基于圖像的室內(nèi)位置確定的制作方法
【專利說(shuō)明】基于圖像的室內(nèi)位置確定
[0001]相關(guān)申請(qǐng)案
[0002]這是要求2012年11月30日申請(qǐng)的“基于圖像的室內(nèi)位置確定”的第61/732，233號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案以及2013年2月I日申請(qǐng)的“基于圖像的室內(nèi)位置確定”的第13/757，645號(hào)美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)案的優(yōu)先權(quán)的PCT申請(qǐng)案，以上專利申請(qǐng)案以全文引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文中揭示的標(biāo)的物涉及無(wú)線通信系統(tǒng)，且更具體來(lái)說(shuō)，涉及用于與無(wú)線移動(dòng)臺(tái)一起使用和/或供無(wú)線移動(dòng)臺(tái)使用的位置確定方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]GPS及其它類似衛(wèi)星定位系統(tǒng)已為室外環(huán)境中的移動(dòng)手持機(jī)啟用了導(dǎo)航服務(wù)。由于衛(wèi)星信號(hào)可能在室內(nèi)環(huán)境中不被可靠地接收或獲取，所以可使用不同技術(shù)來(lái)啟用導(dǎo)航服務(wù)。舉例來(lái)說(shuō)，移動(dòng)臺(tái)可通過(guò)測(cè)量到位于已知位置處的三個(gè)或三個(gè)以上陸地?zé)o線接入點(diǎn)的距離來(lái)獲得定位。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)從自此類接入點(diǎn)接收的信號(hào)獲得MAC ID地址且通過(guò)測(cè)量從此類接入點(diǎn)接收的信號(hào)的一或多個(gè)特性(例如，信號(hào)強(qiáng)度及往返延遲)而獲得到所述接入點(diǎn)的距離測(cè)量值，來(lái)測(cè)量所述距離。
[0005]導(dǎo)航系統(tǒng)可例如在移動(dòng)臺(tái)進(jìn)入特定區(qū)域時(shí)向移動(dòng)臺(tái)提供導(dǎo)航輔助或映射特征。在一些實(shí)施方案中，室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)可向移動(dòng)臺(tái)選擇性地提供輔助信息以促進(jìn)和/或啟用位置服務(wù)。此類輔助信息可包含(例如)用以促進(jìn)測(cè)量到已知固定位置處的無(wú)線接入點(diǎn)的距離的信息。舉例來(lái)說(shuō)，指示與接入點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的預(yù)期所接收信號(hào)強(qiáng)度指示符(RSSI)或往返時(shí)間(RTT)值的“無(wú)線電熱圖”數(shù)據(jù)可使得移動(dòng)臺(tái)能夠使信號(hào)測(cè)量值與室內(nèi)區(qū)域中的位置相關(guān)聯(lián)。通過(guò)使標(biāo)記有特定MAC ID的所獲取信號(hào)的所測(cè)量的RSSI或RTT值與針對(duì)通過(guò)特定位置處的這些特定MAC ID標(biāo)記的信號(hào)所預(yù)期的RSSI或RTT值匹配，可推斷接收器的位置在所述特定位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在一些實(shí)施方案中，一種方法可包括:從建筑物的室內(nèi)部分的圖像提取線性特征，所述圖像由移動(dòng)臺(tái)處的相機(jī)俘獲；至少部分基于所述圖像中的所述線性特征的位置或數(shù)量確定所述室內(nèi)部分的拓?fù)浔硎?；以及將所述拓?fù)浔硎九c所述建筑物的所存儲(chǔ)拓?fù)浔硎具M(jìn)行比較以確定所述移動(dòng)臺(tái)的候選位置。
[0007]在其它實(shí)施方案中，一種設(shè)備可包括:用于從建筑物的室內(nèi)部分的圖像提取線性特征的裝置，所述圖像由移動(dòng)臺(tái)處的相機(jī)俘獲；用于至少部分基于所述圖像中的所述線性特征的位置或數(shù)量確定所述室內(nèi)部分的拓?fù)浔硎镜难b置；以及用于將所述拓?fù)浔硎九c所述建筑物的所存儲(chǔ)拓?fù)浔硎具M(jìn)行比較以確定所述移動(dòng)臺(tái)的候選位置的裝置。
[0008]在又其它實(shí)施方案中，一種設(shè)備可包括:一或多個(gè)處理單元，其經(jīng)配置以:從建筑物的室內(nèi)部分的圖像提取線性特征，所述圖像由移動(dòng)臺(tái)處的相機(jī)俘獲；至少部分基于所述圖像中的所述線性特征的位置或數(shù)量確定所述室內(nèi)部分的拓?fù)浔硎?；以及將所述拓?fù)浔硎九c所述建筑物的所存儲(chǔ)拓?fù)浔硎具M(jìn)行比較以確定所述移動(dòng)臺(tái)的候選位置。
[0009]在又其它實(shí)施方案中，一種非暫時(shí)性存儲(chǔ)媒體可包括存儲(chǔ)于其上的機(jī)器可讀指令，所述機(jī)器可讀指令可由專用計(jì)算裝置執(zhí)行以:從建筑物的室內(nèi)部分的圖像提取線性特征，所述圖像由移動(dòng)臺(tái)處的相機(jī)俘獲；至少部分基于所述圖像中的所述線性特征的位置或數(shù)量確定所述室內(nèi)部分的拓?fù)浔硎荆灰约皩⑺鐾負(fù)浔硎九c所述建筑物的所存儲(chǔ)拓?fù)浔硎具M(jìn)行比較以確定所述移動(dòng)臺(tái)的候選位置。
[0010]在一些實(shí)施例中，一種方法可包括:獲得區(qū)域的至少一區(qū)的在移動(dòng)裝置處俘獲的圖像，基于所述圖像確定所述區(qū)中的門道的數(shù)量或位置，將所確定的數(shù)量或位置與所述區(qū)域的至少一部分的拓?fù)溥M(jìn)行比較，以及至少部分基于所述比較確定所述區(qū)域內(nèi)的所述區(qū)的潛在位置。在一些實(shí)施例中，確定所述門道是基于所述圖像內(nèi)的近似平行線。在一些實(shí)施例中，所述區(qū)包括走廊，且所述比較包括將所述走廊的每一側(cè)上的一定量的門道與所述拓?fù)溥M(jìn)行比較。在一些實(shí)施例中，所述確定包括基于圖像中的線性特征確定消失點(diǎn)，且所述走廊的每一側(cè)上的門的所確定數(shù)量是至少部分基于所確定的消失點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，所述門道包括對(duì)封閉區(qū)域的入口或相交的走廊。在一些實(shí)施例中，所述比較是基于門道的所確定位置之間的距離。在一些實(shí)施例中，可確定多個(gè)潛在位置，且基于所述多個(gè)潛在位置以及來(lái)自在移動(dòng)裝置處除用以俘獲圖像的傳感器外的一或多個(gè)傳感器的測(cè)量值而確定估計(jì)位置。
【附圖說(shuō)明】
[0011]將參考隨后的圖式描述非限制性和非詳盡的特征，其中相同的參考標(biāo)號(hào)是指貫穿各種圖式的相同的部分。
[0012]圖1是說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施方案的含有移動(dòng)臺(tái)的系統(tǒng)的特定特征的系統(tǒng)圖。
[0013]圖2是根據(jù)一實(shí)施方案的建筑物中的走廊的圖像。
[0014]圖3是根據(jù)一實(shí)施方案的走廊的圖像，所述圖像包含突出顯示的線性特征。
[0015]圖4是根據(jù)一實(shí)施方案的建筑物的室內(nèi)部分的拓?fù)浔聿弧?br>[0016]圖5是根據(jù)一實(shí)施方案的包含走廊、廊道或房間的拓?fù)浔硎镜慕ㄖ锏臉菍拥牡貓D。
[0017]圖6是說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施方案的用于確定建筑物中的移動(dòng)臺(tái)的位置的過(guò)程的流程圖。
[0018]圖7是說(shuō)明根據(jù)一實(shí)施方案的用于解決建筑物中的移動(dòng)臺(tái)的一個(gè)以上可能位置的沖突的過(guò)程的流程圖。
[0019]圖8是說(shuō)明根據(jù)另一實(shí)施方案的用于確定建筑物中的移動(dòng)臺(tái)的位置的過(guò)程的流程圖。
[0020]圖9是根據(jù)一實(shí)施方案的說(shuō)明示范性移動(dòng)臺(tái)的示意性框圖。
[0021]圖10是實(shí)例計(jì)算平臺(tái)的示意性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]貫穿本說(shuō)明書(shū)對(duì)“一個(gè)實(shí)例”、“一個(gè)特征”、“一實(shí)例”或“一個(gè)特征”的參考意味著結(jié)合所述特征和/或?qū)嵗枋龅奶囟ㄌ卣鳌⒔Y(jié)構(gòu)或特性包含于至少一個(gè)特征和/或?qū)嵗?。因此，短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)例中”、“一實(shí)例”、“在一個(gè)特征中”或“一特征”貫穿本說(shuō)明書(shū)在各處的出現(xiàn)不一定全部參考同一特征和/或?qū)嵗?。此外，所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可在一或多個(gè)實(shí)例和/或特征中組合。
[0023]如本文所使用，移動(dòng)臺(tái)(MS)指代例如以下裝置:蜂窩式或其它無(wú)線通信裝置、個(gè)人通信系統(tǒng)(PCS)裝置、個(gè)人導(dǎo)航裝置、個(gè)人信息管理器(PM)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)或能夠接收無(wú)線通信的其它合適的移動(dòng)臺(tái)。術(shù)語(yǔ)“移動(dòng)臺(tái)”也希望包含(例如)通過(guò)短程無(wú)線、紅外線、有線連接或其它連接與個(gè)人導(dǎo)航裝置(PND)通信的裝置，而不管裝置處或PND處是否發(fā)生衛(wèi)星信號(hào)接收、輔助數(shù)據(jù)接收和/或位置相關(guān)處理。而且，“移動(dòng)臺(tái)”希望包含所有裝置，包含無(wú)線通信裝置、計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)等，其能夠(例如)經(jīng)由因特網(wǎng)、WiFi或其它網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器通信，并且不管是在裝置處、服務(wù)器處還是在與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)聯(lián)的另一裝置處發(fā)生衛(wèi)星信號(hào)接收、輔助數(shù)據(jù)接收及/或位置相關(guān)處理。以上的任何可操作組合也被視為“移動(dòng)臺(tái)”。在一些實(shí)施例中，移動(dòng)臺(tái)包括省略用于無(wú)線通信的組件和/或功能性的裝置。
[0024]本文中描述了可在一或多個(gè)基于陸地的計(jì)算平臺(tái)或移動(dòng)臺(tái)(MS)或其組合中實(shí)施以獲得MS的定位或確定圖像中俘獲的區(qū)域的位置的各種技術(shù)。確切地說(shuō)，舉例來(lái)說(shuō)，此些技術(shù)可用以獲得其中無(wú)線信號(hào)衰減或不可用的環(huán)境中的室內(nèi)定位。(例如)如下文所描述的來(lái)自基于陸地的接入點(diǎn)(AP)發(fā)射器的無(wú)線電熱圖和無(wú)線信號(hào)可包括定位輔助信息以使MS能夠估計(jì)其位置。然而，在室內(nèi)環(huán)境中，來(lái)自AP發(fā)射器的此些無(wú)線信號(hào)可能不可用于位于室內(nèi)的MS，其中建筑物結(jié)構(gòu)(例如，墻壁、地板等)可衰減或阻擋無(wú)線信號(hào)到達(dá)所述MS。類似地，來(lái)自用于全球定位系統(tǒng)導(dǎo)航的衛(wèi)星的無(wú)線信號(hào)也可能不可用于室內(nèi)的接收器。
[0025]在一個(gè)實(shí)施方案中，獲得MS的定位可涉及俘獲特定三維對(duì)象的圖像且從所述圖像提取三維特征。此些提取的三維特征可與地圖或可路由性圖表上的二維特征相關(guān)。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)執(zhí)行此相關(guān)，可做出關(guān)于特定三維對(duì)象在地圖上可位于何處的確定。例如走廊等室內(nèi)空間的三維特征可包含許多門、門道、樓梯、門廳燈、墻壁拐角、地板或天花板瓦片等。換句話說(shuō)，室內(nèi)空間的此些三維特征可包含可通過(guò)地圖識(shí)別的許多對(duì)象中的任一者。因此，三維特征可進(jìn)一步包含辦公空間小室結(jié)構(gòu)或辦公空間中的陳設(shè)，其可在例如地圖中詳細(xì)說(shuō)明。
[0026]在一實(shí)施方案中，通過(guò)涉及從由所俘獲圖像中的對(duì)象的邊緣形成的線、曲線或其它形狀識(shí)別或推斷三維對(duì)象的形狀或大小的過(guò)程，可從圖像提取三維特征。舉例來(lái)說(shuō)，門道的俘獲圖像可包含形成對(duì)應(yīng)于所述門道的邊緣的矩形的線。相反地，則可做出圖像中的矩形可尤其對(duì)應(yīng)于門道的推斷。在另一個(gè)實(shí)例中，在從一角度(例如，相對(duì)于門道的平面)俘獲門道的圖像的情況下，所述圖像可包含形成對(duì)應(yīng)于所述門道的邊緣的梯形的線。相反地，則可做出圖像中的梯形可尤其對(duì)應(yīng)于門道的推斷。在一個(gè)實(shí)施方案中，涉及從由所俘獲圖像中的對(duì)象的邊緣形成的線識(shí)別或推斷三維對(duì)象的形狀或大小的過(guò)程可由例如處理器執(zhí)行代碼來(lái)執(zhí)行。此處理器可例如位于與相機(jī)位于同一地點(diǎn)的MS處或可與MS無(wú)線通信的基于陸地的服務(wù)器處。
[0027]在一實(shí)施方案中，如上所提到，圖像可包含彼此成各種角度的多個(gè)不同大小的線、曲線或其它形狀或圖案。(例如)如上文所描述的過(guò)程可用以至少部分基于所述多個(gè)此些不同大小的線、曲線或其它形狀或圖案來(lái)推斷(例如，提取)多個(gè)三維特征。舉例來(lái)說(shuō)，圖像中的多個(gè)不同大小的線、曲線或其它形狀或圖案可允許圖像是在左邊有兩個(gè)門且右邊有三個(gè)門的走廊的圖像的推斷。地圖可識(shí)別此走廊的一或多個(gè)候選。因此，可做出所述圖像是在候選位置中的任一者處俘獲(例如，俘獲所述圖像的相機(jī)的位置)的確定。在相機(jī)附近獲取的圖像或其它信息的進(jìn)一步細(xì)節(jié)可允許消除除一個(gè)以外其余所有候選位置以使得可確定唯一位置。
[0028]如上文所描述，(例如)室內(nèi)空間的經(jīng)提取三維特征可至少部分基于室內(nèi)空間的所俘獲圖像中的線性特征或其它形狀的數(shù)目或布置。因?yàn)榇诵┚€性或其它形狀特征的數(shù)目或布置可對(duì)特定室內(nèi)空間唯一，所以所述室內(nèi)空間的一或多個(gè)提取的三維特征可充當(dāng)“指紋”以識(shí)別特定室內(nèi)空間。舉例來(lái)說(shuō)，在俘獲特定室內(nèi)空間的圖像之后，MS可提取所述特定室內(nèi)空間的三維特征。MS可隨后將特定室內(nèi)空間的所提取三維特征與由包含所述特定室內(nèi)空間的數(shù)字地圖覆蓋的多個(gè)室內(nèi)空間的許多存儲(chǔ)的拓?fù)浔硎具M(jìn)行比較。此處，“拓?fù)浔硎尽笨砂ū硎緦?duì)應(yīng)于室內(nèi)空間的特征的線、線段、曲線、圖案或符號(hào)的特定幾何布置的任何信息、數(shù)據(jù)、數(shù)字電子信號(hào)和/或其它表示。在一特定實(shí)例中，在(走廊的所俘獲圖像中)左邊有兩個(gè)門且右邊有一個(gè)門的走廊的拓?fù)浔硎究砂ū硎舅鲎呃取⑺鲩T和所述門的相對(duì)位置的數(shù)字電子信號(hào)。
[0029]確定特定室內(nèi)空間的所提取三維特征與數(shù)字地圖中室內(nèi)空間的所存儲(chǔ)拓?fù)浔硎局g的匹配可允許MS確定特定室內(nèi)空間的位置。因此，在位于特定室內(nèi)空間中時(shí)已俘獲圖像的MS可確定其位置。在此上下文中，術(shù)語(yǔ)“匹配”指代將特定室內(nèi)空間的所提取三維特征的至少一些特征或特性的相似性與至少一個(gè)拓?fù)浔硎具M(jìn)行比較。當(dāng)然，拓?fù)浔硎镜拇诵┘?xì)節(jié)僅是實(shí)例，且所主張的標(biāo)的物不限于此。
[0030]在另一實(shí)施方案中，從圖像提取的三維特征可視為包括圖像中的特征的二維表示，但所主張的標(biāo)的物不限于此。因此，如上文實(shí)例描述，門道的圖像的二維表示可包括梯形。圖像可包括對(duì)應(yīng)于所述圖像中俘獲的多個(gè)三維特征的多個(gè)二維表示。在此情況下，二維表示可在所述圖像相對(duì)于彼此布置于特定位置。舉例來(lái)說(shuō)，室內(nèi)空間的圖像可包括對(duì)應(yīng)于走廊右側(cè)上的特定數(shù)目的門道和走廊左側(cè)上的特定數(shù)目的門道的多個(gè)二維表示。門道的此些二維表示可至少部分基于三維室內(nèi)空間中門的布置而在圖像中相對(duì)于彼此布置于特定位置。在一實(shí)施方案中，室內(nèi)空間的三維特征的任何數(shù)目的二維表示可以大體上線性方式布置。舉例來(lái)說(shuō)，如上所提到，門道的二維表示可包括梯形。在此情況下，所述梯形可包含對(duì)應(yīng)于門道的頂部邊緣的部分。在走廊的一側(cè)((例如，左側(cè)或右側(cè))上的多個(gè)門道的實(shí)例中，個(gè)別門道的二維表示可包括對(duì)應(yīng)于所述門道的頂部的梯形的一部分。對(duì)應(yīng)于多個(gè)門道的多個(gè)頂部的此些部分可以線布置。在另一個(gè)實(shí)例中，其中圖像中俘獲的地板與圖像中俘獲的墻壁會(huì)合的相交點(diǎn)的二維表示可形成線。類似地，其中圖像中俘獲的天花板與圖像中俘獲的墻壁會(huì)合的相交點(diǎn)的二維表示可形成線。在又另一實(shí)例中，圖像中俘獲的廊道的天花板中的燈的右邊緣或左邊緣的二維表示可以線布置。如下文所解釋，室內(nèi)空間的圖像中俘獲的此些線性特征的線可用以形成所述室內(nèi)空間的拓?fù)浔?