[发明专利]一种基于室内平面图的自主导航系统

权利要求书

1.一种基于室内平面图的自主导航系统，其特征在于，包括地图翻译模块和导航模块；所述地图翻译模块用于：一、通过路径提取部件和名称提取部件从地图照片中提取导航地图的结构化信息，其中，所述结构化信息包括但不限于道路和店铺名称；二、通过用户状态估计组件输出相关用户状态信息，其中，所述用户状态估计组件包括但不限于智能终端内的指南针、加速度计及陀螺仪，所述相关用户状态信息包括但不限于用户步数和用户朝向；三、通过所述用户状态估计组件和地图提取组件获得导航地图；所述导航模块用于：一、在用户指定目的地后，通过路径规划器规划出一条从用户当前位置到达目的地的导航路径；并根据所述用户状态估计组件输入的相关用户状态信息和所述导航路径，确定导航路径上用户的相对位置；二、确定导航路径中距离每个转弯的步数；其中，所述通过路径提取部件和名称提取部件从地图照片中提取导航地图的结构化信息，包括：道路提取：一、将地图照片I_m转化为灰度图；二、对I_m中的每个像素p，得到其对应的灰度值g_p；三、如果|g_p-g_ini|＜δ_col，则将该像素点处的颜色设置为黑色，否则设置为白色，其中，g_ini为触摸点p_ini的灰度值，触摸点p_ini由用户触摸智能终端屏幕中任意道路点获得，δ_col为衡量g_p与g_ini是否相近的而设置的阈值；四、判断I_m中的每个黑色像素p_b与触摸点p_ini是否连通，若不连通，则该像素点处的颜色设置为白色；五、通过快速并行细化算法对I_m中的道路区域进行细化，提取道路骨架；六、遍历I_m中所有的黑色像素建立无向图G_p；通过检测包含文本的矩形区域来计算店铺位置：一、采用MSER算法，输出代表店铺的文本矩形，并记录文本矩形左上角和右下角的坐标以标识店铺位置；二、根据检测出的文本矩形的坐标，提取其限定的子图像，并将子图像转换为二值化图像；所述根据检测出的文本矩形的坐标，提取其限定的子图像，并将子图像转换为二值化图像，包括：一、采用OpenCV的基于局部自适应阈值算法对子图像进行二值化处理，获得二值化图像；二、使用Tesseract-OCR识别二值化图像中的文本内容；三、将所述文本内容作为店铺位置查询的索引；所述通过所述用户状态估计组件和地图提取组件获得导航地图，包括：地图匹配：一、采用上述计算店铺位置的方法检测并识别地图照片中的店铺名称；二、完成一次从一个店铺走到另一个店铺的校准行走，通过用户输入或识别拍摄的店铺照片获得两个店铺的位置S₁和S₂，其中S₁是起始店铺位置，S₂是结束店铺位置；三、利用两个店铺的位置S₁和S₂的坐标，在道路中识别出对应的起点p_s和终点p_e：计算出矩形的中心点坐标C(S₁)，C(S₂)；该校准算法需要满足三个限制条件：首先，向量和向量不相交，其次，均垂直于向量最后，和的距离之和最小；从道路中距离坐标(0,0)最近的点p₀开始，使用DFS算法遍历所有道路像素，找出满足上述三个限制条件的起点p_s和终点

p_e，并选择满足p₀到的垂直距离最小的p_s和p_e，根据起点p_s和终点p_e的坐标计算出步行的像素距离l(p_s,p_e)和朝向

其中，代表向量和y轴反向的夹角；结合用户状态估计组件测量用户的实际步数w和步行方向θ_e，根据用户在地图上的行走步数和行走方向，计算导航地图的比例尺Sca和校准后的朝向Ang：

Sca＝l(p_s,p_e)/w