三维实景可视化室内定位导航技术

较好地体现了当前室内定位导航的现状与最新发展。本书深入浅出地介绍了三维实景视觉室内定位的相关内容。全书共14 章，第1～6 章首先对图像、照相机、全局特征和局部特征等重要概念进行了介绍和定义，然后进阶地介绍了图像特征点求解及特征匹配的方法；第7～9 章首先介绍了几何变换的定义和方法及照相机位置的求解方法，然后重点介绍了利用SLAM 技术进行室内定位与建图的原理和方法；第10～14 章主要介绍了图像拼接、点云、可视化建图、语义标注、语义建图等内容，通过这些技术手段，可以进一步提高定位和建图的质量与效果。从第3 章开始，后续各章均有一节实践供读者学习和尝试。

马琳，博士，副教授，博士生导师。主要学术研究方向为室内定位导航技术。发表学术论文100余篇，获得授权专利70余项；获得黑龙江省科学技术奖（发明）二等奖3项；主持国家自然科学基金3项，以及多项省部级和横向项目；参与2项国家863计划、4项国家自然科学基金、4项国家重大科技专项以及若干省部级项目和横向项目。讲授本科生、硕士研究生、博士研究生课程共计5门，发表教学论文3篇，省部级教改立项2项、校级教改项目1项；获校级教学奖1项。出版专著、译著2部。培养本硕博学生50余人，外国留学生1人。

第1 章 绪论 ……………………………………………………………………………………………………………… 1
1.1 室内定位系统概述 ……………………………………………………………………………………….. 1
1.1.1 室内定位系统的发展历史 ………………………………………………………………….. 1
1.1.2 主流室内定位技术 …………………………………………………………………………….. 2
1.2 计算机视觉 ………………………………………………………………………………………………….. 6
1.2.1 计算机视觉简介 ………………………………………………………………………………… 6
1.2.2 计算机视觉的应用方向 ……………………………………………………………………… 7
1.3 本书架构 ……………………………………………………………………………………………………… 9
第2 章 图像的基本概念 ………………………………………………………………………………………….. 10
2.1 图像与视频 ………………………………………………………………………………………………… 10
2.1.1 GIF …………………………………………………………………………………………………. 10
2.1.2 PNG ………………………………………………………………………………………………… 11
2.1.3 BMP ……………………………………………………………………………………………….. 12
2.1.4 JPEG ……………………………………………………………………………………………….. 14
2.1.5 H.264 ………………………………………………………………………………………………. 19
2.2 图像的数学表征 …………………………………………………………………………………………. 20
2.2.1 图像基本模型 ………………………………………………………………………………….. 20
2.2.2 图像数字化 ……………………………………………………………………………………… 21
2.2.3 数字图像表示 ………………………………………………………………………………….. 22
2.3 数字图像性质 …………………………………………………………………………………………….. 23
2.3.1 距离度量与距离变换 ……………………………………………………………………….. 23
2.3.2 像素邻接性和区域性质 ……………………………………………………………………. 25
2.3.3 拓扑性质 …………………………………………………………………………………………. 28
2.4 彩色图像 ……………………………………………………………………………………………………. 28
2.4.1 彩色基础 …………………………………………………………………………………………. 28
2.4.2 RGB 彩色模型 …………………………………………………………………………………. 30
2.4.3 灰度图像 …………………………………………………………………………………………. 31
2.5 深度图像 ……………………………………………………………………………………………………. 31
2.5.1 深度图像概念 ………………………………………………………………………………….. 31
2.5.2 深度图像的获取 ………………………………………………………………………………. 32
2.6 数字图像的采集 …………………………………………………………………………………………. 33
2.6.1 采集装置 …………………………………………………………………………………………. 33
2.6.2 性能指标 …………………………………………………………………………………………. 35
2.6.3 采集模型 …………………………………………………………………………………………. 35
2.6.4 成像方式 …………………………………………………………………………………………. 36
第3 章 照相机与照相机参数 …………………………………………………………………………………… 38
3.1 照相机种类 ………………………………………………………………………………………………… 38
3.1.1 单目照相机 ……………………………………………………………………………………… 38
3.1.2 双目照相机 ……………………………………………………………………………………… 40
3.1.3 深度照相机 ……………………………………………………………………………………… 42
3.1.4 鱼眼照相机 ……………………………………………………………………………………… 43
3.2 照相机参数 ………………………………………………………………………………………………… 44
3.2.1 旋转与平移 ……………………………………………………………………………………… 44
3.2.2 照相机标定 ……………………………………………………………………………………… 47
3.3 镜头畸变 ……………………………………………………………………………………………………. 48
3.4 实践：计算机图像处理 ………………………………………………………………………………. 50
3.4.1 OpenCV 的使用……………………………………………………………………………….. 50
3.4.2 图像畸变纠正 ………………………………………………………………………………….. 52
第4 章 图像全局特征 ……………………………………………………………………………………………… 55
4.1 概述 …………………………………………………………………………………………………………… 55
4.2 颜色特征 ……………………………………………………………………………………………………. 55
4.2.1 HOG 特征 ……………………………………………………………………………………….. 56
4.2.2 哈希特征 …………………………………………………………………………………………. 61
4.2.3 颜色矩 …………………………………………………………………………………………….. 64
4.2.4 颜色相关图 ……………………………………………………………………………………… 65
4.3 纹理特征 ……………………………………………………………………………………………………. 65
4.3.1 小波变换 …………………………………………………………………………………………. 66
4.3.2 Gabor 变换 ………………………………………………………………………………………. 69
4.3.3 Gist 特征 …………………………………………………………………………………………. 74
4.4 实践：全局特征提取 ………………………………………………………………………………….. 75
第5 章 图像局部特征 ……………………………………………………………………………………………… 83
5.1 概述 …………………………………………………………………………………………………………… 83
5.2 Harris 角点 …………………………………………………………………..