基于视频实景导航技术的室内导航方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于视频实景导航技术的室内导航方法，通过建模获取路径划分节点，通过第一视角视频拍摄获取与之相适配的实地路径节点；在对路径节点视频进行处理及压缩的基础上，对所有路径节点进行两两组合形成视频节点组合对；计算路径节点组合对所对应的最短路径，形成采用路径节点表示的最短路径视频数据即为室内导航视频数据。用户根据路径节点标号或路径节点图片获取所在位置信息作为起点信息，通过用户交互终端选择目的地作为终点信息，进而请求与起点信息和终点信息相适配的最短路径视频数据。本发明专利技术同时提供了一种室内导航系统。本发明专利技术克服了现有技术中导航精度与成本的冲突问题，实现室内无信源、高精度、低成本的室内导航。

【技术实现步骤摘要】
基于视频实景导航技术的室内导航方法及系统
本专利技术涉及室内导航
，具体地，涉及一种基于视频实景导航技术的室内导航方法及系统。
技术介绍
室内导航在现实生活中有着重要的实用价值。目前主要的室内导航技术可以分成如下三类：基于位置感知的室内导航技术、基于信号测量的室内导航技术以及基于传感器的室内导航技术，而能够投入商用的室内导航技术大多采用基于传感器的室内导航技术，商业公司为具体建筑物定制一套基站搭建方案，安装基站，通过导航系统以完成对建筑物内部精确的定位导航。这种方式虽已成熟，但是由于其成本高昂、工程量巨大、维护成本高，目前仅局限使用在大型工厂定位货物或员工上，而针对如商场、商业机构或医院等公共场所，则受限于上述问题而无法普及应用。经过对国内外现有技术的检索、研究发现：室内导航技术往往是基于室内定位技术，可以以信源的类型来划分具体的导航类型，目前研究成果已经有了包括WiFi信号(可参考[2]何韬.基于传感器数据融合的WiFi室内定位算法设计及应用研究[D].浙江大学,2016.)、蓝牙信号、电磁波信号在内的多种信源定位方法，基本思路是预先安装好信号发射装置，通过终端设备的接受与返回实现位置信息的获取。这类定位技术很大程度上取决于新航的抗干扰性与可靠性，并且由于基站(即信号发射装置)必不可少，所以各种定位导航技术的成本压缩尤为困难，可靠的信号意味着较为高端精密的信号发射装置，对于信源装置的供电问题进一步加大了定位系统构建的工程量。由苹果公司牵头研发的iBeacon室内导航技术取得成功，并得到了成功的商业运营。iBeacon实质上也是一种基于基站的定位导航技术，iBeacon技术主要基于低功耗蓝牙信号传导技术，在目标建筑物中大量布置iBeacon信号发射器，用户的移动设备可接收并处理相关信号，对用户位置做出计算，最终实现室内的精确制导。因此，iBeacon技术的推广存在以下缺点：首先，布置iBeacon基站具有一定的工程量，基站采用电池供电，后续维护较为麻烦；由于协议开放，iBeacon设备极易被伪造用以窃取用户手机数据，因此，其的安全性也有待商榷。然而，得益于苹果公司的影响与技术支持，还有本身技术上的优势，iBeacon在国外得到一定程度上的适配和应用，至少三十家大型商场与机场采用了iBeacon技术作为室内导航的解决方案(可参考蔚湘绅.基于微芯BM70/1蓝牙模块iBeacon在室内定位系统的应用[J].电子产品世界,2019,26(02):18-19.)。然而，上述技术缺陷依旧限制着iBeacon的发展。目前，随着其它各类室内导航定位技术的发展，多家致力于室内导航方案定制的公司也在不断研发各自的室内导航系统。比较具有代表性的有羲和北斗，主要使用TC-OFDM+BDS(可参考赵旋旋,韩李涛,郑莹,类延辉,吴佳怡.室内导航模型研究综述[J].软件导刊,2016,15(05):1-3.)技术结合，致力于将卫星系统运用到室内定位。然而，该技术主要对标大中型工程，利用卫星导航系统和室外基站制定专门的导航系统，因此，该技术的相应实施成本比较高昂，除了基站的建设，还需购买卫星导航系统的使用权等。此外还有千云地图，利用智能手机中的惯性传感器，不依靠外界信源完成导航，该方法很好的解决了精度和成本的问题，适配难度低，但是由于惯性导航本身的特性(可参考刘鹏,任一峰,张亚,吴常铖.惯性导航系统可观测性分析与可观测状态确定的图方法[J/OL].控制理论与应用:1-9[2019-03-27].)，随着导航时间的增大，惯性导航的误差会逐渐增大，因此该导航技术主要运用在停车场等场所，在真正意义上的室内很难达到应有的稳定性。除了以上两家代表企业外，各类依托于UWB、WiFi、LTE、BLE(可参考孙吉武,江凌云.BLEMesh网络中的机会路由协议优化[J].南京邮电大学学报(自然科学版),2018,38(06):90-95.)以及RFID(可参考肖凯麟.基于超高频RFID混合定位算法的自主移动机器人室内导航[D].华中科技大学,2017.)等技术的商业室内导航技术层出不穷，提供了大量的室内导航解决方案，虽然形成了一条相当成熟的产业，但是受限于成本以及导航精度的问题，目前研发的技术或形成的系统能对标的应用场景仍十分狭窄。综上所述，目前各类商业导航技术，基本都是依托现有的典型的室内定位技术，采用不同的定位技术组合实现导航，并运用一定的算法进行修正以提高用户体验，然而并没有从根本上解决室内导航普及化的主要障碍：即导航精度与成本的冲突问题。由于成本和精度无法兼顾的技术难点严重限制了室内导航的应用场景，以至于在室外导航大放异彩、各种大型建筑物拔地而起的今天，依然没有一款成熟的室内导航应用可供使用。如何实现更高的精度与更低的成本，成了室内导航广泛应用的主要障碍。就目前针对室内导航的技术研究来看，研究思路稍显僵化，将定位与导航过于的紧密的绑定，反而限制了导航技术的发展，导航适配成本与导航精度，成为了室内导航技术普及化的重要掣肘，如何解决这一矛盾也成了本领域迫在眉睫的问题。目前没有发现同本专利技术类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种基于视频实景导航技术的室内导航方法及系统。该方法及系统采用第一人称视角视频引导用户完成室内导航，用户只需跟随系统返回的视频视角行走即可行进至目的地，克服了现有技术中导航精度与成本的冲突问题，实现室内无信源、高精度、低成本的室内导航，为室内导航的普及化奠定相应的技术基础。本专利技术是通过以下技术方案实现的。根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于视频实景导航技术的室内导航方法，包括：在服务器端：S1，对需要导航适配的建筑物进行建模；S2，在S1所建模型的基础上，对建筑物内部路径进行划分，获取路径划分节点；S3，根据S2中划分的路径，获取与之对应的建筑物实地路径第一视角视频信息，得到与路径划分节点相适配的实地路径节点；S4，包括如下任意一个或任意多个步骤：-对S3中得到的各路径节点进行标号设置，并对建筑物实地路径视频中的干扰元素进行剔除以及对标志性元素进行醒目处理；-对S3中得到的建筑物实地路径视频中的干扰元素进行剔除以及对标志性元素进行醒目处理，并以设定的时间间隔从所有路径节点中抽取路径节点图片组成图片库；优选地，设定的时间间隔为0.1s；进一步优选地，，每一张路径节点图片所含信息包括：该图片所属路径节点以及该图片在该路径节点中出现的时间。S5，在S4的基础上，对建筑物所有路径节点进行两两组合，获取所有可能的路径节点组合对；计算所有路径节点组合对所对应的最短路径，形成采用路径节点表示的最短路径视频数据，所述最短路径视频数据即为室内导航视频数据。优选地，所述S2中，对建筑物内部路径进行划分并获得路径划分节点的方法为：以建筑物中所有可能能被用户选作导航目的地的地点为基准，将相邻两个可能目的地之间的路径作为一个基本的路径划分节点，建筑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于视频实景导航技术的室内导航方法，其特征在于，包括：/n在服务器端：/nS1，对需要导航适配的建筑物进行建模；/nS2，在S1所建模型的基础上，对建筑物内部路径进行划分，获取路径划分节点；/nS3，根据S2中划分的路径，获取与之对应的建筑物实地路径第一视角视频信息，得到与路径划分节点相适配的实地路径节点；/nS4，对建筑物实地路径视频中的干扰元素进行剔除以及对标志性元素进行醒目处理，还包括如下任意一个或任意多个步骤：/n-对各路径节点进行标号设置；/n-以设定的时间间隔从所有路径节点中抽取路径节点图片组成图片库；/nS5，在S4的基础上，对建筑物所有路径节点进行两两组合，获取所有可能的路径节点组合对；计算所有路径节点组合对所对应的最短路径，形成采用路径节点表示的最短路径视频数据，所述最短路径视频数据即为室内导航视频数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于视频实景导航技术的室内导航方法，其特征在于，包括：
在服务器端：
S1，对需要导航适配的建筑物进行建模；
S2，在S1所建模型的基础上，对建筑物内部路径进行划分，获取路径划分节点；
S3，根据S2中划分的路径，获取与之对应的建筑物实地路径第一视角视频信息，得到与路径划分节点相适配的实地路径节点；
S4，对建筑物实地路径视频中的干扰元素进行剔除以及对标志性元素进行醒目处理，还包括如下任意一个或任意多个步骤：
-对各路径节点进行标号设置；
-以设定的时间间隔从所有路径节点中抽取路径节点图片组成图片库；
S5，在S4的基础上，对建筑物所有路径节点进行两两组合，获取所有可能的路径节点组合对；计算所有路径节点组合对所对应的最短路径，形成采用路径节点表示的最短路径视频数据，所述最短路径视频数据即为室内导航视频数据。


2.根据权利要求1所述的基于视频实景导航技术的室内导航方法，其特征在于，所述S2中，对建筑物内部路径进行划分并获得路径划分节点的方法为：
以建筑物中所有可能能被用户选作导航目的地的地点为基准，将相邻两个可能目的地之间的路径作为一个基本的路径划分节点，建筑物中任意两个地点之间的路径均通过一个或多个基本的路径划分节点组合而成。


3.根据权利要求1所述的基于视频实景导航技术的室内导航方法，其特征在于，所述S4中，对建筑物实地路径视频中的干扰元素进行剔除采用pr视频剪辑方法；和/或
对标志性元素进行醒目处理采用渲染方法。


4.根据权利要求1所述的基于视频实景导航技术的室内导航方法，其特征在于，所述S5中，采用双向A*算法，计算路径节点组合对所对应的最短路径；其中：
所述双向A*算法，包括：
将路径节点组合对中的一个路径节点作为起点，另一个路径节点作为终点；
开启两个线程，分别执行两个不完全相同的搜索过程，其中，一个线程处理从作为起点的路径节点到作为终点的路径节点的搜索过程，另一个线程处理从作为终点的路径节点到作为起点的路径节点的搜索过程；
当两个线程处理到同一个路径节点时，以此判定得到了一条路径节点组合对所对应的最短路径。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于视频实景导航技术的室内导航方法，其特征在于，所述方法还包括：
在用户端：
s1，用户根据可获得的路径节点标号或路径节点图片，获取所在位置信息作为起点信息，并通过用户交互终端选择目的地作为终点信息；
s2，用户交互终端根据起点信息和终点信息，向服务器端请求与起点信息和终点信息相适配的最短路径视频数据并播放。


6.根据权利要求5所述的基于视频实景导航技术的室内导航方法，其特征在于，所述s1中，用户根据可获得的路径节点标号，获取所在位置信息作为起点信息的方法为：将路径节点标号设置为二维码形式，用户通过扫描二维码，获取所在位置信息；用户根据可获得的路径节点图片，获取所在位置信息作为起点信息的方法为：用户对身前路径拍照上传，服务器端根据用户上传的图片，与路径节点图片一一进行像素级对比，当与某一路径节点图片相似度达到设定阈值时，判断用户上传的图片与该路径节点图片为同一张，进而根据该路径节点图片获取所在位置信息；
和/或
所述s2中，播...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱培灿，程龙，王震，杨诚，朱娟娟，慕博，方远，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61