一种基于单目摄像头的平面导航系统及方法与流程

本发明涉及一种图像导航领域，特别涉及一种基于单目摄像头的平面导航系统及方法。
背景技术：
：目前室内导航技术最常用的方式包括wifi、通讯基站、蓝牙、nfc、rfid等信号定位，以及二维码、手机内置传感器跟踪运动等定位方式等，所有这些定位技术和方法都面临着共同的问题，即需要在现场安装定位设备或者搭建专用服务器，前期投入很大，布局麻烦，工程量大，运营成本很高，因此极大的限制了这些室内定位技术的应用与推广。而图像导航目前多用于比较复杂的室外地图导航，而如何将图像识别技术简单方便的应用于室内导航还有待完善。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种单目摄像头平面导航系统及方法，只需要在室内布置一些图片，不需要固定轨道，不需要在现场安装任何设备、不需要对现场环境作任何改变即可实现。所述技术方案如下：本发明实施例提供了一种单目摄像头平面导航系统，其包括：路径布局地图，由一系列图片按特定规律排列组合而成，用于目标定位；搜索定位装置模块，与路径布局地图相连，实时跟踪定位目标物体对应在路径布局地图中的图片得到当前位置节点信息并进行导航处理，从而实现基于单目摄像头的平面导航；所述搜索定位装置模块包括：节点图像采集单元，用于实时采集目标物体对应在路径布局地图上所处位置的图片信息；图像识别单元，与节点图像采集单元和中央计算单元相连，用于识别节点图像采集单元采集的图像信息，并得到当前位置节点信息；目标节点输入单元，与中央计算单元相连，用于获取目的地节点信息；节点数据库，与中央计算单元相连，存储路径布局地图中各节点之间的位置关系和路径长度等信息；中央计算单元，根据图像识别单元识别到的当前位置节点信息、目标节点输入单元获取的目的地节点信息和节点数据库中存储的路径布局地图中各节点之间的位置关系和路径长度，计算目标物体达到目的地的最优路径。在本发明较佳的实施例中，所述节点图像采集单元为安装在目标物体特定位置上的单目摄像头。在本发明较佳的实施例中，所述当前位置节点信息包括当前所处节点位置及行进方向信息。在本发明较佳的实施例中，所述目标节点输入单元可采用按键输入或语音输入。在本发明较佳的实施例中，所述节点数据库预先存储了路径布局地图中各个图片的位置关系及相关图片之间的距离大小。在本发明较佳的实施例中，所述最优路径包括经过的节点及当前位置节点到下一节点的方向偏移。本发明实施例还还提供了一种基于单目摄像头的平面导航系统的方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：1）路径布局地图提供一系列按特定规律排列组合而成的图片，用于目标定位；2）搜索定位装置模块中的节点图像采集单元实时采集目标物体对应在路径布局地图上所处位置的图片信息；3）节点图像采集单元采集到的图片信息被图像识别单元识别并得到目标物体的当前位置节点信息；4）目标节点输入单元获取目的地节点信息并传输至中央计算单元；5）中央计算单元根据目标物体的当前位置节点信息、目的地节点信息和节点数据库中存储的路径布局地图中各节点之间的位置关系和路径长度计算目标物体达到目的地的最优路径；6）在目标物体位置发生变化后对比该位置是否是中央计算单元计算出的最优路径中的节点位置，如果是，则根据最优路径行进至下一节点位置，直至目的地节点；如果否，则根据当前位置信息重新计算最优路径。本发明实施例提供的技术方案具有以下有益效果：路径布局地图上的图片排列组合用于目标定位，搜索定位装置模块中的节点图像采集单元实时采集目标物体对应在路径布局地图上所处位置的图片信息，该图片信息被图像识别单元识别得到目标物体的位置节点信息，目标节点输入单元输入目的地节点信息，中央计算单元根据目标物体的位置节点信息、目的地节点信息和节点数据库中存储的路径布局地图中各节点之间的位置关系和路径长度计算目标物体达到目的地的最优路径及方向偏移等数据。本发明布局简单灵活，只需要在室内布置一些图片，不需要固定轨道，不需要在现场安装任何设备、不需要对现场环境作任何改变即可实现，实现方便，工程量小，导航性能更加简便高效。附图说明图1显示为本发明的平面导航系统结构示意图。图2为本发明中路径布局地图的抽象示意图。图1中元件标号说明1路径布局地图2搜索定位装置模块21节点图像采集单元22图像识别单元23目标节点输入单元24节点数据库25中央计算单元具体实施方式为更进一步阐释本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的基于单目摄像头的平面导航系统及方法的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例详细说明中将可清楚的呈现。通过具体实施方式的说明，将可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。如图1所示，本发明平面导航系统主要由两个环节组成：路径布局地图1、搜索定位装置模块2。路径布局地图1用于目标物体所在位置定位，搜索定位装置模块2实时跟踪定位目标物体对应在路径布局地图1中的图片得到当前位置节点信息并进行导航处理，从而实现基于单目摄像头的平面导航。其中，路径布局地图1由一系列图片按特定规律排列组合而成，用于目标定位；其中，搜索定位装置模块2包括；节点图像采集单元21、图像识别单元22、目标节点输入单元23、节点数据库24和中央计算单元25。其中，节点图像采集单元21，用于实时采集目标物体对应在路径布局地图上1所处位置的图片信息；图像识别单元22，用于识别节点图像采集单元21采集的图片信息，并得到当前位置节点信息；目标节点输入单元23，用于获取目的地节点信息；节点数据库24，存储路径布局地图1中各节点之间的位置关系和路径长度等信息；中央计算单元25，根据图像识别单元22识别到的当前位置节点信息和、目标节点输入单元23获取的目的地节点信息和节点数据库24中存储的路径布局地图1中各节点之间的位置关系和路径长度，计算目标物体达到目的地的最优路径。路径布局地图1为位于天花板、墙壁或地面的一组图片，每一张图片对应着搜索定位装置模块2中节点数据库24里的一个节点，每一张图片的位置信息、图片之间的关系及距离等信息均存储于节点数据库24中，节点图像采集单元21为一个安装在目标物体特定部位的单目摄像头，摄像头实时扫描目标物体所在位置对应的路径布局地图1中的特定图片，该图片被传输至图像识别单元22，识别成功后获得所处当前位置信息，当前位置信息包括当前所处节点位置及行进方向信息，该位置信息和目标节点输入单元23通过按键输入或语音输入的目的地节点信息进入中央计算单元25，中央计算单元25根据节点数据库24中的存储的路径布局地图1中各个图片的位置关系及相关图片之间的距离大小计算出到达目的地的最优路径，最优路径包括经过的节点及当前位置节点到下一节点的方向偏移，在目标物位置发生变化后对比该位置是否是中央计算单元25计算出的最优路径中的节点位置，如果是，则根据最优路径行进至下一节点位置，直至目的地节点；如果否，则根据当前位置信息重新计算最优路径，重复以上步骤直至到达目的地节点，从而实现基于单目摄像头的平面导航。基于单目摄像头平面导航系统的方法，具体步骤如下：1）路径布局地图1提供一系列按特定规律排列组合而成的图片，这些图片根据实际空间布局的不同可位于天花板、墙壁或地面，用于目标定位；2）搜索定位装置模块1中的节点图像采集单元21采用单目摄像头实时扫描目标物体对应在路径布局地图1上所处位置的图片信息并传输至图像识别单元22；3）图像识别单元22对收到的图片进行识别处理，如果处理成功得到当前位置节点信息；如果失败则目标物体进行角度变换或位置移动重新进行步骤2）和步骤3）的操作，直到获得当前位置节点信息；4）目标节点输入单元23通过按键输入或语音输入获取目的地节点信息并传输至中央计算单元25；5）中央计算单元25根据目标物体的当前位置节点信息、目的地节点信息和节点数据库24中存储的路径布局地图1中各节点之间的位置关系和路径长度计算目标物体达到目的地的最优路径；6）在目标物体位置发生变化后对比该位置是否是中央计算单元25计算出的最优路径中的节点位置，如果是，则根据最优路径行进至下一节点位置；如果否，则根据当前位置信息重新计算最优路径。附图2为本发明中路径布局地图的抽象示意图，每一个圆圈代表一个节点，节点之间的路径可以是双向，也可以是单向，节点之间可以按规则排列也可以不按规则排列，具体如何排列视实际场景而定。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页12