储设备、光存储 设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的 更具体的例子(非穷举的列表)包括；便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器（RAM)、只读存 储器（ROM)、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存)、静态随机存取存储器（SRAM)、便携 式压缩盘只读存储器（CD-ROM)、数字多功能盘（DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其 上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、W及上述的任意合适的组合。该里所使用的计 算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、 通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传 输的电信号。
[0205] 该里所描述的计算机可读程序指令可W从计算机可读存储介质下载到各个计算/ 处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或 外部存储设备。网络可W包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网 关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接 收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，W供存储在各个计算/处理设备 中的计算机可读存储介质中。
[0206] 用于执行本发明操作的计算机程序指令可W是汇编指令、指令集架构（ISA)指令、 机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者W-种或多种编程语言的 任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言一诸如化va、 Smallta化、C++等，W及常规的过程式编程语目一诸如"C"语目或类似的编程语目。计算机 可读程序指令可W完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独 立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机 或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可W通过任意种类的网络一包 括局域网（LAN)或广域网（WAN)-连接到用户计算机，或者，可W连接到外部计算机(例如 利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指 令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程口阵列（FPGA)或 可编程逻辑阵列（PLA)，该电子电路可W执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的各个 方面。
[0207] 该里参照根据本发明实施例的方法、装置(系统）和计算机程序产品的流程图和/ 或框图描述了本发明的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框W及流程图和 /或框图中各方框的组合，都可W由计算机可读程序指令实现。
[020引该些计算机可读程序指令可W提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据 处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得该些指令在通过计算机或其它可编程数据 处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功 能/动作的装置。也可W把该些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，该些 指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备W特定方式工作，从而，存储有指令 的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框 中规定的功能/动作的各个方面的指令。
[0209] 也可W把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它 设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，W产 生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的 指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
[0210] 附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程 序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在该点上，流程图或框图中的每个方框可W 代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个 用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能 也可ww不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可w基本并行地 执行，它们有时也可W按相反的顺序执行，该依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和 /或流程图中的每个方框、W及框图和/或流程图中的方框的组合，可W用执行规定的功 能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可W用专用硬件与计算机指令的组合来实 现。
[0211] W上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也 不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技 术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨 在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领 域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
[0212] 本公开的上述各个实施例提供的基于照片进行定位的方法、装置、移动设备、服务 器设备和计算机程序产品能够提供更精确的位置信息，还能提供方向信息，用于进行精确 的导航和导购等。同时本公开的技术方案既可W单独使用，也可W与基于Wi-Fi和基于GPS 的位置服务结合使用，W进一步提高它们的定位精度。
[0213] W上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也 不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技 术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨 在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领 域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
【主权项】
1. 一种基于照片进行定位的方法，包括： 获得移动设备在一预定空间内拍摄的定位照片； 将预先从所述预定空间内拍摄的采样照片中提取的多个特征元素与所述定位照片进 行对比，确定存在于所述定位照片中的各个特征元素； 获取被确定存在于所述定位照片中的每个特征元素在与所述定位照片对应的采样照 片中的第一位置坐标和在所述定位照片中的第二位置坐标； 利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标计算所述移动设备的位置参数，其中 依据所述位置参数的个数来确定存在于所述定位照片中的所述特征元素的最少个数。2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述位置参数包括以下参数中的至少一部分：所 述移动设备的全球坐标x、y、z，方向坐标Dx、Dy、Dz,以及所述移动设备在拍摄方向的轴向 转角Q。3. 根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：根据所述位置参数，在预先创建的所述预 定空间的地图上标注所述移动设备的位置。4. 根据权利要求1所述的方法，所述定位照片和与所述定位照片对应的采样照片是包 含所述预定空间内的同一景物的照片。5. 根据权利要求1所述的方法，其中计算所述移动设备的位置参数的步骤还包括：利 用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标建立方程组，并求解所述方程组来获得所述 移动设备的位置参数。6. 根据权利要求5所述的方法，其中建立方程组的步骤还包括：通过拍摄设备的固有 参数以及外部参数，连同所述第一位置坐标和所述第二位置坐标，来建立每个特征元素的 方程，由此构成所述方程组。7. 根据权利要求1所述的方法，其中确定存在于所述定位照片中的各个特征元素的步 骤还包括：从被确定存在于所述定位照片中的特征元素中去除从与所述定位照片对应的采 样照片以外的其它采样照片中提取的特征元素。8. 根据权利要求1所述的方法，所述定位照片是静态照片和从动态视频中提取的视频 中贞之一。9. 根据权利要求1所述的方法，所述特征元素是点和直线之一。10. -种数据预处理方法，包括： 在一预定空间内选择采样点； 利用拍摄设备在所选择的采样点处以多个方向拍摄采样照片； 将拍摄设备的设备参数、采样点位置数据、拍摄方向数据、和所述预定空间的数据与所 述采样照片相关联，并存储在移动设备或服务器中，用于在如权利要求1所述的基于照片 进行定位的方法中计算所述移动设备的位置参数，所述设备参数包括但不限于：焦距、分辨 率、长宽比、图像格式。11. 一种基于照片进行定位的装置，包括： 照片获得单元，被配置为获得移动设备在一预定空间内拍摄的定位照片； 特征匹配单元，被配置为将预先从所述预定空间内拍摄的采样照片中提取的多个特征 元素与所述定位照片进行对比，确定存在于所述定位照片中的各个特征元素； 坐标获取单元，被配置为获取被确定存在于所述定位照片中的每个特征元素在与所述 定位照片对应的采样照片中的第一位置坐标和在所述定位照片中的第二位置坐标； 位置计算单元，被配置为利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标计算所述移 动设备的位置参数，其中依据所述位置参数的个数来确定存在于所述定位照片中的所述特 征元素的最少个数。12. 根据权利要求11所述的装置，其中所述位置参数包括以下参数中的至少一部分： 所述移动设备的全球坐标x、y、z，方向坐标Dx、Dy、Dz,以及所述移动设备在拍摄方向的轴 向转角 0。13. 根据权利要求11所述的装置，还包括： 可视化单元，被配置为将预先创建的所述预定空间的地图显示在显示屏上，并根据所 述位置参数，在所述地图上标注所述移动设备的位置。14. 根据权利要求11所述的装置，所述定位照片和与所述定位照片对应的采样照片是 包含所述预定空间内的同一景物的照片。15. 根据权利要求11所述的装置，其中所述位置计算单元还被配置为：利用所获取的 各个第一位置坐标和第二位置坐标建立方程组，并求解所述方程组来获得所述移动设备的 位置参数。16. 根据权利要求15所述的装置，所述位置计算单元还被配置为：通过拍摄设备的固 有参数以及外部参数，连同所述第一位置坐标和所述第二位置坐标，来建立每个特征元素 的方程，由此构成所述方程组。17. 根据权利要求11所述的装置，还包括： 噪声去除单元，被配置为：从被确定存在于所述定位照片中的特征元素中去除从与所 述定位照片对应的采样照片以外的其它采样照片中提取的特征元素。18. 根据权利要求11所述的装置，所述定位照片是静态照片和从动态视频中提取的视 频帧之一。
【专利摘要】本发明公开了一种基于照片进行定位的方法和装置。该方法包括步骤：获得移动设备在一预定空间内拍摄的定位照片；将预先从所述预定空间内拍摄的采样照片中提取的多个特征元素与所述定位照片进行对比，确定存在于所述定位照片中的各个特征元素；获取被确定存在于所述定位照片中的每个特征元素在与所述定位照片对应的采样照片中的第一位置坐标和在所述定位照片中的第二位置坐标；利用所获取的各个第一位置坐标和第二位置坐标计算所述移动设备的位置参数，其中依据所述位置参数的个数来确定存在于所述定位照片中的所述特征元素的最少个数。本发明的方法和装置能够提供精确的位置信息以及方向信息，用于进行精确导航和导购等。
【IPC分类】G06T7/00
【公开号】CN104881860
【申请号】CN201410073370
【发明人】王健, 李起成, 谢芳全, 梅立军, 赵石顽
【申请人】国际商业机器公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年2月28日
【公告号】US20150248762