一种基于智能移动终端的室内导航数据获取方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及室内定位技术领域，尤其涉及一种基于智能移动终端的室内导航数据 获取方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着智能移动终端的广泛普及，基于位置的服务（LBS，LocationBased Services)与室内外一体化行人导航技术受到越来越多的关注。目前，利用GPS卫星的定位 导航已经能够满足室外行人的服务需求；对于室内行人的定位及导航方法尚缺乏统一的标 准。常用的室内定位技术和方法包括：WIFI、蓝牙、地磁场强、惯性传感器、计算机视觉等，这 些方法大多基于匹配的思想，需要建立导航数据库。目前建立导航数据库的方法仍需要大 量的人力劳动。
[0003] 现有技术中用于行人室内的导航数据主要包括：传感器位置指纹数据、室内路网 数据和地标数据。其中，传感器位置指纹数据用于定位阶段与用户接受到的传感器信号进 行匹配，进而推估用户当前位置；室内路网和地标数据用于行人的路径规划及增强引导。在 导航数据的采集过程中一个关键的问题在于位置标注，标注的位置精度决定了室内定位精 度。常规的位置标注方法需要人工记录采集的位置和时间，这种方法费时费力、耗费了大量 的人力劳动。申请号为：201410798521.6的发明专利"基于视频采集的VisualMap数据库 建立方法及利用该数据库的室内视觉定位方法"，提出了在匀速直线运动过程中拍摄视频， 并对视频图像进行位置标记的方法。该方法要求在数据采集过程中保持匀速直线运动，但 是在实际的数据采集过程中是很难达到的，因此在进行室内定位的时候定位精度差。
[0004] 因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0005] 鉴于现有技术的不足，本发明目的在于提供一种基于智能移动终端的室内导航数 据获取方法及系统，旨在解决室内定位导航过程中导航数据自动提取困难，位置指纹标注 费时费力的问题。本发明通过在自动构建室内路网的基础上，利用智能手机采集导航路线 上的多源传感器信息，为室内行人提供位置指纹数据库和地标数据库，为室内定位及路径 引导提供基础数据。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种基于智能移动终端的室内导航数据获取方法，其中，方法包括：
[0008] A、智能移动终端获取当前室内平面地图，构建室内路网模型，生成采集最优路 径；
[0009] B、智能移动终端采集用户沿着采集最优路径行走时的传感器数据；
[0010] C、根据采集到的传感器数据，检测用户的步幅及识别转弯；
[0011] D、根据步幅检测结果进行位置标注，根据摄像头采集到的视频图像数据对位置标 注结果进行纠正；
[0012] E、使用纠正后的位置结果对除摄像头外的其他传感器测得的数据进行位置标注， 对楼层位置进行标注；
[0013] F、提取室内信息点和地标数据，建立室内纹理图像库和地标数据库。
[0014] 所述的基于智能移动终端的室内导航数据获取方法，其中，所述步骤A具体包括：
[0015]A1、智能移动终端获取当前室内平面地图，对室内平面地图进行矢量化；
[0016] A2、将矢量化后的地图的每一个顶点与其他的顶点的连线根据预先设置的规则进 行组合连接，构建室内路网模型；
[0017] A3、遍历室内路网模型中的所有路径得到一条从起点到终点的最短路径得到采集 最优路径。
[0018] 所述的基于智能移动终端的室内导航数据获取方法，其中，所述步骤B之后还包 括：
[0019] B1、智能移动终端同步检测到用户沿着采集最优路径行走时，控制开启摄像头录 制功能；
[0020] B2、访问内置传感器，输出采样时间、传感器信息、和视频信息。
[0021] 所述的基于智能移动终端的室内导航数据获取方法，其中，所述步骤C具体包括：
[0022] C1、通过智能移动终端采集到的加速度数据，对加速度数据采用低通滤波的预处 理；
[0023] C2、将预处理的加速度数据进行采样，获取预定次数内加速度数据的最大值和最 小值，计算加速度的最大值和最小值的平均值作为动态阈值；
[0024]C3、记录一预定时间窗口内的数据大于波峰动态阈值的最大波峰记为波峰，记录 一预定时间窗口内的数据小于波峰动态阈值的最小波峰记为波谷，获取两个相邻波峰或波 谷，将两个波峰或波谷间的距离记为一步的步幅；
[0025]C4、通过对加速度最大轴方向的陀螺仪输出信号进行角速度峰值检测，识别转弯 位置。
[0026] 所述的基于智能移动终端的室内导航数据获取方法，其中，所述步骤D具体包括：
[0027] D1、根据用户行走的初始位置及用户的步幅得出用户每一步的坐标值；
[0028] D2、根据时间同步信息，将每一步的坐标标注在摄像头采集的视频信息；
[0029] D3、获取视频图像序列的相邻两帧图像进行匹配，并利用相机内部参数矩阵，计算 得出包含两张图像的夹角的旋转矩阵和两张图像的转移向量；
[0030] D4、利用已知第一张图像的坐标可得出相邻图像的坐标，从连续图像求得的坐标 纠正位置标注误差。
[0031] 所述的基于智能移动终端的室内导航数据获取方法，其中，所述步骤E具体包括：
[0032] E1、根据纠正后的位置标注结果对除摄像头外的其他传感器测得的数据的位置进 行标注，获取除摄像头外的其他传感器的位置指纹数据；
[0033] E2、通过智能移动终端获取的气压值数据，计算出楼层高度数据获取楼层数，对楼 层进行标注。
[0034] 所述的基于智能移动终端的室内导航数据获取方法，其中，所述步骤F具体包括：
[0035] F1、提取视频图像上的图像特征，并获取文字区域，最终得到图像的显著区域和文 字区域；
[0036]F2、分割得到的显著区域为室内地标数据，使用图像的位置标注地标的位置；
[0037]F3、根据所有的分割的显示区域的图像建立室内纹理图像库，并根据图像的位置 标注地标的位置建立地标数据库。
[0038] -种基于智能移动终端的室内导航数据获取系统，其中，系统包括：
[0039] 最优路径生成模块，用于智能移动终端获取当前室内平面地图，构建室内路网模 型，生成米集最优路径；
[0040] 传感器数据采集模块，用于智能移动终端采集用户沿着采集最优路径行走时的传 感器数据；
[0041] 步幅检测模块，用于根据采集到的传感器数据，检测用户的步幅及识别转弯；
[0042] 第一位置标注模块，用于根据步幅检测结果进行位置标注，根据摄像头采集到的 视频图像数据对位置标注结果进行纠正；
[0043] 第二位置标注模块，用于使用纠正后的位置结果对除摄像头外的其他传感器测得 的数据进行位置标注，对楼层位置进行标注；
[0044] 数据库建立模块，用于提取室内信息点和地标数据，建立室内纹理图像库和地标 数据库。
[0045] 所述的基于智能移动终端的室内导航数据获取系统，其中，
[0046] 所述最优路径生成模块具体包括：
[0047] 矢量处理单元，用于智能移动终端获取当前室内平面地图，对室内平面地图进行 矢量化；
[0048] 路网模型建立单元，用于将矢量化后的地图的每一个顶点与其他的顶点的连线根 据预先设置的规则进行组合连接，构建室内路网模型；
[0049] 采集最优路径生成单元，用于遍历室内路网模型中的所有路径得到一条从起点到 终点的最短路径得到采集最优路径。
[0050] 所述传感器数据采集模块具体包括：
[0051] 摄像头开启单元，用于智能移动终端同步检测到用户沿着采集最优路径行走时， 控制开启摄像头录制功能；
[0052] 传感器数据输出单元，用于访问内置传感器，输出采样时间、传感器信息、和视频 信息。
[0053] 所述步幅检测模块具体包括：
[0054] 预处理单元，用于通过智能移动终端采集到的加速度数据，对加速度数据采用低 通滤波的预处理；
[0055] 动态阈值生成单元，用于将预处理的加速度数据进行采样，获取预定次数内加速 度数据的最大值和最小值，计算加速度的最大值和最小值的平均值作为动态阈值；
[0056] 步幅获取单元，用于记录一预定时间窗口内的数据大于波峰动态阈值的最大波峰 记为波峰，记录一预定时间窗口内的数据小于波峰动态阈值的最小波峰记为波谷，获取两 个相邻波峰或波谷，将两个波峰或波谷间的距离记为一步的步幅；
[0057] 转弯识别单元，用于通过对加速度最大轴方向的陀螺仪输出信号进行角速度峰值 检测，识别转弯位