一种多模态室内定位导航方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多模态室内定位导航方法及系统，其中方法包括如下步骤：采集室内结构的位置信息，绘制室内地图,采集室内实景图像信息，将基准图像信息与基准位置信息进行对应的整合，构建室内位置信息数据库，设立一中心区域，存储于服务器；移动终端处于室内时，开启摄像头模块，获取实时图像信息，反馈给服务器；服务器将实时图像信息与位置信息数据库中基准图像进行匹配，输出匹配后的基准位置信息，判断匹配后的基准位置信息是否处于中心区域中，将判断结果反馈给移动终端；移动终端基于判断结果，选择定位方案，判断结果为是，启用第一模态进行定位导航，判断结果为否，启用第二模态进行定位导航。本发明专利技术可实现室内的精确定位导航。

【技术实现步骤摘要】
一种多模态室内定位导航方法及系统
本专利技术涉及一种多模态室内定位导航方法及系统。
技术介绍
近年来，人们在使用智能手机的同时通过市场上多种多样的地图软件方便地调用手机的GPS以及基站定位系统简单轻松地为自己导航，这类导航方式已广泛的应用于我们生活的方方面面，比如驾车、出差、公交等等。GPS和基站两种定位方式涵盖了市面上绝大部分智能手机地图定位导航软件，然而它们并不能覆盖到我们生活中某些常见情况，比如室内，比如乘地铁，由于卫星无线电无法穿透土壤或建筑物，GPS在室内/地铁中完全无法使用；若手机地图采用基站定位方式，又由于基站信号在室内反射叠加等原因，造成基站定位误差过大(约400m)，输出定位数据存在无固定发生周期、发生时间间隔大等问题，无法满足用户对手机地图的高精度定位导航需求，而且常见的导航软件并不具有室内精准导航的功能。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供了一种多模态室内定位导航方法及系统，。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种多模态室内定位导航方法，包括如下步骤：S1.采集室内结构的位置信息，作为基准位置信息，绘制室内地图,采集室内实景图像信息，作为基准图像，并将基准图像信息与基准位置信息进行对应的整合，以构建室内位置信息数据库，并设立一中心区域，存储于服务器；S2.移动终端处于室内时，开启摄像头模块，获取实时图像信息，并反馈给服务器；S3.服务器将实时图像信息与位置信息数据库中基准图像进行匹配，并输出匹配后的基准位置信息，判断匹配后的基准位置信息是否处于中心区域中，将判断结果反馈给移动终端；S4.移动终端基于所述判断结果，选择定位方案，若判断结果为是，则启用第一模态进行定位导航，若判断结果为否，则启用第二模态进行定位导航。通过采用上述技术方案，利用多模态定位方法，中心区域可以理解为完全室内的情况，移动终端在中心区域内时，调用第一模态进行定位导航，和在中心区域外时调用第二模态进行定位导航。不仅考虑了完全在室内的情况，也考虑了靠近出口的地方已经有部分GPS及基站定位信号的情况，本方案可以实现室内定位和外部定位导航的无缝结合，弥补了常用地图软件在室内定位方面的功能，解决了室内的定位导航需求。作为本专利技术的进一步改进，第一模态采用摄像头模块、WIFI模块中的一种或两者的配合进行定位导航，第二模态采用GPS模块进行定位导航。通过采用上述技术方案，第一模态下，完全在室内的定位，可考虑多场景分配，基于用户所在的实际场景，通过摄像头模块的拍摄实时图像信息，与服务器中室内位置信息数据库进行匹配，以识别出携带该移动终端的用户的具体位置。第二模态下，在靠近出口等非中心区域，采用GPS模块进行定位导航，结合了GPS信号的强度，将不同模态下的定位方法巧妙切换和综合利用，使室内定位精确高效。作为本专利技术的进一步改进，第一模态中，采用摄像头模块与WIFI模块的配合进行定位导航，服务器根据移动终端所在的WIFI位置坐标在位置信息数据库中的位置，完成定位，服务器以目的地坐标为导航终点，以WIFI位置坐标为导航起点，结合室内位置信息数据库来规划第一路径，启用移动终端上的摄像头模块，实时拍摄实景图像并配合使用者的移动路径以实时变化定位图像的位置，基于定位图像的位置、导航终点位置、室内位置信息数据库以规划第二路径，将第二路径与第一路径进行实时地融合修正，以形成导航路径。通过采用上述技术方案，用户在室内位置是移动的，可变的，室内导航也应适应这种实时变化，利用WIFI模块来进行辅助定位，同时可利用实时位置特征、终点相对位置和室内布局等信息的融合，基于预先设定的场景记忆(如室内位置信息数据库)，通过对室内布局等信息特征点的获取(如利用摄像头模块拍照获取，通过扫二维码获取等)，对基于WIFI模块定位方案的进一步融合和修正，实现导航过程中的WIFI模块和摄像头模块的结合定位，使路径航线不偏离。作为本专利技术的进一步改进，实时图像信息包括二维码信息、室内场景实物信息、室内结构布局信息中的一种或多种的组合。通过采用上述技术方案，二维码信息中可包含位置信息，室内场景实物信息可为不可移动的的固定参照物信息等，包括但不限于文本信息，图像信息，声音信息等，室内结构布局信息可包含室内通道布局、走向等信息，以用于匹配室内位置信息数据库中的信息，来完成定位，实时图像信息中用于定位的信息来源多样且实用。作为本专利技术的进一步改进，第一模态中采用移动终端的摄像头模块进行定位导航，服务器后台利用特征提取、匹配搜索算法，快速返回室内位置信息数据库中的定位结果以实现定位；服务器后台特征提取，先对摄像头模块所拍摄图像进行特征预处理，通过构建Gaussian特征金字塔来构建不同尺度大小的特征图，其表达式为：其中Pn(·)表示输入图片上像素点的值，Pm+1表示不同尺度的输出特征图，W(m)·W(n)表示采样时的高斯卷积核；而后在不同尺度的特征图上进行ROI区域选取，即提取可能的具有可匹配特征的显著区域，显著区域表达为：其中，R(m，n)表示m*n大小的显著区域，C＝cx表示区域的点的特征值，P＝px表示其位置标记，由此统计处各个区域的显著性特征和，以此为依据选取出ROI区域。通过采用上述技术方案，采用此方法选取ROI区域(感兴趣区域)，巧妙简便，有利于实时图像与室内位置信息数据库中信息的快速匹配，可定位到室内的具体层数及具体位置。作为本专利技术的进一步改进，第二模态中采用GPS模块进行定位导航，结合偏移校正算法修正定位，大量采集中心区域之外的定位数据及偏移情况，利用深度学习方法训练偏移校正算法。通过采用上述技术方案，可利用GPS定位以及偏移校正的方法对处于中心区域之外的位置进行定位，实现各模态下定位方法的巧妙结合。作为本专利技术的进一步改进，第一模态中采用WIFI模块进行定位导航，通过室内多个WIFI终端匹配移动终端的唯一MAC地址及其相对位置信息，以完成定位。通过采用上述技术方案，此方案中的WIFI模块进行定位，可作为第一模态中的一种定位方案，可独立完成定位或起辅助定位。作为本专利技术的进一步改进，通过采集GPS模块在室内定位的准确性来确定中心区域，准确性低于预设值时，视为中心区域。通过采用上述技术方案，中心区域的选定有利于后续定位方案的选取，使室内定位导航高效快捷。作为本专利技术的进一步改进，结合移动终端的移动速度，使用与移动速度相匹配的判断频次来判断匹配后的基准位置信息是否处于中心区域中。通过采用上述技术方案，用户在室内的移动，可通过移动终端的移动来判断，而移动得越快，即其移动速度越快的情况下，越容易走出中心区域，则是否仍然处于中心区域的判断频次相应地增大，以利于实时选择合适的定位方法来进行定位。一种多模态室内定位导航系统，包括移动终端和服务器，采用上述任一项方案所述的一种多模态室内定位导航方法，所述移动终端上设置有摄像头模块、WIFI模块和GPS模块，所述服务器中存储有所述室内位置信息数据库，移动终端和服务器通信连接。通过采用上述技术方案，本方案中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模态室内定位导航方法，其特征在于，包括/n采集室内结构的位置信息，作为基准位置信息，绘制室内地图；/n采集室内实景图像信息，作为基准图像；/n将基准图像信息与基准位置信息进行对应的整合，以构建室内位置信息数据库，并设立一中心区域，存储于服务器；/n当移动终端处于室内时，开启摄像头模块，获取实时图像信息，并反馈给服务器；服务器将实时图像信息与位置信息数据库中基准图像进行匹配，并输出匹配后的基准位置信息，判断匹配后的基准位置信息是否处于中心区域中，将判断结果反馈给移动终端；移动终端基于所述判断结果，选择定位方案，若判断结果为是，则启用第一模态进行定位导航，若判断结果为否，则启用第二模态进行定位导航。/n

【技术特征摘要】
1.一种多模态室内定位导航方法，其特征在于，包括
采集室内结构的位置信息，作为基准位置信息，绘制室内地图；
采集室内实景图像信息，作为基准图像；
将基准图像信息与基准位置信息进行对应的整合，以构建室内位置信息数据库，并设立一中心区域，存储于服务器；
当移动终端处于室内时，开启摄像头模块，获取实时图像信息，并反馈给服务器；服务器将实时图像信息与位置信息数据库中基准图像进行匹配，并输出匹配后的基准位置信息，判断匹配后的基准位置信息是否处于中心区域中，将判断结果反馈给移动终端；移动终端基于所述判断结果，选择定位方案，若判断结果为是，则启用第一模态进行定位导航，若判断结果为否，则启用第二模态进行定位导航。


2.根据权利要求1所述的多模态室内定位导航方法，其特征在于，第一模态采用摄像头模块、WIFI模块中的一种或两者的配合进行定位导航，第二模态采用GPS模块进行定位导航。


3.根据权利要求2所述的多模态室内定位导航方法，其特征在于，第一模态中，采用摄像头模块与WIFI模块的配合进行定位导航，服务器根据移动终端所在的WIFI位置坐标在位置信息数据库中的位置，完成定位，服务器以目的地坐标为导航终点，以WIFI位置坐标为导航起点，结合室内位置信息数据库来规划第一路径，启用移动终端上的摄像头模块，实时拍摄实景图像并配合使用者的移动路径以实时变化定位图像的位置，基于定位图像的位置、导航终点位置、室内位置信息数据库以规划第二路径，将第二路径与第一路径进行实时地融合修正，以形成导航路径。


4.根据权利要求1-3任一项所述的多模态室内定位导航方法，其特征在于，实时图像信息包括二维码信息、室内场景实物信息、室内结构布局信息中的一种或多种的组合。


5.根据权利要求2-3任一项所述的多模态室内定位导航方法，其特征在于，第一模态中采用移动终端的摄像头模块进行定位导航，服务器后台利用特征提取、匹配搜索算法，快速返回室...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁雪海，张庆杰，童维勤，沈文枫，刘通，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31