CN111179374A - 一种室内导航网络结构图构建方法、系统及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种室内导航网络结构图构建方法、系统及电子设备，其中，室内导航网络结构图构建方法，包括：提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息；根据室内空间信息构建室内空间结构组合图；将室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到室内空间结构对偶图和室内走廊导航节点图；将室内空间结构对偶图与室内走廊导航节点图进行匹配融合，得到室内导航网络结构图。该方法可弥补现有人工测绘成本高昂、效率低下的问题，能够有效提高室内导航网络生成效率、降低导航网络生成成本，并可以快速部署自动提取大规模室内空间导航网络结构图，为行人在室内环境下实时导航提供数据支撑，推动室内位置服务进一步推广应用。

Description

一种室内导航网络结构图构建方法、系统及电子设备

技术领域

本发明涉及室内导航技术领域，尤其涉及一种室内导航网络结构图构建 方法、系统、储存介质及电子设备。

背景技术

室内导航网络结构图是进行室内行人导航、室内路径规划、室内个性化 信息服务推荐等基础，目前室外导航网络数据大多以外业车采结合众源和高 分辨率遥感影像更新的方式采集，而室内导航路网主要由人工现场测量的方 式生成。对于大型室内建筑(例如医院、机场)而言，用人工方式生成室内 导航地图成本高昂且效率底下，而且室内建筑在其使用周期内持续不断的翻 新改造进一步增加了维持导航路网时效性的难度。室内CAD平面图广泛大量 存在，是描述室内空间最新的一手资料，从室内CAD平面图自动化提取构建 生成室内导航网络具有重要的研究意义，具有广泛的应用前景。

目前已有研究大多侧重在室内导航网络数据模型及表达方式建模方面， 关于CAD平面图提取利用方面的研究相对缺乏。

专利(授权号：CN 109308838A)提出了一种基于室内地图的室内空间拓 扑路网生成的方法，该方法首先构建室内空间拓扑链接关系矩阵，然后生成 室内连通路网，并连接相邻楼层的楼梯、电梯等部件，构建多层次路网。但 是该方案自动化构建程度不高，需要手动将室内空间单元进行抽象，然后构 建室内空间单元的拓扑连接关系矩阵，在实际生产应用中，面对海量大规模 的室内空间数据，无法实现全自动化的室内导航路网结构图的快速自动构建。

室内导航网络结构图自动化构建面临如下困难：

(1)室内建筑多层性：与室外空间环境相比，室内空间的显著特点是除 了有水平方向的扩展之外，还有垂直方向的延伸，楼层之间的水平分割，使 得室内建筑形成了多层次的立体空间，借助走廊、楼梯及电梯等连通性空间 实现不同室内空间单元之间的连接。

(2)室内空间封闭性：室内空间之间存在着复杂的障碍，主要的障碍包 括墙体、地板、天花板、限制门等各种各样的建筑结构元素。室内空间单元 一般情况下均为封闭空间或者半封闭空间，各室内空间单元之间通过门、走 廊、电梯及楼梯等建筑结构元素进行互联互通。

(3)室内空间多变性：室内空间单元易受到各种行为及活动影响，发生 几何形态变化的速率相对来说比较快，与此同时，突发性、临时性事件造成 室内空间拓扑结构变化频繁，这都为室内空间导航网络结构图构建及维护带 来了严峻的挑战。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种室内导航网络结构图构建方法、系统、储存介 质及电子设备以弥补现有人工测绘成本高昂、效率低下的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面，提供了一种室内导航网络结构图 构建方法，包括：提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息；根据所述室 内空间信息构建室内空间结构组合图；将所述室内空间结构组合图分别进行 对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到室内空间结构对偶图和室内走廊导航 节点图；将所述室内空间结构对偶图与所述室内走廊导航节点图进行匹配融 合，得到室内导航网络结构图。

进一步地，所述提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息包括：对取 室内空间CAD平面图进行数据预处理，得到预处理CAD平面图；基于所述预 处理CAD平面图提取室内空间信息。

进一步地，所述室内空间信息包括：室内各个空间单元的几何信息、室 内空间中门对象的几何信息和室内空间语义信息。

进一步地，所述根据所述室内空间信息构建室内空间结构组合图包括： 将所述室内空间信息分解为有向边集合、平面空间单元集及空间元素拓扑排 列三元组；将所述三元组通过拓扑等价的表达嵌入图方式得到室内空间结构 组合图。

进一步地，所述将所述室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中 轴线提取构建，得到室内空间结构对偶图和室内走廊的导航节点图包括：根 据点-面对偶构建原则，将所述室内空间结构组合图中室内空间单元抽象为房 间节点，对任意两个房间节点进行拓扑计算；若两个房间节点对应的室内空 间单元之间具有公共边界，则在两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连 接，得到室内空间结构对偶图；从所述室内空间结构组合图中筛选出室内走 廊对象；提取所述室内走廊对象的多个导航节点；将多个所述导航节点一次 连接，得到所述室内走廊导航节点图。

进一步地，所述若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界， 则在两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接，得到室内空间结构对偶 图包括：所述若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界，则在 两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接；判断所述边连接穿过的两个 所述室内空间单元的公共边界上是否存在所述门节点、电梯出入口节点或楼 梯出入口节点；若存在，则所述边连接经过所述门节点、电梯出入口节点或 楼梯出入口节点将两个所述房间节点连接；若不存在，则删除所述边连接； 得到室内空间结构对偶图。

进一步地，所述导航节点包括：门节点、建筑物出入口节点、电梯出入 口节点、楼梯出入口节点、房间节点和转向节点。

根据本发明的另一个方面，提供一种室内导航网络结构图构建系统，包 括：提取模块，用于提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息；结构图构 建模块，用于根据所述室内空间信息构建室内空间结构组合图；将所述室内 空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到室内空间结 构对偶图和室内走廊的导航节点图；将所述将室内空间结构对偶图与所述室 内走廊导航节点图进行匹配融合，得到室内导航网络结构图。

根据本发明的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质 上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方案中任一项所述 方法的步骤。

根据本发明的又一方面，提供一种电子设备，包括：存储器、处理器以 及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器 执行所述程序时实现上述方案中任一项所述方法的步骤。

本发明专利提出一种室内导航网络结构图快速自动构建方法，以室内建 筑CAD平面图为基础，自动化提取建筑平面图几何、语义信息，构建导航节 点和导航边，根据容差限制去除不含关键语义信息的冗余节点，从而简化生 成整体室内导航网络，弥补现有人工测绘成本高昂、效率低下的问题。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：

本发明专利实施能够有效提高室内导航网络生成效率、降低导航网络生 成成本，为行人在室内环境下实时导航提供数据支撑，推动室内位置服务进 一步推广应用。

附图说明

图1是本发明第一实施例的室内导航网络结构图构建方法的流程图；

图2是本发明一实施例提供的室内导航网络结构图构建方法的流程图；

图3是本发明一实施例提供的构建室内走廊导航节点图的流程图；

图4是本发明另一实施例的第一具体实施方式提供的室内空间结构图；

图5是本发明另一实施例的第一具体实施方式提供的室内空间结构图的 表达示意图；

图6是本发明另一实施例的第二具体实施方式提供的带有室内空间导航 节点的室内空间结构图图；

图7是本发明另一实施例的第二具体实施方式提供的室内空间结构对偶 图；

图8是本发明另一实施例的第二具体实施方式提供的优化后的室内空间 结构对偶图；

图9是本发明另一实施例的第三具体实施方式提供的室内走廊对象的中 轴线提取示意图；

图10a-10f是本发明另一实施例的第四具体实施方式提供的室内走廊对 象的中轴线提取过程演示示意图；

图11是本发明又一实施例提供的利用本发明构建的室内导航网络结构 图与利用传统路径规划算法进行路径规划时的效率对比图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施 方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例 性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结 构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此 之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1所示，在本发明实施例的第一方面，提供了一种室内导航网络结 构图构建方法，包括：

S1：提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息；

S2：根据室内空间信息构建室内空间结构组合图；

S3：将室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建， 得到室内空间结构对偶图和室内走廊导航节点图；

S4：将室内空间结构对偶图与室内走廊导航节点图进行匹配融合，得到 室内导航网络结构图。

可选的，提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息包括：对取室内空 间CAD平面图进行数据预处理，得到预处理CAD平面图；基于预处理CAD平 面图提取室内空间信息。其中，所述数据预处理包括：将CAD平面图进行分 楼层处理，并将数据格式转化为Shapefile格式

可选的，室内空间信息包括：室内各个空间单元的几何信息、室内空间 中门对象的几何信息和室内空间语义信息。

可选的，根据室内空间信息构建室内空间结构组合图包括：将室内空间 信息分解为有向边集合、平面空间单元集及空间元素拓扑排列三元组；将三 元组通过拓扑等价的表达嵌入图方式得到室内空间结构组合图。

可选的，将室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构 建，得到室内空间结构对偶图和室内走廊的导航节点图包括：根据点-面对偶 构建原则，将室内空间结构组合图中室内空间单元抽象为房间节点，对任意 两个房间节点进行拓扑计算；若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有 公共边界，则在两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接，得到室内空 间结构对偶图；从室内空间结构组合图中筛选出室内走廊对象；提取室内走 廊对象的多个导航节点；将多个导航节点一次连接，得到室内走廊导航节点 图。

可选的，若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界，则在 两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接，得到室内空间结构对偶图包 括：若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界，则在两个房间 节点之间建立穿过公共边界的边连接；判断边连接穿过的两个室内空间单元 的公共边界上是否存在门节点、电梯出入口节点或楼梯出入口节点；若存在， 则边连接经过门节点、电梯出入口节点或楼梯出入口节点将两个房间节点连 接；若不存在，则删除边连接；得到室内空间结构对偶图。

可选的，导航节点包括：门节点、建筑物出入口节点、电梯出入口节点、 楼梯出入口节点、房间节点和转向节点。

根据本发明的另一个方面，提供一种室内导航网络结构图构建系统，包 括：提取模块，用于提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息；结构图构 建模块，用于根据室内空间信息构建室内空间结构组合图；将室内空间结构 组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到室内空间结构对偶图 和室内走廊的导航节点图；将将室内空间结构对偶图与室内走廊导航节点图 进行匹配融合，得到室内导航网络结构图。该系统人工干预少，自动化程度 高。

根据本发明的又一方面，提供一种计算机可读存储介质，存储介质上存 储有计算机程序，程序被处理器执行时实现上述方案中任一项方法的步骤。

根据本发明的又一方面，提供一种电子设备，包括：存储器、处理器以 及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实 现上述方案中任一项方法的步骤。

请参照图2，在本发明一实施例中，提供一种室内导航网络结构图构建 方法，包括：

S101，提取CAD平面图中的室内空间信息；室内空间信息包括室内空间 单元的几何信息、室内空间中门对象的几何信息和室内空间语义信息；

在提取CAD平面图中的室内空间信息之前，还包括：

获取某一层室内空间的CAD平面图；

对CAD平面图进行数据预处理；

对CAD平面图进行楼层数据抽取；

对CAD平面图进行空间单元属性信息抽取；

对CAD平面图进行格式转化。

具体地，获取某一层室内空间的CAD平面图，对CAD平面图进行数据预 处理及楼层数据抽取和格式转化，以提取室内空间信息；其中，室内空间信 息包括室内空间单元的几何信息、室内空间语义属性信息。其中空间单元包 含门、建筑物出入口、电梯出入口、楼梯出入口、房间、转向点，室内空间 单元的几何信息包含空间单元几何点、线、面组成。空间单元的属性信息如 下表所示：

S102，基于室内空间信息，针对提取的室内空间信息自动构建室内空间 结构组合图M<S，α，τ>，采用一种拓扑等价的表达嵌入图方式，将室内空 间自动分解为有限集合S，平面空间单元集α及空间元素拓扑排列τ三元组。

步骤S102包括：

S1021，基于室内空间信息，依据室内空间组合图定义规则，将所有室内 空间单元的有向边，自动构建室内空间组合图的有限集合S；

S1022，依据室内空间组合图定义规则，将具体的平面单元进行表达位有 向边组合，构建室内空间组合图的空间单元集合α；

S1023，将嵌入图的每一条有向边，利用单向边表达，最后得到有限集合 S的排列τ。

S103，将室内空间结构组合图利用对偶算法进行对偶转化，得到室内空 间结构对偶图，根据两个室内空间的公共边界不存在可供行人穿过的门对象 原则进行删减优化。

步骤S103包括：

S1031，根据点-面对偶构建原则，将室内空间单元抽象为房间节点，对 任意两个房间节点进行拓扑计算；

S1032，若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界，则在两 个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接。

其中，对任意两个房间节点进行拓扑计算包括：基于室内空间结构图的 表达方式，对任意两个房间节点进行拓扑计算。

S1033，在将室内空间结构图进行对偶转化，得到室内空间结构对偶图之 后，还包括对室内空间结构对偶图进行优化的步骤：

判断边连接穿过的两个室内空间单元的公共边界上是否存在门节点、电 梯出入口节点或楼梯出入口节点。

若存在，则边连接经过门节点、电梯出入口节点或楼梯出入口节点将两 个房间节点连接。

若不存在，则删除边连接。

可选的，本发明实施例的后续步骤可基于该优化后的室内空间结构对偶 图进行处理。

S104，针对室内走廊，采用走廊中轴线自动提取算法，将走廊提取为多 个局部路线的导航节点，将多个走廊节点进行连接，构建室内走廊的导航节 点图。

由于室内走廊对象直接抽象为节点的表达方式只能在拓扑上表达移动对 象的空间转移，并不具备为行人进行指路的能力，因此需要细化室内走廊导 航节点，以构建室内走廊导航节点图。

构建室内走廊导航节点图的步骤包括：

S1041，基于室内空间对象的属性和室内空间语义信息筛选出室内走廊对 象。其中，室内空间对象的属性包括坐标、门号、方向、楼层号、电梯号、 楼梯号、房间号、时空限制等。

S1042，令室内走廊对象为R表示平面多边形区域，

表示其边界，P 是R内任意一点，室内走廊主动边界元素是指在该局部路线生成过程中始终 与平面多边形最大内切圆相正切的边界元素，由多边形全部的边和凹点组成。

S1043，利用最大内切圆算法提取室内走廊中轴线骨架点，令M表示

上 到P距离最近的点，即对

总存在|PM|≤|PT|。如果在

上 存在到P距离最近的点数多于一个，则称P为多边形区域R的一个骨架点， 即该中轴线同样也是R的最大内切圆沿其边界绕行一周圆心所走过的位置。

S1043，删除中轴线中的冗余线段，并对中轴线中的曲线段进行化曲为直 处理。其中，中轴线中的冗余线段是指以平面多边形区域的顶点为端点的线 段；中轴线中的曲线段是指由平面多边形区域的凹顶点与边确定的抛物线。

通过本实施例构建室内走廊的导航节点图。

S105，将室内空间结构对偶图与室内走廊导航节点图进行匹配融合，得 到室内导航网络结构图。

在上述实施例中，室内空间为两层以上时，上述室内导航网络结构图构 建方法还包括：

在相邻两层的电梯出入口节点之间建立边连接和/或在相邻两层的楼梯 出入口节点之间建立边连接，以在相邻的两层之间建立导航路径，生成三维 室内导航网络结构图。

其中，在相邻两层的电梯出入口节点之间建立边连接和/或在相邻两层的 楼梯出入口节点之间建立边连接之前，还包括：

基于室内空间对象的属性和室内空间语义信息，识别出每层的电梯出入 口或楼梯出入口。

在本发明第一具体实施方式中，室内导航网络结构图构建方法包括：

步骤201，获取室内空间的CAD平面图D_indoor，该CAD平面图D_indoor的具 体数据格式为图形交换文件(DXF)或图形文件(DWG)，需要对原始平面图文件 进行楼层处理，可采用FMEWorkbench或其他GIS软件，将CAD数据源格式 转化为封层的Shapefile数据格式Data_indoor，转化过程中重点提取以下信息，： (1)室内空间单元的几何信息；(2)室内空间语义信息，预处理之后的CAD 楼层平面图数据如图4-5所示。

根据室内空间单元的语义属性信息，设置了六大类的室内空间导航节点， 如下表及图7所示。

门节点：门节点是三维立体空间中的门对象在二维导航路网中的抽象表 达。通过门节点，移动对象可实现在同一楼层中不同室内空间中的转移。

转向点：该类节点不对应现实室内空间中的具体对象，主要提供转向功 能，移动对象可以根据实际情况决定在该类节点处直行，左转或右转，走廊 转弯处的节点类型为转向节点。

建筑物出入口节点：任意一栋建筑至少具有一个出入口，通过该节点实 现室内场景到室外场景的转移，该节点是室内外不同场景下导航路网建立连 接的关键节点。

房间节点：房间节点是三维房间空间单元的抽象，用一个没有大小只有 坐标、属性的节点表示，该节点的出度、入度均为1。考虑到空间结构的相 似性，楼梯空间、电梯空间的抽象方式与房间节点一样。

电梯出入口节点：类似门节点，利用电梯出入口节点，室内移动对象可 以实现在垂直方向上的空间转移。

楼梯出入口节点：除图标及部分属性不同，抽象方式同电梯出入口节点。

步骤202，室内空间结构组合图的构建，室内空间结构组合图提供了一 种拓扑等价的表达嵌入图的方式，室内空间结构图M<S，α，τ>由三部分组 成：

(1)有限集合S，其组成元素为有向边，该集合的元素个数为偶数。形如

式中，a，b，...，k表示正向空间单元，

表示反向空间单元。

(2)α为平面室内空间单元集合，其元素代表某具体室内空间单元。如 图4中的A房间可表示为：

式中，1,2,3,5表示正向有向边，

表示反向有向边，

(3)τ为集合S中元素的一个排列，可表示某条边，以括号对的形式给 出。如图6中标记为1的边可表示为：

对给定的室内空间结构图M<S，α，τ>，嵌入图的每条边由一对室内空 间结构图的单向边表示。α中固定元素的一组序列代表嵌入图中的一个面， 该面为沿单向边箭头方向左侧所围成的空间。如图7所示，室内空间结构图 M<S，α，τ>表示如下：

室内空间结构图的构建，将处理之后的室内结构楼层数据Data_indoor，依 据室内空间结构图定义转化为M<S，α，τ>。

步骤203，以室内空间结构图M_indoor为基础，进行对偶转化，构建室内 空间结构对偶图DualM_indoor。

如图7所示，室内空间结构与室内导航路网具有互为对偶的特性,在室内 空间结构图表达室内平面拓扑结构的基础之上，依据点—面对偶构建原则， 将室内空间单元房间多边形抽象为房间节点，对任意两个房间节点，基于室 内空间结构图表达方式进行拓扑计算，若两个室内空间单元彼此之间具有公 共边界，则在两个室内空间单元表示的房间节点之间建立穿过该公共边界的 边连接，该过程为室内空间结构图的对偶转化的过程，转化后得到如图7所 示的室内空间结构对偶图。

室内空间结构对偶图中通常存在冗余的边连接，需对室内空间结构对偶 图进行优化，优化步骤为：

如果边连接穿过的两个室内空间单元的公共边界上存在连通对象，即存 在门节点、电梯出入口节点或楼梯出入口节点，则边连接经过门节点、电梯 出入口节点或楼梯出入口节点将两个房间节点连接。

如果边连接穿过的两个室内空间单元的公共边界上并不存在门对象，即 不存在门节点、电梯出入口节点或楼梯出入口节点，则删减掉该边连接。

在实际情况中，如果两个相邻的房间具有公共的墙体，且墙体上设置有 门对象，则存在从其中一个房间经过门对象到另一个房间的路径，但如果在 该墙体上没有门对象，则不存在其中从一个房间到另一个房间的路径。室内 空间结构对偶图简化后生成优化后的室内空间结构对偶图，如图9所示。

步骤204，由于室内走廊对象直接抽象为节点的表达方式只能在拓扑上 表达移动对象的空间转移，并不具备为行人进行指路的能力，因此需要细化 室内走廊导航节点，以构建室内走廊导航节点图。

针对室内走廊，采用走廊中轴线自动提取算法，将走廊提取为多个局部 路线的导航节点，将多个走廊节点进行连接，构建室内走廊的导航节点图。 令R表示一个室内走廊路网平面多边形区域，

表示其边界，P是R内任意 一点，M表示

上到P距离最近的点，即对

总存在 |PM|≤|PT|。如果在

上存在到P距离最近的点数多于一个，则称P为多边形 区域R的一个骨架点。所有骨架点的集合称为该平面多边形R的中轴线，中 轴线同样也是R的最大内切圆沿其边界绕行一周圆心所走过的位置。

在图9中，局部路线m1的管理者主动边界元素集合为{e1，e6}，m1位 于e1，e6夹角的内角平分线上。局部路线的起、止点主要由凸点的内角平分 线与凹点边的垂线的交点及半径函数的关系确定。在图8中，以平面多边形 R的顶点(为凸点)v1作为中轴变换初始点，顶点v1的两边e1、e2作为主 动边界元素决定局部线路m1的形状，顺时针到下一个凸点v2，v1及v2的 角平分线的交点作为m1的终点，以此类推。线段集合{m1，m2，m3，m4，m5， m6，m7，m8}构成了平面多边形R的中轴线。对比发现，相较真实走廊导航路 网，中轴线上存在过多的冗余线段，由凹顶点—边确定的抛物线型曲线段m6 也需要进行“化曲为直”处理，处理成如m6′所示的线段。

中轴线冗余线段去除及曲线段的“化曲为直”过程主要是将局部路线类 型为抛物线或局部类型路线与角点相连的局部路线删除，

请参照图10a-10f，室内走廊对象的中轴线提取过程演示，其中，图10a- 图10c为走廊对象中轴线的提取过程演示，图10d为中轴线冗余线段去除及 曲线段的“化曲为直”过程演示，中轴线冗余线段去除及曲线段的“化曲为 直”过程主要是将局部路线类型为抛物线或局部类型路线与角点相连的局部 路线删除，图10e为对剩余类型为线段的局部路线任意两线段之间求交点的 过程演示，新的交点即为室内走廊路网新的节点，得到室内走廊导航节点图， 如图10f所示。

步骤205，将室内空间结构对偶图与室内走廊导航节点图进行匹配融合， 根据室内导航网络结构图节点的属性信息与几何信息匹配一致来确定连通 点，得到室内导航网络结构图NaviGraph_indoor。

当室内空间为两层以上时，利用步骤201-205得到双层二维室内导航网 络结构图；上述室内导航网络结构图构建方法还包括：

在相邻两层的电梯出入口节点之间建立边连接和/或在相邻两层的楼梯 出入口之间建立边连接，以在相邻的两层之间建立导航路径，生成多层的三 维室内导航网络结构图。

图11是本发明又一实施例提供的利用本发明构建的室内导航网络结构 图与利用传统路径规划算法进行路径规划时的效率对比图。

为了验证本发明生成的室内导航网络结构图的效率，随机生成6个起止 点对，并针对每组起止点对计算最短路径。经试验，利用本发明构建的室内 导航网络结构图和利用传统路径规划算法进行路径规划时，不同起止点距离 对应的CPU运行时间如下表所示：

根据上表数据绘制的曲线图如图11所示，图中，曲线Ⅰ是利用本发明构 建的室内导航网络结构图进行路径规划时CPU运行时间随起止点距离变化的 曲线。曲线Ⅱ是利用传统路径规划算法进行路径规划时CPU运行时间随起止 点距离变化的曲线。图中，横坐标表示起止点距离，单位为米(m)，纵坐标 表示CPU运行时间，单位为毫秒(ms)。试验结果表明，本发明提取的导航网 络平均用时为7.890毫秒，比传统的路径规划算法效率提升了10.18％。由上 述试验数据以及图11可知，采用本发明构建的室内导航网络结构图，相较于传统路径规划算法，能够大大缩短CPU的运行时间，提升了路径规划效率。

本发明旨在保护一种室内导航网络结构图构建方法，包括：提取室内空 间CAD平面图中的室内空间信息；根据室内空间信息构建室内空间结构组合 图；将室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到 室内空间结构对偶图和室内走廊导航节点图；将将室内空间结构对偶图与室 内走廊导航节点图进行匹配融合，得到室内导航网络结构图。该方法弥补现 有人工测绘成本高昂、效率低下的问题，能够有效提高室内导航网络生成效 率、降低导航网络生成成本，为行人在室内环境下实时导航提供数据支撑，推动室内位置服务进一步推广应用。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释 本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和 范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和 边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种室内导航网络结构图构建方法，其特征在于，包括：

提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息；

根据所述室内空间信息构建室内空间结构组合图；

将所述室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到室内空间结构对偶图和室内走廊导航节点图；

将所述室内空间结构对偶图与所述室内走廊导航节点图进行匹配融合，得到室内导航网络结构图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息包括：

对取室内空间CAD平面图进行数据预处理，得到预处理CAD平面图；

基于所述预处理CAD平面图提取室内空间信息。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述室内空间信息包括：室内各个空间单元的几何信息、室内空间中门对象的几何信息和室内空间语义信息。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述室内空间信息构建室内空间结构组合图包括：

将所述室内空间信息分解为有向边集合、平面空间单元集及空间元素拓扑排列三元组；

将所述三元组通过拓扑等价的表达嵌入图方式得到室内空间结构组合图。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到室内空间结构对偶图和室内走廊的导航节点图包括：

根据点-面对偶构建原则，将所述室内空间结构组合图中室内空间单元抽象为房间节点，对任意两个房间节点进行拓扑计算；

若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界，则在两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接，得到室内空间结构对偶图；

从所述室内空间结构组合图中筛选出室内走廊对象；

提取所述室内走廊对象的多个导航节点；

将多个所述导航节点一次连接，得到所述室内走廊导航节点图。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界，则在两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接，得到室内空间结构对偶图包括：

所述若两个房间节点对应的室内空间单元之间具有公共边界，则在两个房间节点之间建立穿过公共边界的边连接；

判断所述边连接穿过的两个所述室内空间单元的公共边界上是否存在所述门节点、电梯出入口节点或楼梯出入口节点；

若存在，则所述边连接经过所述门节点、电梯出入口节点或楼梯出入口节点将两个所述房间节点连接；

若不存在，则删除所述边连接；得到室内空间结构对偶图。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导航节点包括：门节点、建筑物出入口节点、电梯出入口节点、楼梯出入口节点、房间节点和转向节点。

8.一种室内导航网络结构图构建系统，其特征在于，包括：

提取模块，用于提取室内空间CAD平面图中的室内空间信息；

结构图构建模块，用于根据所述室内空间信息构建室内空间结构组合图；将所述室内空间结构组合图分别进行对偶转化和走廊中轴线提取构建，得到室内空间结构对偶图和室内走廊的导航节点图；将所述将室内空间结构对偶图与所述室内走廊导航节点图进行匹配融合，得到室内导航网络结构图。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

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