CN103366631B - 一种制作室内地图的方法和制作室内地图的装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种制作室内地图的方法和制作室内地图的装置，步骤一，获取室内环境的平面图；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型；步骤二，基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正，以及进行方位校准；步骤三，识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，形成室内地图。不需要采用人工方式对获取的室内地图进行修正，并且不需要基于高精度的GPS卫星图片进行后续制作，而是通过对矢量模型进行透视畸变校正、语义关联以及自动位置配准得到最终的适用于室内导航应用的室内地图。

Description

一种制作室内地图的方法和制作室内地图的装置

技术领域

本发明涉及地图制作技术，特别是指一种制作室内地图的方法和制作室内地图的装置。

背景技术

室内地图是室内导航技术的基础，室内地图现有制作技术主要是基于平面图或者竣工图由人工进行绘制。

现有技术中，参考公开的平面图或者竣工图，人工使用矢量绘图工具制作矢量化的室内地图草图，定义并绘制楼层、功能区、空间单元、参考点(POI)、出入口、通道等地图要素；人工使用GPS定位设备在现场采集多个参考点-例如建筑物出入口、建筑物轮廓角点的位置坐标，通过参考点对室内地图草图进行校正修形，获取室内地图的空间位置坐标，并进行室内外地图的互相配准。

现有技术存在如下问题：人工进行室内地图的矢量化和地图要素的语义建模，效率很低，难以实现大规模制作；人工现场测绘参考点需要较高的人力成本和时间成本；民用GPS定位设备的固有误差(10米～20米)会导致室内地图的几何形变，以及室内外地图的配准出现大的误差，而使用高精度GPS定位设备则会提高成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制作室内地图的方法和制作室内地图的装置，用于解决现有技术中，人工进行室内地图的矢量化和地图要素的语义建模，会导致效率很低，难以实现大规模制作的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种制作室内地图的方法，包括：步骤一，获取室内环境的平面图；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型；步骤二，基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正，以及进行方位校准；步骤三，识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，形成室内地图。

所述的方法，还包括：步骤四，根据所述室内地图的大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图。

所述的方法，对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型，具体包括：采用图像处理和模式识别技术，对所述平面图的边缘线和角点进行检测形成包括线和基本点的所述几何要素；以及，基于颜色和纹理对所述平面图分割后形成包括最终点、线和面的几何要素。

所述的方法，基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正；具体包括：基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点；根据所述参考点求出透视变换参数；根据所述透视变换参数对所述矢量模型进行透视畸变校正。

所述的方法，识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，具体包括：采用图像处理、文字识别和模板匹配技术，识别所述平面图中的图例和文字；利用所述透视变换参数，将识别出的所述图例和文字赋予经过透视畸变校正的所述矢量化模型中的几何要素。

所述的方法，自动位置配准，形成室内地图，具体包括：在所述室内环境的初始地图上选择具有明显特征的多个参考点；通过所述参考点获得所述室内地图到所述初始地图的几何转换参数；利用所述几何转换参数对所述室内地图进行几何变换，获取所述室内地图的大地空间位置坐标，将所述室内地图配准到所述初始地图为基准的大范围的室内外地图上。

一种制作室内地图的装置，包括：建模单元，用于获取室内环境的平面图；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型；校正单元，用于基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正，以及进行方位校准；语义关联单元，用于识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，形成室内地图。

所述的装置，还包括：配准单元，用于根据所述室内地图的大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图；所述建模单元包括：识别模块，用于采用图像处理和模式识别技术，对所述平面图的边缘线和角点进行检测；分割模块，用于基于颜色和纹理对所述平面图进行分割形成点、线和面。

所述的装置，所述语义关联单元包括：图文识别模块，用于采用图像处理、文字识别和模板匹配技术，识别所述平面图中的图例和文字；变换模块，用于利用所述透视变换参数，将识别出的所述图例和文字赋予经过透视畸变校正的所述矢量化模型中的几何要素。

所述的装置，所述配准单元包括：参考点模块，用于在所述初始地图上选择具有明显特征的多个参考点；通过所述参考点获得所述室内地图到所述初始地图的几何转换参数；几何转换模块，用于利用所述几何转换参数对所述室内地图进行几何变换，获取所述室内地图的大地空间位置坐标；地图嵌入模块，用于根据所述大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：不需要采用人工方式对获取的室内地图进行修正，并且不需要基于高精度的GPS卫星图片进行后续制作，而是通过对矢量模型进行透视畸变校正、语义关联以及自动位置配准得到最终的适用于室内导航应用的室内地图。

附图说明

图1表示一种制作室内地图的方法流程示意图；

图2表示对平面图进行矢量化的原理示意图；

图3表示对平面图进行透视畸变校正的原理示意图；

图4表示自动位置配准的原理示意图；

图5表示一种制作室内地图的装置结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种制作室内地图的方法，如图1所示，包括：

步骤101，获取室内环境的平面图；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型；

步骤102，基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正，以及进行方位校准；

步骤103，识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，形成室内地图。

应用本发明实施例提供的技术方案，不需要采用人工方式对获取的室内地图进行修正，不需要基于高精度的GPS卫星图片进行后续制作，而是通过对矢量模型进行透视畸变校正、语义关联以及自动位置配准得到最终的适用于室内导航应用的室内地图。

在一个优选实施例中，获取室内环境的平面图，具体包括：

根据室内环境的初始地图获取所述平面图；且所述平面图的分辨率大于等于第一像素阈值，文字清晰可辨。

若第一像素阈值是1600像素*1200像素的分辨率，则平面图的分辨率应当大于或者等于1600像素*1200像素，图像中的文字清晰可辨。初始地图是指室内环境的最为原始的地图，其中的建筑物可以是带有阴影的，以及呈现3D效果。

在一个优选实施例中，还包括：步骤四，根据所述室内地图的大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图。

在一个优选实施例中，如图2所示，初始地图中包括多个建筑物的二维图像或者有投影效果的图像；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型，具体包括：

采用图像处理和模式识别技术，对所述平面图的边缘线和角点进行检测形成包括线和基本点的所述几何要素；

以及，基于颜色和纹理对所述平面图分割后形成包括最终点、线和面的几何要素。

在一个应用场景中，采用图像处理和模式识别技术，对所述平面图中的建筑物的二维图像的轮廓所包含的边缘线和角点进行检测，即从建筑物的二维图像中提取其轮廓所包含的边缘线和角点，边缘线和角点是几何要素的一部分。

在一个优选实施例中，如图3所示，基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正；具体包括：

基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点；

根据所述参考点求出透视变换参数；

根据所述透视变换参数对所述矢量模型进行透视畸变校正。

透视畸变，又称透视倾斜，随着被摄体距离镜头的远近不同，其呈现的大小也不同，被摄体的近景会被拍得很大，远景会被拍得很小；这会造成矩形畸变成为梯形的透视效果。本发明实施例中，根据先验知识与参考点，可以对畸变后的图形-例如梯形进行逆变换，还原成原来的实际形状-例如矩形。

在一个应用场景中，如图3所示，基于先验知识对矢量模型选取多个参考点，对矢量模型进行透视畸变校正；具体包括：

基于先验知识-屋角是直角、房屋的平行边缘线，选取多个参考点，求出透视变换参数，根据透视变换参数对矢量模型的几何要素进行透视畸变校正。

在一个优选实施例中，进行方位校准，具体是正北方向的校准。

在一个优选实施例中，识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例和文字建立语义关联，具体包括：

采用图像处理、文字识别和模板匹配技术，识别平面图中的图例和文字；

将识别出的所述图例和文字，利用所述透视变换参数标识在赋予经过透视畸变校正的所述矢量化模型中的几何要素上。

在一个应用场景中，采用图像处理、文字识别-中英文拼音识别、横向/纵向文字识别等，采用模板匹配技术自动识别室内平面图像中的通道、文字-例如楼层、商户和功能区的名称等，以及图例-例如扶梯、电梯、楼梯、出入口、卫生间、停车场、ATM和收银台等。

采用自动与人工相结合的方式，利用所述透视变换参数，将识别出的图例和文字与经过透视畸变校正的矢量模型之间建立位置关联；

将识别出的文字与矢量化模型之间建立语义关联，对点、线和面等几何要素赋予POI、出入口、通道、空间单元、功能分区等各种地图属性。

在一个优选实施例中，如图4所示，根据所述室内地图的大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图，具体包括：

在室内环境的初始地图上选择具有明显特征的多个参考点；

通过所述参考点获得所述室内地图到所述初始地图的几何转换参数；

利用几何转换参数对所述室内地图进行几何变换，获取所述室内地图的大地空间位置坐标-例如WGS84坐标，将所述室内地图配准到所述初始地图为基准的大范围的室内外地图上。

大范围的室内外地图根据大地空间位置坐标-例如WGS84坐标安排该室内地图在大范围的室内外地图上的位置。其中，当前处理的室内地图显示在图4中的放大部分。

大范围的室内外地图是可以作为成品被使用和交易的室内地图。

应用各个实施例提供的技术，基于公开的室内平面图完成室内地图的数字化，能够进行高效率、低成本地制作大范围的室内地图；基于已有的2D导航地图和卫星影像等初始地图进行室内地图的校正以及室内外地图的配准，高效地解决了室内地图的配准和形变问题。

本发明实施例提供一种制作室内地图的装置，如图5所示，包括：

建模单元501，用于获取室内环境的平面图；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型；

校正单元502，用于基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正，以及进行方位校准；

语义关联单元503，用于识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，形成室内地图。

在一个优选实施例中，还包括：

配准单元504，用于根据所述室内地图的大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图。

在一个优选实施例中，建模单元501包括：

识别模块，用于采用图像处理和模式识别技术，对所述平面图的边缘线和角点进行检测；

分割模块，用于基于颜色和纹理对所述平面图进行分割形成点、线和面。

在一个优选实施例中，语义关联单元503包括：

图文识别模块，用于采用图像处理、文字识别和模板匹配技术，识别所述平面图中的图例和文字；

变换模块，用于利用所述透视变换参数，将识别出的所述图例和文字赋予经过透视畸变校正的所述矢量化模型中的几何要素。

在一个优选实施例中，配准单元504包括：

参考点模块，用于在所述初始地图上选择具有明显特征的多个参考点；

通过所述参考点获得所述室内地图到所述初始地图的几何转换参数；

几何转换模块，用于利用所述几何转换参数对所述室内地图进行几何变换，获取所述室内地图的空间位置坐标，

地图嵌入模块，用于将所述室内地图配准到所述初始地图为基准的大范围的室内外地图上。

采用本方案之后的优势是：利用图像处理和模式识别技术，自动生成室内地图对应的矢量模型，因而效率远高于基于人工制作室内地图的现有技术；基于室内环境的公开的平面图完成室内地图的数字化，基于已有的2D导航地图和卫星影像进行室内地图的校正以及室内外地图的配准；无需现场测绘参考点，无需采用高精度GPS定位设备，缩短了制作周期，节省了人工成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种制作室内地图的方法，其特征在于，包括：

步骤一，获取室内环境的平面图；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型；

步骤二，基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正，以及进行方位校准；

步骤三，识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，形成室内地图；

步骤四，根据所述室内地图的大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图；包括：在所述室内环境的初始地图上选择具有明显特征的多个参考点；通过所述参考点获得所述室内地图到所述初始地图的几何转换参数；利用所述几何转换参数对所述室内地图进行几何变换，获取所述室内地图的大地空间位置坐标，将所述室内地图配准到所述初始地图为基准的大范围的室内外地图上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型，具体包括：

采用图像处理和模式识别技术，对所述平面图的边缘线和角点进行检测形成包括线和基本点的所述几何要素；

以及，基于颜色和纹理对所述平面图分割后形成包括最终点、线和面的几何要素。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正；具体包括：

基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点；

根据所述参考点求出透视变换参数；

根据所述透视变换参数对所述矢量模型进行透视畸变校正。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，具体包括：

采用图像处理、文字识别和模板匹配技术，识别所述平面图中的图例和文字；

利用所述透视变换参数，将识别出的所述图例和文字赋予经过透视畸变校正的所述矢量化模型中的几何要素。

5.一种制作室内地图的装置，其特征在于，包括：

建模单元，用于获取室内环境的平面图；对所述平面图进行矢量化，形成包含几何要素的矢量模型；

校正单元，用于基于先验知识在所述矢量模型中选取多个参考点，对所述矢量模型进行透视畸变校正，以及进行方位校准；

语义关联单元，用于识别所述平面图中的图例和文字，根据所述图例与文字建立语义关联，形成室内地图；

配准单元，用于根据所述室内地图的大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图，配准单元包括：

参考点模块，用于在初始地图上选择具有明显特征的多个参考点；

通过所述参考点获得所述室内地图到所述初始地图的几何转换参数；

几何转换模块，用于利用所述几何转换参数对所述室内地图进行几何变换，获取所述室内地图的大地空间位置坐标；

地图嵌入模块，用于根据所述大地空间位置坐标，对该室内地图在大范围的室内外地图上进行自动位置配准，形成完整的室内外地图。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述建模单元包括：

识别模块，用于采用图像处理和模式识别技术，对所述平面图的边缘线和角点进行检测；

分割模块，用于基于颜色和纹理对所述平面图进行分割形成点、线和面。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述语义关联单元包括：

图文识别模块，用于采用图像处理、文字识别和模板匹配技术，识别所述平面图中的图例和文字；

变换模块，用于利用所述透视变换参数，将识别出的所述图例和文字赋予经过透视畸变校正的所述矢量化模型中的几何要素。