Ubiquitous positioning is considered to be a highly demanding application for today’s Location Based Services (LBS). While satellite-based navigation has achieved great advances in the past few decades, positioning and navigation in indoor scenarios and deep urban areas has remained a challenging topic of substantial research interest. Various strategies have been adopted to fill this gap, within which vision-based methods have attracted growing attention due to the widespread use of cameras on mobile devices. However, current vision-based methods using image processing have yet to revealed their full potential for navigation applications and are insufficient in many aspects. Therefore in this paper, we present a hybrid image-based positioning system that is intended to provide seamless position solution in six degrees of freedom (6DoF) for location-based services in both outdoor and indoor environments. It mainly uses visual sensor input to match with geo-referenced images for image-based positioning resolution, and also takes advantage of multiple onboard sensors, including the built-in GPS receiver and digital compass to assist visual methods. Experiments demonstrate that such a system can greatly improve the position accuracy for areas where the GPS signal is negatively affected (such as in urban canyons), and it also provides excellent position accuracy for indoor environments

چکیده

تعیین موقعیت در همه جا برای سرویس های مبتنی بر محل (LBS) امروزی بسیارر کاربرد است. ناوبری مبتنی بر ماهواره در چند دهه ی گذشته پیشرفت های زیادی داشته است، تعیین موقعیت و ناوبری در مکان های سربسته ونواحی شهری یک موضوع چالش برانگیز در تحقیقات باقی مانده است که استراتژی های مختلفی بر اساس روش های بینایی به دلیل استفاده ی گسترده از دوربین ها بر روی دستگاه های موبایل، برای آن مورد توجه قرار گرفته است. اگر چه روش های فعلی مبتنی بر بینایی که از پردازش تصویر استفاده می کنند، هنوز برای کاربردهای ناوبری کامل نیستند و در بسیاری از موارد ناکافی هستند. بنابراین، در این مقاله یک سیستم تعیین موقعیت هیبرید مبتنی بر تصویر ارائه می دهیم که هدف آن فراهم کردن تعیین محل دقیق با شش درجه ی آزادی برای سرویس های مبتنی بر مکان، در محیط های باز و سربسته است. این سیستم عمدتا از ورودی سنسور بینایی برای تطبیق با تصاویر مرجع جغرافیایی برای تعیین موقعیت مبتنی بر تصاویر استفاده می کند، و می تواند از چند سنسور، از جمله گیرنده ی GPS و قطب نمای دیجیتال برای کمک به روش های بینایی بهره بگیرد. آزمایشات نشان می دهند که برای نواحی ای که سیگنال GPS دچار اختلال می شود (مثلا در تنگه های شهری)، چنین سیستمی می تواند دقت تعیین موقعیت را به میزان زیادی بهبود دهد و برای محیط های سربسته هم دقت بسیار بالایی دارد.

1-مقدمه

تعیین موقعیت در همه جا برای سرویس های مبتنی بر مکان امروزی، هدف اصلی در نظر گرفته می شود. در حالیکه ناوبری مبتنی بر ماهواره در چند دهه ی اخیر پیشرفت های زیادی داشته است و برای کاربردهای نظامی و شهری مورد استفاده قرار گرفته است، تعیین موقعیت و ناوبری در نواحی ای که GPS دچار اختلال می شود، یک مساله ی حل نشده باقی مانده است و در نتیجه توجه زیادی به خود جلب کرده است. موجود بودن تصاویر هوایی فراوان از بخش های بزرگی از سطح زمین تحت شرایط و زوایای مختلف، امکان تحقیقات بینایی ماشین و کاربردهای عملی در این زمینه را فراهم کرده است [1]. باور ما بر این است که تصاویر برای تحقیق در زمینه ی ناوبری و سرویس های مبتنی بر مکان هم فرصت های زیادی فراهم کردند. از اوایل قرن حاضر استفاده از تصاویر به همراه سنسورهای بینایی برای اهداف ناوبری و تعیین موقعیت بررسی شده است و از بسیاری از روش های دیگر بهتر است چرا که می توان از آن هم در محیط های سربسته استفاده کرد هم در محیط های باز...