基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统及方法与流程

本发明涉及定位与导航领域，具体地，涉及一种基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统及方法。

背景技术：

城市停车库内由于缺乏地标性的参照物，用户在这样的环境中容易迷路。而由于停车库大多在地下(或地面室内)，不在GPS信号的覆盖范围内，用户也难以借助GPS导航工具进行导航与定位。

目前，大多数的停车库都有指示标记引导用户停车完毕后离开停车库，而用户需要自行记住车辆停放位置的具体信息(如区域、车位号等)，取车时方能够通过停车库内的指示标记找到自己停放的车辆。一旦用户遗忘车辆停放位置的信息，取车的复杂程度将大大提升。

经检索：

申请号为：201410730947.8，发明名称为：“一种室内导航系统及其精确定位的方法”提出的系统在室内复杂场景下实现精确导航，并声称相比现有的室内定位技术误差更小，上述专利申请中所涉及的系统需要假设服务器中心与若干无线AP，成本高昂，不适用于停车库的应用环境。

美国专利号为：US20140232569、US20140232570的这两项专利文献中提出，通过安装系统的设备与兼容的车辆建立数据连接，可以通过蓝牙等方式实现二者之间的联系互动。设备能够识别用户何时何地停泊车辆、通过车门打开信号或引擎熄灭信号记录位置并继续追踪用户移动等。同时，这两项专利还能利用设备自带的IMU等传感器实现追踪位置，当用户想要找到自己停泊的车辆时，可以向系统提出“找到车辆”的要求，由系统实现导航。该方案可以不借助GPS信号进行定位与导航，但需要汽车制造商支持该专利所涉及的系统，并非兼容所有车辆。此外，由于系统与车辆进行了捆绑，一旦用户丢失安装该系统的设备，用户的车辆也存在安全隐患。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统及方法。

根据本发明提供的基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统，包括：移动设备，服务器；

所述移动设备安装有IMU传感器，用于实施感应用户的位置，下载或者调用车库地图，对用户的停车位置和取车时用户的起始位置进行定位，并根据用户位置和目的地位置生成至少一条路径；

所述服务器为远端服务器，内部存储有多个室内车库的地图，能够根据用户的请求提供车库地图下载服务。

优选地，所述移动设备包括：能够安装系统App的智能手机、平板电脑。

根据本发明提供的基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航方法，包括如下步骤：

停车步骤：当用户车辆行驶进入室内车库后，向服务器请求下载车库地图，或者调用已下载好的车库地图，寻找停车位停车，并拍摄停车位标识保存在移动设备中；

取车步骤：用户进入车库准备取车时，拍摄所在位置的停车位或车库标识，移动设备根据用户的所摄标识确定起点位置，并根据停车时所摄停车位标识确定停车位位置，生成至少一条取车路径，为用户提供实时导航服务。

优选地，所述停车步骤包括：

车辆状态检测步骤：通过移动设备的GPS信号和通信基站的信号确定车辆驶入的停车库位置，即用于对停车库进行识别；

车库地图下载步骤：向服务器发送车库地图下载请求，通过移动数据流量或者WiFi下载识别出的车库地图，保存在移动设备中；

车辆停放定位步骤：用户停车完毕后，通过移动设备拍摄对应停车位的标识，自动识别出用户的停车位置信息，并保存。

优选地，所述取车步骤包括：

导航起点定位步骤：用户取车时通过移动设备拍摄移动设备定位用户在车库内的位置，确定起点位置；

路径规划步骤：根据用户起点位置和保存的停车位置信息，自动生成至少一条取车路径；

导航步骤：用户选择任一取车路径，由移动设备的IMU传感器实时更新用户的当前位置，并为用户提供下一步的行径方向和到达停车位置的距离。

优选地，还包括车库环境标识步骤：在车库的所有停车位处贴上车位编号，在用户入口处的地面或墙面上贴上提示标识；

具体地，根据车库的布局进行区域划分，对每个区域内的停车位进行有规律的编号，若车库存在多个出入口的，则对每一个出入口进行编号。

优选地，还包括：出车库导航步骤：当用户找到自己的车辆后，根据用户选择的出口自动生成出库路径，由移动设备的IMU传感器实时更新用户的当前位置，并提供下一步的行径方向和到达出口的距离。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统能够不依赖GPS信号对用户停车位置进行定位，并结合移动设备所携带传感器进行导航，帮助用户在纷繁复杂的停车库环境中快速便捷准确地寻找到所停放的车辆。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的定位与导航系统时序图；

图2为检测车辆状态与地图下载的流程图；

图3为室内定位与导航的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统，用于帮助用户在停车库中(无GPS环境下)寻找到自己停放的车辆，包括移动设备，服务器；

所述移动设备安装有IMU传感器，用于实施感应用户的位置，下载或者调用车库地图，对用户的停车位置和取车时用户的起始位置进行定位，并根据移动设备定位的用户位置和目的地位置生成至少一条路径；

所述服务器为远端服务器，内部存储有多个室内车库的地图，能够根据用户的请求提供车库地图下载服务。

所述移动设备包括：能够安装系统App的智能手机、平板电脑。

根据本发明提供的基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航方法，包括如下步骤：停车步骤和取车步骤；

所述停车步骤包括：

车辆状态检测步骤：通过移动设备的GPS信号和通信基站的信号确定车辆驶入的停车库位置，即用于对停车库进行识别，以获得对应停车库的车库地图；

车库地图下载步骤：向服务器发送车库地图下载请求，通过移动数据流量或者WiFi下载相应的车库地图，保存在移动设备中；若用户已提前下载相应的车库地图，则从移动设备中调用即可，无需重复下载；

车辆停放定位步骤：用户停车完毕后，通过移动设备拍摄对应停车位的标识，自动识别出用户的停车位置信息，并保存；

所述取车步骤包括：

导航起点定位步骤：用户通过移动设备拍摄车库标识，移动设备识别出位置信息，确定起点位置；

路径规划步骤：根据用户起点位置和保存的停车位置信息，自动生成多条取车路径；

导航步骤：用户选择任一取车路径，由移动设备的IMU传感器实时更新用户的当前位置，并为用户提供下一步的行径方向和到达停车位置的距离。

基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航方法，还包括出车库导航步骤：当用户找到自己的车辆后，根据用户选择的出口自动生成出库路径，由移动设备的IMU传感器实时更新用户的当前位置，并提供下一步的行径方向和到达出口的距离。

所述基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航方法，还包括车库环境标识步骤：在车库的所有停车位处贴上车位编号，在用户入口处的地面或墙面上贴上提示标识，具体地，根据车库的布局进行区域划分，对每个区域内的停车位进行有规律的编号，若车库存在多个出入口的，则对每一个出入口进行编号。

具体地，本发明目的在于使得用户在返回停车库取车时，仅依靠停车库地面或墙面上的标记物、手中的移动设备及其附带的摄像功能和本发明的图像处理算法而确定车辆的具体位置，并根据移动设备自带的IMU等传感器进行导航，从而让用户能够精准快捷地寻回停放的车辆。

为了实现上述目的，本发明所采用的系统包括检测车辆状态、地图下载、车辆停放定位、导航起点定位、路径规划与导航这六个部分。

其中检测车辆状态部分，可以结合移动设备的GPS定位功能，确定车辆是否靠近停车库，再由GPS信号的强弱判断车辆是否驶入车库。如果发现车辆驶入车库后，系统会准备开始地图下载。

地图下载部分，当系统检测到车辆驶入停车库时，会根据检测车辆状态时的GPS定位信息，判断车辆驶入的是哪一个停车库，并从数据库中下载相应的停车库地图。

车辆停放定位部分，当用户将车辆停放在停车库中完毕后，系统可以根据用户拍摄的照片确定车辆停放的具体位置。

导航起点定位部分，与车辆停放定位部分相似，当用户回到停车库取车时，系统可以根据用户拍摄的照片确定用户当前的位置。

路径规划部分，根据定位数据与停车库地图规划出一条路线，为导航做准备。

导航部分，根据路径规划部分所制定的路线，结合移动设备附带的传感器，实时告知用户行进的方向，直至最后寻回车辆。

实施例1

本实施例提供一种基于视觉与地图的停车库室内定位与微导航系统。

该系统涉及到用户、移动设备、服务器和停车库四个部分。如图1所示，停车库需要提供停车库的地图，并且需要在停车位及入口处设有显著标识，例如在停车位的地上表明停车位号码，并在行人入口处贴有入口序号即可；服务器负责存储各个停车库的地图，供移动设备调用；用户需要在停车时及取车时拍摄停车库的标识，并依照移动设备提供的导航路线移动自己的位置；移动设备从服务器获取地图，从用户获取所拍摄的标识，计算出停车位与取车位之后向用户提供路线，并根据用户的移动实时更新当前用户的位置。

图1还给出了以上功能具体实施的时序，停车库提供地图由服务器存储，移动设备从服务器获取地图。停车库提供标识供用户拍摄，移动设备获取标识后计算位置并给用户提供行进路线，用户根据路线移动自己的位置，移动设备根据用户的移动实时更新当前位置并进行导航。

本发明所采用的系统包括检测车辆状态、地图下载、车辆停放定位、导航起点定位、路径规划与导航这六个部分。

其中检测车辆状态部分，可以结合移动设备的GPS定位功能，确定车辆是否靠近停车库，再由GPS信号的强弱判断车辆是否驶入车库。如果发现车辆驶入车库后，系统会准备开始地图下载。

地图下载部分，当系统检测到车辆驶入停车库时，会根据检测车辆状态时的GPS定位信息，判断车辆驶入的是哪一个停车库，并从数据库中下载相应的停车库地图。如果发现移动设备中已经存有该停车库的地图则不进行下载。

车辆停放定位部分，当用户将车辆停放在停车库中完毕后，用户需要在车辆停放位置处使用移动设备拍摄一张停车库的地面或墙面标识，由系统根据图像特征匹配与室内定位等算法计算出车辆停放的位置，并存储在系统中。

导航起点定位部分，与车辆停放定位部分相似，当用户回到停车库取车时，需要拍摄一张当前所在位置停车库的地面或墙面标识，由系统根据图像特征匹配与室内定位等算法计算出用户当前的位置，并存储在系统中为路径规划做准备。

路径规划部分，根据车辆停放定位部分和导航起点定位部分所获得的起讫点数据与停车库地图，根据路径规划算法规划出一条路线，显示在移动设备上，并为导航做准备。

导航部分，根据路径规划部分所制定的路线，结合移动设备附带的IMU等传感器，实时计算出用户当前的位置，并通过图像以及语音实时告知用户行进的方向，直至最后寻回车辆，导航结束。

图2给出了检测车辆状态及地图下载的流程图。如图2所示，当车辆行进过程中系统会不断搜索GPS信号并更新车辆当前位置。由于在室外移动设备能够接收到GPS信号，而当车辆进入地下之后GPS信号便会丢失，因此判断如果丢失GPS信号超过两分钟则认为进入地下，此时记录下最后一次接收到GPS信号的位置，在该位置附近搜索停车库，若无停车库，则有可能车辆进入隧道等地方，不进行地图下载。若GPS信号丢失位置附近恰有停车库，则可以判断车辆已经驶入该停车库，则立刻进行停车库地图下载。

图3给出的是室内定位及导航部分的流程图。首先用户在停车位置拍摄车位附近的标识，例如地面上表示车位的数字等。系统根据下载的停车库地图和所拍摄照片进行比对分析，确定照片中标识所在的位置，作为停车位置。当用户返回取车时，拍摄一张停车库入口处的标识(在停车库内部任意位置拍摄车位标识也等效)，系统再根据地图与所拍摄照片确定用户当前所在的位置，作为起始位置。系统根据起始位置、停车位置、停车库地图以及路径规划算法计算出寻回车辆的最佳路径，标示在地图上，供用户使用。用户根据地图行进时，系统会采集移动设备的IMU等传感器的数据，实时计算用户当前所在的位置，并更新到地图上，直至导航完成。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。