通过室内天花定位的方法、装置、设备及可读介质与流程

本发明涉及智能设备领域，尤其涉及通过室内天花定位的方法、装置、设备及可读介质。

背景技术：

现今社会，可移动智能设备(包括机器人)越来越普及，但智能设备室内定位往往存在低效且高成本的问题，视觉识别是智能设备定位的方法之一，当前视觉识别方法通过视觉绘制室内地图来识别所在位置，存在双目视觉绘制地图与单目视觉绘制地图，但室内物体位置经常变动，导致识别率降低，经常要修正地图，分析计算性能要求高，实现硬件成本较大；或通过特征点检测来识别所在位置，存在人为设置的信标定位(例如：在墙上或天花放置特别图形，二维码等)和通过对现有物体分析后作为特征点的方案，但人为设置的信标定位需要用户开始使用前预先设置信标，增加了繁琐的操作过程；而通过对现有物体分析后作为特征点因室内物体位置经常变动，导致识别率降低，经常要修正物体所在地点。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种通过室内天花定位的方法、装置、设备及可读介质，更快速的定位计算和更准确的定位，实现高效且低成本。

本发明提供了一种通过室内天花定位的方法，包括以下步骤：

获取智能移动设备的摄像头采集的环境图像；

当判断所述环境图像中存在天花时，提取所述环境图像中的天花特征；

将所述环境图像中的天花特征与预存特征库中的天花特征进行匹配，并根据匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；其中，所述预存特征库用于存储已知空间及与每个所述已知空间对应的至少一个天花特征；

根据所述环境图像及所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

优选地，所述天花特征包括天花的几何特征、天花的颜色特征、天花的纹理特征、天花上的挂设物体特征中的至少一个；

所述天花的几何特征包括天花的形状、天花的面积、天花的周长、天花各对边的距离、天花各对角的距离、天花各角与对角线的距离中的至少一种；

所述天花上的挂设物体特征包括天花上的挂设物体的外形特征、所述挂设物体的位置及所述挂设物体的挂设高度的至少一种。

优选地，所述将所述环境图像中的天花特征与预存特征库中的天花特征进行匹配，并根据匹配的结果确定所述智能移动设备当前所处的空间，具体为：

将所述环境图像中的天花的颜色特征与预存特征库中的天花的颜色特征进行匹配获取第一匹配结果，以根据所述第一匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；

若根据第一匹配结果无法确定所述智能移动设备当前所处的空间，将所述环境图像中的天花的几何特征与预存特征库中的天花的几何特征进行匹配获取第二匹配结果，以根据所述第二匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；

若根据所述第二匹配结果无法确定所述智能移动设备当前所处的空间，将所述环境图像中的天花上的挂设物体特征与预存特征库中的天花上的挂设物体特征进行匹配获取第三匹配结果，以根据所述第三匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间。

优选地，还包括：

当根据所述匹配结果无法确定所处的空间时，确定当前所处的空间为未知空间；

分析所处的未知空间及对应的所述环境图像中的天花特征，将所述未知空间及所述对应的天花特征存入所述预存特征库。

优选地，所述根据所述环境图像及所处的空间确定自身在所处空间中的位置，具体包括：

根据自身映射在所述环境图像中的点与所述环境图像中天花任意两边的距离并结合所述所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

本发明还提供了一种通过室内天花定位的装置，包括：

图像获取模块，用于获取智能移动设备的摄像头采集的环境图像；

特征提取模块，用于当判断所述环境图像中存在天花时，提取所述环境图像中的天花特征；

匹配确定模块，用于将所述环境图像中的天花特征与预存特征库中的天花特征进行匹配，并根据匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；其中，所述预存特征库用于存储已知空间及与每个所述已知空间对应的至少一个天花特征；

位置确定模块，用于根据所述环境图像及所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

优选地，所述天花特征包括天花的几何特征、天花的颜色特征、天花的纹理特征、天花上的挂设物体特征中的至少一个；

所述天花的几何特征包括天花的形状、天花的面积、天花的周长、天花各对边的距离、天花各对角的距离、天花各角与对角线的距离中的至少一种；

所述天花上的挂设物体特征包括天花上的挂设物体的外形特征、所述挂设物体的位置及所述挂设物体的挂设高度的至少一种。

优选地，所述匹配确定模块具体为：

第一匹配单元，用于将所述环境图像中的天花的颜色特征与预存特征库中的天花的颜色特征进行匹配获取第一匹配结果，以根据所述第一匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；

第二匹配单元，用于若根据第一匹配结果无法确定所述智能移动设备当前所处的空间，将所述环境图像中的天花的几何特征与预存特征库中的天花的几何特征进行匹配获取第二匹配结果，以根据所述第二匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；

第三匹配单元，用于若根据所述第二匹配结果无法确定所述智能移动设备当前所处的空间，将所述环境图像中的天花上的挂设物体特征与预存特征库中的天花上的挂设物体特征进行匹配获取第三匹配结果，以根据所述第三匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间。

优选地，还包括：

未知空间确定模块，用于当根据所述匹配结果无法确定所处的空间时，确定当前所处的空间为未知空间；

分析所处的未知空间及对应的所述环境图像中的天花特征，将所述未知空间及所述对应的天花特征存入所述预存特征库。

优选地，所述位置确定模块具体包括：

根据自身映射在所述环境图像中的点与所述环境图像中天花任意两边的距离并结合所述所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

本发明还提供了一种通过室内天花定位的设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述中任意一项所述的通过室内天花定位的方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述中任意一项所述的通过室内天花定位的方法。

本发明提供了一种通过室内天花定位的方法、装置、设备及可读介质，通过提取存在天花的环境图像中的天花特征，并将所述环境图像中的天花特征与预存特征库中的天花特征进行匹配，根据匹配的结果确定所述智能移动设备当前所处的空间并根据所述环境图像及所处的空间确定自身在所处空间中的位置，室内天花的特征信息基本不会改变，识别率高，减少操作步骤，定位计算速度更为快速，定位更为准确。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的通过室内天花定位的方法的流程示意图。

图2是本发明第二实施例提供的通过室内天花定位的方法的流程示意图。

图3是本发明第三实施例提供的通过室内天花定位的装置的结构示意图。

图4是本发明第四实施例提供的通过室内天花定位的装置的匹配确定模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种通过室内天花定位的方法，其可由智能移动设备来执行，并包括以下步骤：

s10，获取智能移动设备的摄像头采集的环境图像。

在本发明实施例中，所述智能移动设备可通过设置于自身顶部的摄像头拍摄位于上方的环境图像。

s20，当判断所述环境图像中存在天花时，提取所述环境图像中的天花特征。

在本发明实施例中，所述智能移动设备可通过距离传感器测量环境与自己的距离，再结合所述环境图像及所述距离传感器测量得到的距离分析所述环境图像中是否存在天花，若判断所述环境图像中不存在天花，则所述智能设备移动到其他地方，重复上述步骤重新拍摄上方的环境图像。

在本发明实施例中，当判断所述环境图像中存在天花时，所述智能移动设备提取所述环境图像中天花特征。所述天花特征包括天花的几何特征、天花的颜色特征、天花的纹理特征、天花上的挂设物体特征中的至少一个。所述天花的几何特征包括天花的形状、天花的面积、天花的周长、天花各对边的距离、天花各对角的距离、天花各角与对角线的距离中的至少一种。所述天花上的挂设物体特征包括天花上的挂设物体的外形特征(例如外形为椭圆形的吊灯)、所述挂设物体的位置及所述挂设物体的挂设高度的至少一种。

s30，将所述环境图像中的天花特征与预存特征库中的天花特征进行匹配，并根据匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；其中，所述预存特征库用于存储已知空间及与每个所述已知空间对应的至少一个天花特征。

在本发明实施例中，所述预存特征库用于存储已知空间及与每个所述已知空间对应的至少一个天花的天花特征，例如存储有客房、厨房对应的天花的颜色特征、几何特征、挂设物体特征等。其中，存储格式包括但不限为：客房：{颜色特征1、几何特征1、挂设物体特征1}；厨房{颜色特征2、几何特征2、挂设物体特征2}。

在本发明实施例中，在匹配时，所述智能移动设备可优先提取所述环境图像中天花的颜色特征并将所述颜色特征与预存特征库中的每个空间的天花的颜色特征进行匹配。例如提取的环境图像的天花的颜色特征为灰度值＝180，则在所述预存特征库中搜索是否存在颜色特征为灰度值＝180的天花，若存在且只存在一个，则根据第一匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间，例如存在天花的颜色特征为灰度值＝180的空间是书房，则说明所述智能设置当前处于书房内。

当前，需要说明的是，考虑到光照的影响，本发明可设定预设的容错范围。例如，将所述预存特征库中灰度值位于170-190范围内的天花的颜色特征都认为是与当前提取的所述环境图像中天花的颜色特征匹配的。

在本发明实施例中，若未在预存特征库中查找到匹配的颜色特征的空间(例如，光照会影响灰度值，因此可能导致无法找到天花的颜色特征匹配的空间)或者查找到多个天花的颜色特征对应的空间(例如，不同的空间使用了相同颜色的天花)，则所述智能移动设备进一步提取所述环境图像中天花的几何特征并将所述天花的几何特征与预存特征库中的不同空间的天花的几何特征进行匹配，例如从所述环境图像中提取的天花的形状为长4米宽3米的矩形，则在所述预存特征库中搜索是否唯一存在形状为长4米宽3米的矩形的天花，若存在，则根据第二匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；或者从所述环境图像中提取的天花的各对角的距离为5米，则在所述预存特征库中搜索是否唯一存在各对角的距离为5米的天花，若存在，则根据第二匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间。

在本发明实施例中，若根据所述第二匹配结果仍然无法确定所述智能移动设备当前所处的空间，则所述智能移动设备进一步提取所述环境图像中天花上的挂设物体特征并将所述挂设物体特征与预存特征库中的不同空间的挂设物体特征进行匹配，例如从所述环境图像中提取的天花上挂设物体距离所述智能设备的顶部的垂直距离为2米且位于整个天花中央的位置，则在所述预存特征库的不同空间中搜索是否唯一存在有挂设物体距离所述智能设备的顶部的垂直距离为2米且位于整个天花中央的位置的天花，若存在，则根据第三匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间，例如存在所述挂设物体距离所述智能设备的顶部的垂直距离为2米且位于整个天花中央的位置的天花在厨房里，则说明所述智能设置当前处于厨房内。

在本发明实施例中，先采用天花的颜色特征进行匹配可以提高匹配的速率和效率，而采用天花的几何特征和天花上的挂设物体特征进行匹配可以使得在任何光照下都能获得准确的匹配结果。当然，上述的特征的匹配顺序不是唯一的，不同的特征匹配顺序均在本发明的保护范围之内，在此不做赘述。

s40，根据所述环境图像及所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

在本发明实施例中，具体地，所述智能移动设备通过计算自身映射在所述环境图像中的点与所述环境图像中天花任意两边的距离并结合方向传感器及所述所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

其中，根据映射在所述环境图像中的点与所述环境图像中天花任意两边的距离可以确定所述点在所述环境图像中的坐标，再结合方向及所处的空间的实际面积进行坐标变换，即可以得到所述智能移动设备在所述空间中的具体位置。

综上所述，本发明提供的通过室内天花定位的方法，通过从环境图像中提取室内天花特征，并将所述天花特征与预存特征库中的天花特征进行匹配，根据匹配的结果确定所述智能移动设备当前所处的空间并根据所述环境图像及所处的空间确定自身在所处空间中的位置。由于室内天花特征信息基本不会改变，因此本发明实施例具有识别率高，识别稳定，定位计算速度更为快速，定位更为准确等优点。

为了便于对本发明的理解，下面将对本发明的一些优选实施例做更进一步的描述。

本发明第二实施例：

请参阅图2，在第一个实施例的基础上，还包括：

s50，当根据所述匹配结果无法确定所处的空间时，确定当前所处的空间为未知空间。

在本发明实施例中，当根据所述匹配结果无法确定所处的空间时，即所述预存特征库中不存在所述从环境图片中提取的天花特征及其所属空间的记录，所述智能移动设备无法根据所述天花特征确定自身所在空间，则确定所述智能移动设备所处的空间为未知空间。

s60，分析所处的未知空间及对应的所述环境图像中的天花特征，将所述未知空间及所述对应的天花特征存入所述预存特征库。

在本发明实施例中，当所述匹配结果不一致并确定所述智能移动设备所处的空间为未知空间时，分析所处空间的性质例如分析所述未知空间为储物柜及所述未知空间对应的所述环境图像中天花特征例如天花的颜色特征、天花的几何特征、天花上的挂设物体特征等，将所述空间及所述对应的天花特征的分析结果存入所述预存特征库，如此，当所述智能移动设备再次进入这个空间时，就可以识别到这个空间，从而实现在空间中的定位。

请参阅图3，本发明第三实施例提供了一种通过室内天花定位的装置，包括：

图像获取模块10，用于获取智能移动设备的摄像头采集的环境图像。

特征提取模块20，用于当判断所述环境图像中存在天花时，提取所述环境图像中的天花特征。

匹配确定模块30，用于将所述环境图像中的天花特征与预存特征库中的天花特征进行匹配，并根据匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间；其中，所述预存特征库用于存储已知空间及与每个所述已知空间对应的至少一个天花特征。

位置确定模块40，用于根据所述环境图像及所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

优选地，所述天花特征包括天花的几何特征、天花的颜色特征、天花的纹理特征、天花上的挂设物体特征中的至少一个。

所述天花的几何特征包括天花的形状、天花的面积、天花的周长、天花各对边的距离、天花各对角的距离、天花各角与对角线的距离中的至少一种。

所述天花上的挂设物体特征包括天花上的挂设物体的外形特征、所述挂设物体的位置及所述挂设物体的挂设高度的至少一种。

本发明第四个实施例：

请参阅图4，在第三个实施例的基础上，所述匹配确定模块30具体为：

第一匹配单元31，用于将所述环境图像中的天花的颜色特征与预存特征库中的天花的颜色特征进行匹配获取第一匹配结果，以根据所述第一匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间。

第二匹配单元32，用于若根据第一匹配结果无法确定所述智能移动设备当前所处的空间，将所述环境图像中的天花的几何特征与预存特征库中的天花的几何特征进行匹配获取第二匹配结果，以根据所述第二匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间。

第三匹配单元33，用于若根据所述第二匹配结果无法确定所述智能移动设备当前所处的空间，将所述环境图像中的天花上的挂设物体特征与预存特征库中的天花上的挂设物体特征进行匹配获取第三匹配结果，以根据所述第三匹配结果确定所述智能移动设备当前所处的空间。

优选地，所述位置确定模块40具体包括：

根据自身映射在所述环境图像中的点与所述环境图像中天花任意两边的距离并结合所述所处的空间确定自身在所处空间中的位置。

优选地，还包括：

未知空间确定模块，用于当根据所述匹配结果无法确定所处的空间时，确定当前所处的空间为未知空间。

分析所处的未知空间及对应的所述环境图像中的天花特征，将所述未知空间及所述对应的天花特征存入所述预存特征库。

本发明第五实施例提供了一种通过室内天花定位的设备的示意图。该实施例的通过室内天花定位的设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，例如通过室内天花定位的程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个通过室内天花定位的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤s20。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如位置确定模块40。

示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述通过室内天花定位的终端设备中的执行过程。

所述通过室内天花定位的设备可以是智能移动设备、移动终端等设备。所述通过室内天花定位的设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是通过室内天花定位的设备的示例，并不构成对通过室内天花定位的设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述通过室内天花定位的设备还可以包括摄像头、传感器、红外线探测仪、输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(centralprocessingunit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digitalsignalprocessor，dsp)、专用集成电路(applicationspecificintegratedcircuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmablegatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述通过室内天花定位的设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个通过室内天花定位的设备的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述通过室内天花定位的设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据智能移动设备的使用所创建的数据(比如行走数据、天花图像特征数据等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smartmediacard,smc)，安全数字(securedigital,sd)卡，闪存卡(flashcard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述通过室内天花定位的设备集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。

需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。