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Visuelle Verfahren fĂĽr ortsbezogene Dienste
Durch die rasante Entwicklung und Verbreitung mobiler Endgeräte, wie z.B. Smartphones, Tablets und Wearables, ist die Anzahl ortsbezogener Dienste in den letzten Jahren enorm angestiegen.
Die Positionsbestimmung des Nutzers ist für solche Dienste zwingend notwendig. Funkbasierte Verfahren wie zum Beispiel GPS oder WLAN ermöglichen die Lokalisierung des Nutzers.
Trotz der hohen Genauigkeit und der stetigen Weiterentwicklung der Verfahren haben diese Technologien ihre Grenzen und stehen nicht immer zur Verfügung, weshalb andere Lösungen unterstützend oder als Alternative zum Einsatz kommen müssen.
Optische Sensoren, speziell Kamerasensoren oder sogenannte Actioncams, bieten hierfĂĽr eine Alternative an.
Die Kombination aus hochauflösenden Kameras und der Leistungsfähigkeit mobiler Endgeräte bietet die Möglichkeit Methoden zur Positionsbestimmung und Aktivitätserkennung zu realisieren.
Obwohl bereits heute einige visuelle Verfahren fĂĽr ortsbezogene Dienste genutzt werden, steckt die Entwicklung auf diesem Gebiet immer noch in den Kinderschuhen.
Daher werden in der vorliegenden Arbeit neuartige und erweiterte visuelle Verfahren zur Positionsbestimmung und Aktivitätserkennung vorgestellt, welche rein auf der Kamera mobiler Endgeräte basierend umgesetzt werden.
DafĂĽr werden markante visuelle Merkmale aus Bildsequenzen extrahiert und fĂĽr die Bestimmung der relativen und absoluten Position verwendet.
Zusätzlich werden die selben markanten Merkmale zur Bestimmung der aktuellen Aktivität eines Nutzers genutzt.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zum effizienten Vergleich von Bildinformationen vorgestellt.
Dazu wird ein Prozess entwickelt, der aus mehreren Vergleichsstufen besteht.
Ă„hnlich wie bei einem Siebverfahren werden dabei stufenweise falsche Bilder aussortiert.
Ziel ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das fotografierte Bildsequenzen von Objekten oder ganzen Standorten in kĂĽrzester Zeit eindeutig wieder erkennen kann.
AnschlieĂźend werden drei neue Erweiterungen fĂĽr ein visuelles Positionierungssystem, namens MoViPS, vorgestellt.
Diese Erweiterungen sollen das System fĂĽr einen Echtzeitbetrieb nutzbar machen.
Zwei Erweiterungen verkĂĽrzen allgemein die Antwortzeit und machen gleichzeitig den gesamten Prozess effizienter und robuster.
Die dritte Erweiterung verbessert das bestehende Positionskorrekturverfahren aus MoViPS.
Im letzten Teil dieser Arbeit wird ein Verfahren der visuellen Odometrie vorgestellt, das auf Basis eines Kamerasensors funktioniert, der aus der Ego-Perspektive einer Person aufzeichnet.
Anders als bekannte State-of-the-Art-Verfahren basiert das Verfahren auf einem visuellen Schrittzähler und einem visuellen Kompass. Zusätzlich wird eine visuelle Aktivitätserkennung vorgestellt.
Mit Hilfe der Eigenschaften markanter Merkmale, die aus einer Bildsequenz extrahiert werden, können Schritte sowie Aktivitäten erkannt werden.
Die Beiträge der vorliegenden Arbeit liefern somit wichtige Grundbausteine für die Entwicklung und Erweiterung visueller Positionierungssysteme. Sie bieten zusätzlich visuelle Verfahren für ortsbezogene Dienste an, die die einfache Position und Aktivitäten eines Nutzers bestimmen können.Due to rapid development and wide distribution of mobile devices, such as Smartphones, tablets and wearables, the number of location-based services has increased enormously in recent years.
For such services the position of a user is mandatory. Therefore wireless technologies and systems like e.g. GPS or WiFi are used for location determination.
Despite high accuracy and continuous development these systems come with limitations like restricted availability. In order to compensate these restrictions, other technologies like optical sensors, especially camera sensors or so-called Actioncams are used as alternative or supportive systems.
The combination of high-resolution cameras and the performance of mobile devices allow position determination and activity analysis.
Although location-based services already make use of visual methods, development in this field is still in its infancy.
This dissertation presents novel and advanced visual methods for localization determination and activity analysis based on mobile device cameras.
Prominent visual features extracted from image sequences provide the basis for this kind of relative and absolute positioning and actvity determination.
This work reveals a method for efficient comparison of image information.
For this purpose a process is developed, which consists of several comparison steps to remove false images similary to a sieve filter.
The aim is to develop a method that can clearly recognize photographed image sequences of objects or entire locations in a very short time.
Subsequently three new extensions for a visual positioning system, called MoVIPS, are presented.
Two of these extensions in general reduce response time and increase process efficiency and robustness.
The third extension improves the existing positions correction method of MoVIPS.
The last part of this work presents a camera sensor based method of visual odometry which records from first person perspective.
Unlike known state-of-the-art methods, this method uses visual step counting and a visual compass.
In addition, a visual activity detection is presented.
Using the properties of prominent visual features that are extracted from an image sequence, steps and activities can be detected.
The contributions of this work provides important foundations for the development and expansion of visual positioning systems.
They also offer a visual method for location-based services that can determine the simple position and activities of a user
Evolution of Indoor Positioning Technologies: A Survey
Indoor positioning systems (IPS) use sensors and communication technologies to locate objects in indoor environments. IPS are attracting scientific and enterprise interest because there is a big market opportunity for applying these technologies. There are many previous surveys on indoor positioning systems; however, most of them lack a solid classification scheme that would structurally map a wide field such as IPS, or omit several key technologies or have a limited perspective; finally, surveys rapidly become obsolete in an area as dynamic as IPS. The goal of this paper is to provide a technological perspective of indoor positioning systems, comprising a wide range of technologies and approaches. Further, we classify the existing approaches in a structure in order to guide the review and discussion of the different approaches. Finally, we present a comparison of indoor positioning approaches and present the evolution and trends that we foresee