CN109855628A - 一种室内或楼宇间的定位、导航方法及装置、以及计算机可读写介质和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种室内或楼宇间的定位、导航方法及装置，可为无人驾驶，智慧仓储，智能泊车等场景提供较精确的定位或导航信息，涉及计算机技术领域。本方法的特点是成本较低，定位和导航效率较高、较精确，并且对多数单层室内场景只需进行2D建模就可达到3D建模的同等定位及导航效果。本发明在楼宇间或GPS卫星信号较弱或GPS定位误差受干扰较大的区域也同样适用，并此发明能够在一定程度上避免某些无人驾驶解决方案下，自动驾驶车辆在刚启动时等待超过21秒左右不移动的情况，从而一定程度上提升用户体验。

Description

一种室内或楼宇间的定位、导航方法及装置、以及计算机可读 写介质和电子设备

技术领域

本公开涉及计算机技术领域，具体而言，涉及一种室内或楼宇间的定位、导航方法及装置、以及计算机可读写介质和电子设备。

背景技术

我司在制作无人驾驶解决方案的时候，对汽车自主停入室内停车场进行了规划和研究，但目前基于GPS(GlobalPositioning System)的导航，在室内的信号较弱，并且误差较大，无法满足用户端在室内导航时对定位精度的需求，本发明至少在一定程度上解决了此问题。需要说明的是，在我司实地测试自己的无人驾驶技术方案时，发现在楼宇较密集处也会一定程度上存在GPS信号弱或GPS定位精度降低的情况，此发明也同样适用于此类场景，并且本发明能够在一定程度上避免传闻Waymore等无人驾驶公司的车辆在刚启动时会等待超过21秒不移动的情况。

发明内容

本公开的目的在于提供一种室内或楼宇间的定位方法、导航方法和装置、计算机可读写介质和电子设备，能够至少在一定程度上克服因传统技术的限制或缺陷而导致室内或楼宇间导航系统成本高且精度不佳的问题。且本方法的创新之一是，不一定需要对每个标记区域都构建3D模型，而是在制作目标区域的每个标记信息时，利用各个标记处的通过方向和通过宽度等信息，在用户端将这些信息连接组合成一个路径区域，作为定位、导航等功能的数据依据。

根据本公开的一个方面，提供一种室内或楼宇间的定位方法，包括：制作一个特征标记图片以及相对应的标识ID号所组成的数据库（文档中代号为ImageToID）用来储存、管理和查询特征标记图片，ImageToID数据库分别储存在服务器和用户端；此外还有一个储存各个城市每个室内或楼宇间的标记区域的所有标记信息的数据库（文档中代号为InsideRegion），它以一张数据库表来储存一个标记区域的所有标记信息，每个数据库表的内容包括但不限于：当前标记区域中使用到的特征标记图片的ID，以及每个图片ID所对应的坐标信息和通过信息等数据；InsideRegion数据库主要储存在服务器，用户端可以预先储存一份InsideRegion数据库的拷贝，用户端在实际工作时，会向服务器请求将要导航的标记区域内部会使用到的所有特征标记图片ID以及每个ID对应的坐标等信息，或通过用户端本地存储的之前通过请求得到的数据的时间戳与服务器此标识区数据的时间戳做比较，两者时间戳不同时再从服务器更新相关数据；用户端从当前摄像装备的图像帧中查找本标记区域中可能出现的各个特征标记图片，摄像装备的方向包括但不限于：相对用户端水平面12点方向的朝上、朝左、朝右、30度角朝下，且装备数量足够满足本发明的需要；当从所述摄像装备采集的图像帧中识别出本标记区域应该出现的特征标记图片时，以此特征标记图片对应的ID来从InsideRegion数据库中对应的标记区域表中检索得到与本ID对应的坐标等信息，以此坐标信息为依据来计算用户端当前或某个时间点的位置信息，并根据此标记区域的路径信息来进行路径规划。

根据本公开的一个方面，提供一种室内或楼宇间坐标标记方法，包括：在标记区域内的必要地方添加特征标记图片作为标记，并在标记后确定此特征标记图片的坐标信息、通过朝向和通过的最大高度和宽度等信息，将这些信息录入到InsideRegion数据库中；获取用户端指定摄像设备当前拍摄的图像帧，在特征标记图片出现时能够识别出来，并计算出用户端与特征标记图片的相对位置信息，基于这些信息确定当前用户端的位置信息；根据所述用户端的位置信息和用户设定的目的地位置生成引导路线，以达到导航的目的。

优选地，所述相机图像和特征标记图片的匹配算法，可以根据需要选择或定制合适的图像匹配算法来满足检索需求。

可选地，本方法不一定需要对每个标记区域都进行3D建模，由于在对标识区进行特征标记图片标记的时候，除了收集各个特征标记图片的坐标信息以外，还会添加各个特征标记图片之间的连接路径关系，以及每个特征标记图片所在处的通过方向和通过高度和宽度等信息，用户端基于这些信息可以构建3D路径信息，从而避免在标记时强制每个标记区域都进行3D建模，因为对于多数标记区域，可以根据所有标记只生成水平的2D投影模型，以更高效的完成引导路线寻找过程，当然对复杂立体停车场在必要时也可通过3D建模来处理复杂的路径情况。

可选地，特征标记图片包括但不限于事先制作或采集。

优选地，本发明还会使用相对位置信息来完成从一个特征标记图片标识的位置，到另一个特征标记图片标识的位置的路径规划，从而简化定位和导航过程并保证精度，以及使用每个特征标记图片对应的通过方向和通道高宽信息来约束通过路径。

优选地，在生成所述引导路线后，在行进过程中，会根据服务器事先发送过来的标记区域中特征标记图片的布局信息来预测下一个遇到的特征标记图片，以便加快识别效率。

可选地，所述室内导航方法还包括：在用户端导航过程中可以修改导航目的地，根据修改后的目的地，重新规划引导路线。

可选地，本发明在只针对某些固定或特定场景时可省略掉服务器的部署，而只在用户端离线部署ImageToID数据库和InsideRegion数据库，此时用户端只根据本地储存的特定场景数据库信息来检索特征标记图片的种类和每种特征标记图片对应的位置信息，而不依赖和尝试从服务器获取最新数据。

可选地，如果用户端部署了根据轮子转动信息来获得自身移动位移数据的设备会对本发明中定位精度以及识别效率有所提升，但本发明并不依赖此种设备。

根据本公开的一个方面，提供一种计算机可读写介质，其上存储有计算机程序，以及所述程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述的室内或楼宇间的定位方法或者上述任意一项所述的室内导航方法，以及部分或全部标识区对应的部分或全部标记信息，包括但不限于以ImageToID数据库和InsideRegion数据库的形式。

根据本公开的一个方面，提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述任意一项所述的室内定位方法或者上述任意一项所述的室内导航方法。

根据本公开的一个方面，提供一种测试每个标记区域的校验软件，此软件模拟加载每个标记区域的所有标记信息，根据每个标记信息的坐标和通过信息，以及各个标记信息之间的连接情况，绘制2D平面投影或3D模型信息来表示标识区域内的通路或障碍信息，并能够通过指定大小的方块或立方体来模拟车辆的通过情况，以验证标记区域的所有标记信息的准确和有效性。

在本公开的一些实施例所提供的室内定位的技术方案中，通过对标记区域进行标记和储存位置等信息，与用户端当前拍摄的目标图像进行对比，以确定用户端当前位置信息。一方面，通过图像间相似程度的比较来确定用户的位置，解决了室内GPS信号弱无法获得较精确定位信息的问题；另一方面，相比于基于蓝牙或Wi-Fi技术的定位方案，本公开采用的方案不需要部署蓝牙或Wi-Fi的硬件设备，更不会存在对这些设备的维护成本。并且部署的过程相对快，测试过程相对简单。

名词解释：

特征标记图片：原则上是包含但不限于简单并且具有独特特征图形的图片。

标记区域：室内或楼宇间需要通过标记坐标等信息来让此发明中的技术方案生效的区域。

附图：

图1： ImageToID数据库的数据组织形式

图2：InsideRegion数据库的数据组织形式。

图3：展示一个室内停车场的原图。

图4：展示一个室内停车场布置特征标记图片后的样式。

以上是本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围不应局限于此。任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，包括但不限于标记的美化和简化，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此本发明的保护范围应以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种室内或楼宇间定位以及导航的方法，其特征在于，包括：

步骤一：在室内或楼宇间布置或采集特征标记图片，并获取每个特征标记图片对应的位置信息和通过方向等信息；

步骤二：将“步骤一”中的特征标记图片和通过方向等信息按标记区域对应的数据表储存到对应的数据库中，以备未来使用；

步骤三：将每个标记区域内的所有标记信息通过可视化软件加载并显示，结合实景情况来检查标记信息的合理性，并可以根据需要对标记信息进行修改，将修改结果储存到相关数据库中；

步骤四：用户端将要进入一个标记区域之前，可以先从服务器请求这个标记区域的所有标记信息，在必要时，更新包括但不限于此标记区域内使用到的特征标记图片和它们对应的特征标记图片ID的列表、位置信息和通过方向等信息，以便在这个标记区域内部布局发生改变后及时获得最新定位信息；

步骤五：用户端获取当前拍摄的指定摄像设备的图像帧信息；

步骤六：从“步骤五”获取的图像帧信息中使用神经网络等算法识别出本标记区域中应该出现的特征标记图片，找到其对应的位置和通过方向等信息，以此做为用户端计算位置信息的依据；

步骤七：根据“步骤六”中获得的用户端位置信息与目的地位置信息来规划引导路径；

步骤八：在实际移动当中，可以根据新坐标反馈或新目的地信息来动态修改或优化引导路径。

2.根据权利要求1所述的“步骤一”，其特征在于，在室内或楼宇间布置或采集特征标记图片，并获取每个特征标记图片对应的位置信息和通过方向等信息，包括：

按照指定规格和分辨率来制作或采集特征标记图片，并将每个图片编号，把图片和对应的ID号储存到ImageToID数据库中，概念参照图1；

测算标记区域内每个特征标记图片的坐标和通过路径信息，将这些信息按照特征标记图片所对应的ID储存到InsideRegion数据库中记录此标记区域中标记信息的数据库表中，概念参照图2；

在布置某个标记区域的过程中，从ImageToID数据库中选择将要使用的特征标记图片时，对同一个标记区域内出现的所有特征标记图片会首先进行一次近似性校验，在实际布置之前就要保证所有用到的特征标记图片有足够明显的图形区别，以避免在数据库庞大了之后，随机挑选特征标记图片时可能挑选出的近似特征标记图片，注意此校验算法应结合实际采用的图片搜索算法，以避免出现同一标记区域内的特征标记图片混淆。

3.根据权利要求1所述的“步骤二”，其特征在于，将“步骤一”中的特征标记图片和通过方向等信息按标记区域对应的数据表储存到对应的数据库中，以备未来使用，包括：

如果有新建特征标记图片，则对每个特征标记图片生成一个唯一ID，将图片和对应的ID储存到数据库（文档中代号为ImageToID）中，这个过程可以基于已有特征标记图片进行近似性检查，如果ImageToID数据库中已经存在此特征标记图片，或与已有特征标记图片过于相似，则不重复添加；

将此标记区域内每个标记处对应的位置信息和通过信息等储存进数据库（文档中代号为InsideRegion）中，并对此标记区域对应的数据表生成新的更新时间戳以便未来和用户端InsideRegion数据库中相同信息的时间戳做比对，来确定服务器此标记区域的标记数据是否有更新。

4.根据权利要求1所述的“步骤三”，其特征在于，将每个标记区域内的所有标记信息通过可视化软件加载并显示，结合实景情况来检查标记信息的合理性，并可以根据需要对标记信息进行修改，将修改结果储存到相关数据库中，包括：

使用可视化软件可以模拟用户端从服务器请求此标记区域数据的流程，获取此标记区域中的所有标记信息，并按照指定比例尺进行显示，以检验各个标记的数值合理性与连接合理性等情况；

显示此标记区域的标记信息时，通常按照顶视图显示，按照标记的连接顺序连接相邻同向的标记的通过信息，形成一系列多边形，并用合理比例尺与室内或楼宇间的相应平面图进行比较，以查看数值合理性和误差，并可以根据需要显示箭头来表示通道的通过方向，以及通过方块或立方体来模拟用户端来校验通过性。

5.根据权利要求1所述的“步骤四”，其特征在于，用户端将要进入一个标记区域之前，可以先从服务器请求这个标记区域的所有标记信息，在必要时，更新包括但不限于此标记区域内使用到的特征标记图片和它们对应的特征标记图片ID的列表、位置信息和通过方向等信息，以便在这个标记区域内部布局发生改变后及时获得最新定位信息，包括：

用户端先从本地InsideRegion数据库中查找此标记区域，找不到时向服务器请求，将从服务器请求到的数据存入用户端本地InsideRegion数据库中储存；

另外，如果用户端本地InsideRegion数据库中能够检索到此标记区域数据，则将此数据的时间戳信息与服务器的此标记区域的时间戳信息进行比较，如果不同则从服务器更新此标记区域的数据。

6.根据权利要求1所述的“步骤五”，其特征在于，用户端获取当前拍摄的指定摄像设备的图像帧信息，包括：

用户端根据此标记区域内标记图片的布置方式，使用包括但不限于朝上，朝左，朝右，30度角朝下的摄像头来捕捉图像帧，依据InsideRegion数据库中储存的各个特征标记图片的布置方位，到指定方向上的摄像设备获取的图像帧中进行检索。

7.根据权利要求1所述的“步骤六”，其特征在于，从“步骤五”获取的图像帧信息中使用神经网络等算法识别出本标记区域中应该出现的特征标记图片，找到其对应的位置和通过方向等信息，以此做为用户端计算位置信息的依据，包括：

根据用户端摄像设备的所在位置来计算摄像设备相对于标记的相对位置，并结合摄像设备在用户端的相对位置来计算用户端相对标记的相对位置，以此确定用户端在标记区域中的位置信息，做为导航依据。

8.根据权利要求1所述的“步骤七”，其特征在于，根据“步骤六”中获得的用户端位置信息与目的地位置信息来规划引导路径，包括：

根据用户端中储存的标记区域通过信息，以及用户端自身的体积信息，以及目的地位置信息，进行导航；

当用户端位置信息或目的地位置信息变化时能够实时响应，修改导航引导路径。

9.一种计算机可读写介质，其上存储有计算机程序和相关数据，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现本发明的定位、导航相关方法的相关功能。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现本发明的定位、导航相关方法的相关功能。