CN109978173B

CN109978173B - 一种用于室内测绘和定位的机器学习diy方法

Info

Publication number: CN109978173B
Application number: CN201811508438.5A
Authority: CN
Inventors: 廖家俊
Original assignee: Intelligent Jiajia Co ltd
Current assignee: Intelligent Jiajia Co ltd
Priority date: 2018-12-11
Filing date: 2018-12-11
Publication date: 2022-12-30
Anticipated expiration: 2038-12-11
Also published as: CN109978173A

Abstract

本发明公开了一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，包括如下步骤：步骤一：将室内若干具有独特标记的地板组合成待定位的室内地面，通过扫描所述室内地面的尺寸或扫描计算所述独特标记的地板的尺寸以建立室内尺寸图；步骤二：通过智能终端扫描，识别每一块地板的独立位置，建立每一块地板和相邻其它地板的相互位置关系，并由此建立室内的坐标地图；步骤三：通过智能设备的图像识别功能或通过手动标记的方式在室内地图上标记出所有家具和物品的位置。本发明方法基于地板建立地图和进行定位，能定位室内所有和地板的位置和相互关系，使得智能设备后期通过这些相互关系规划行走路线或工作区域，具有良好的商业价值和市场前景。

Description

一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法

技术领域

本发明涉及室内测绘和定位技术领域，尤其涉及一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法。

背景技术

随着社会的发展，人们对生活和居住的环境要求越来越高，目前国内的房屋通常是以毛坯房或以带部分家具的精装房的形式出售。人们通常还会在房屋竣工后或者在房屋翻新后再添置各种智能家电，而这些智能家电通常是根据人们的实际需要以用户后装的形式添置，房主需要亲自设置具体的家庭布局和房屋位置图，并可进行更改，因此，不同的房屋形成不同的家庭布局。传统的家庭布局映射通常通过二维的平面图完成，该布局规划可以是数字格式，例如通过AutoCAD规划完成。在具体布局规划时，布局者通常设计墙的尺寸和房间的用途。如果屋主具备较高的专业水平并能熟练操作相应的软件，也可以使用数字文件在图纸中添加床具等固定装置，然而传统的室内地图设计一般需要人工量测，工作量大且复杂。近年来，有些屋主通过使用3D摄像机捕获家庭布局，该摄像机能在线观看家庭布局，允许观看者在室内中“虚拟地”行走。但是，这两种情况在完成映射时，与室外世界类似，虽然可以提供地图，但是需要通过GPS卫星信号来提供位置信息，才能确定自己所处的位置，并不能提供室内定位。

室内定位是指在室内环境中实现位置的定位，现有技术主要采用无线通信、基站定位、惯导定位等多种技术集成形成一套室内位置定位体系，实现对人物、设备、家具等在室内空间位置的监控。另外，有些房屋室内的家庭布局并没有设置智能定位系统，只能通过智能设备协助实现定位。常见的室内无线定位技术主要包括：WiFi、蓝牙、红外线、超宽带、RFID、ZigBee和超声波。另外，还可以通过映射技术，例如近年来在Mesh Wi-Fi或机器人吸尘器等设备中通过映射实现定位。虽然通过无线信号定位跟踪和物理映射成像能使得设备执行某些映射任务，然而存在不少缺陷。例如，Mesh Wi-Fi映射几乎无法区分浴室和卧室。机器人吸尘器并不能识别空调或电插头的位置，也不能识别障碍物是沙发还是电视柜。也即是说，即使现有智能设备为了特定目的而映射室内布局后，也没法将有限的映射转换成能被其他智能家居设备识别的有效信息，况且现有智能设备无法提供定位信息，最多仅能够提供有限的目的映射。因此，现有技术不能识别房屋室内的具体家庭布局，不能区别具体的家居设备，使得现有的智能设备的安装和操作存在诸多缺陷。

因此，更好地明确和定位家庭的室内布局能为智能家居设备的实际添置工作带来明显的优势，提高效率。例如，知道室内电源插座的位置分布可以方便的有规划的添置一些多功能的电源扩展板，使得一些需要经常充电的设备能更加灵活的移动，从一个地方“走”到另一个地方，通过移动位置靠近目标以执行任务，并可以就近的获得动力，不再受限于充电接口的位置而长距离的往返同一电源处充电，从而节约动力和能源，降低耗电成本。另外，如果知道室内家具的具体位置和所在的区域，可以让可移动的智能家居设备移动到指定的位置以进行指定的任务，比如餐后让扫地机器人移动定点清扫餐桌附近的地板等。

因此，设置一种能允许智能设备利用地图并且能够准确定位的方法显得非常必要。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术存在的上述技术问题，提出一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法。

一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，包括如下步骤：

步骤一：将室内若干具有独特标记的地板组合成待定位的室内地面，通过扫描所述室内空间或者地面的尺寸或扫描计算所述独特标记的地板的尺寸以建立室内尺寸图；

步骤二：通过智能设备扫描，识别每一块地板的独立位置，建立每一块地板和相邻其它地板的相互位置关系，并由此建立室内的坐标地图；

步骤三：通过智能设备的图像识别功能或通过手动标记的方式在室内地图上标记出所有家具和物品的位置。

步骤一中，在地板组合成待定位的室内地面时，通过扫描获得在所述地板上预留的家庭布局的关键显著特征的信息，所述信息包括地板的坐标位置、资料信息、安装的房间、相邻地板的信息、邻近主要家具或者家电的功能性质。

优选的，地板的所述资料信息包括其尺寸、安装日期以及所用的材料种类。

优选的，所述地板为具有不同花纹或不同的图案或不同编码的地板。

优选的，所述地板内预先设置电子标签。

步骤二中，识别每一块地板的独立位置时，具体为通过识别每块所述地板的不同花纹或不同的图案或不同编码。

步骤二中，识别每一块地板的独立位置时，具体为读取每块地板里预先设置的电子标签。

步骤三中，使用智能终端扫描室内尺寸图，或者拍摄室内尺寸图的照片，通过对扫描结果或者照片的处理和计算，导出待定位的室内的2D布局。

步骤三中，在建立好平面图的情况下，通过输入室内地板到房屋天花板的高度，可以通过软件生成房间的3D地图。

所述智能终端包括手机、平板电脑和导航仪。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)、本发明方法基于地板建立地图和进行定位，不需要在室内设置需要用电的基站和信标，设置方便。

(2)、本发明方法建立的地图是待定位的室内所有地板的位置和相互关系，智能家居的设备后期可以通过这些相互关系来规划行走路线或者工作区域。

(3)、本发明方法可以定位出家具等物品的位置，而不是只简单的检测为障碍物。这样智能家居设备可以定点，定区域去的执行一些任务，比如，扫地机器人去清扫餐桌附近，或者空气净化器去卧室床边去净化空气。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

图2为地板位置及相互关系的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

步骤一：将室内若干具有独特标记的地板组合成待定位的室内地面，通过扫描所述室内地面的尺寸或扫描计算所述独特标记的地板的尺寸以建立室内尺寸图；例如，可以通过智能终端视频功能估算房间尺寸，或者使用激光雷达获得室内空间尺寸，或者通过二维码、电子标签等方法用智能终端扫描地板获得相应数据；

步骤二：通过智能终端扫描，识别每一块地板的独立位置，建立每一块地板和相邻其它地板的相互位置关系，并由此建立室内的坐标地图；因为扫描获得的信息包含地板的尺寸、材质等多种不同的信息，因此可以获得每一块地板与相邻其它地板的相应位置关系；

步骤三：通过智能设备的图像识别功能或通过手动标记的方式在室内地图上标记出所有家具和物品的位置；例如：可以通过智能图像识别技术自动识别出拍摄到的物体，并在识别时自动在坐标地图上标记出此物体的位置。

步骤二中，识别每一块地板的独立位置时，具体为通过识别每块所述地板的不同花纹或不同的图案或不同编码；或者识别每一块地板的独立位置时，具体为读取每块地板里预先设置的电子标签。所述电子标签包括但不限于：RFID、蓝牙、Zigbee、UWB、地磁定位等。

步骤三中，使用智能终端扫描室内尺寸图，或者拍摄室内尺寸图的照片，通过对扫描结果或者照片的处理和计算，导出待定位的室内的2D布局。扫描和计算的方法包括但不限于：激光雷达、超声波雷达、摄影测量法等。或者，步骤三中，在建立好平面图的情况下，通过输入室内地板到房屋天花板的高度，可以通过CAD软件生成房间的3D图形。

在本发明的具体技术方案中，地板的所述资料信息包括其尺寸、安装日期以及所用的材料种类。所述地板为具有不同花纹或不同的图案或不同编码的地板。所述地板内预先设置电子标签。所述智能终端包括手机、平板电脑和导航仪

实施例

图1为本发明实施例的方法流程图。一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，如果没有平面图则扫描房间以获得平面图，建立完成平面图后，扫描房间的地板，计算地板的尺寸和相对位置建立起房间的坐标系统。具体的，包括如下步骤：

步骤一：将室内若干具有独特标记的地板组合成待定位的室内地面，通过扫描所述室内地面的尺寸或扫描计算所述独特标记的地板的尺寸以建立室内尺寸图；

图2为本实施例的地板位置及相互关系的示意图，可通过扫描地板图案或者读取电子标签信息获得地板的位置信息，并获得相邻地板及整个房间的地板的位置信息。在本发明实施例中，通过移动电话或者带摄像头的智能小车，然后用户可以在待定位的室内行走，拍照或者摄像，执行扫描，也可以使用智能小车自动行走完成扫描，类似于在街道上进行拍照和测量的谷歌地图车。在无法嵌入电子标签和或者图案的情况下，通过软件对图像和视频进行测量计算。

在操作中，例如扫地机器人或移动空气净化器等智能家居设备可以通过扫描嵌入的电子标签或图案来识别它们的位置，类似室内GPS。例如，扫地机器人和移动空气净化器可以明确床和窗帘的位置，在用户睡觉前执行更强化的去除尘螨的工作，以减轻有哮喘问题的人在睡觉过程中对尘螨的过敏问题。如果因为无法扫描地板的问题，比如已经在该位置摆放了大型的家具，则设备可以通过扫描相近位置的地板来获得目标位置的信息，因为平面图中除了标记有每块地板的位置信息，也会标记有所以地板之间的相互位置关系。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一：将室内若干具有独特标记的地板组合成待定位的室内地面，通过扫描所述室内地面的尺寸或扫描计算所述独特标记的地板的尺寸以建立室内尺寸图，在地板组合成待定位的室内地面时，通过扫描获得在所述地板上预留的家庭布局的关键显著特征的信息，所述信息包括地板的坐标位置、资料信息、安装的房间、相邻地板的信息、邻近主要家具或者家电的功能性质；

步骤二：通过智能终端扫描，识别每一块地板的独立位置，建立每一块地板和相邻其它地板的相互位置关系，并由此建立室内的坐标地图；

步骤三：通过智能设备的图像识别功能或通过手动标记的方式在室内地图上标记出所有家具和物品的位置；使用智能终端扫描室内尺寸图，或者拍摄室内尺寸图的照片，通过对扫描结果或者照片的处理和计算，导出待定位的室内的2D布局；在建立好平面图的情况下，通过输入室内地板到房屋天花板的高度，可以通过CAD软件生成房间的3D图形。

2.根据权利要求1所述的一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，其特征在于：地板的所述资料信息包括其尺寸、安装日期以及所用的材料种类。

3.根据权利要求1所述的一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，其特征在于：所述地板为具有不同花纹或不同的图案或不同编码的地板。

4.根据权利要求1所述的一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，其特征在于：所述地板内预先设置电子标签。

5.根据权利要求3所述的一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，其特征在于：步骤二中，识别每一块地板的独立位置时，具体为通过识别每块所述地板的不同花纹或不同的图案或不同编码。

6.根据权利要求4所述的一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，其特征在于：步骤二中，识别每一块地板的独立位置时，具体为读取每块地板里预先设置的电子标签。

7.根据权利要求1所述的一种用于室内测绘和定位的机器学习DIY方法，其特征在于：所述智能终端包括手机、平板电脑和导航仪。