一种基于图像传感技术的室内导航系统及导航、搜索方法

1.一种基于图像传感技术的室内导航系统，其特征在于：所述的室内导航系统包括：
客户端，所述的客户端用于发送导航请求、接收并展示导航信息；
导航单元，所述的导航单元用于接收、处理客户端发送的导航请求，存储数据、生成并发送导航信息；
所述的客户端与导航单元进行数据交互；
所述的导航请求是客户端发出的与使用该系统相关的信息、指令；
所述的导航信息包括距离用户最近图像传感器获取的实时视频画面、指示用户前进方向的指示信息；
所述的展示导航信息，是指客户端将导航信息以视频、图像、文字、声音中的任意一种或任意多种方式进行展现；
其中，所述的导航单元包括：
定位模块，所述的定位模块用于确定用户在室内的位置；
处理模块，所述的处理模块用于存储数据，处理客户端发送来的导航请求，生成导航信息，并将导航信息反馈给客户端；
图像感知模块，所述的图像感知模块用于获取室内的实时图像数据；
定位模块和处理模块进行数据交互；图像感知模块和处理模块进行数据交互。
2.根据权利要求1所述的室内导航系统，其特征在于：所述的定位模块包括至少一个无线连接热点，所述的无线连接热点在室内的位置信息是已知的。
3.根据权利要求1所述的室内导航系统，其特征在于：所述的图像感知模块包含至少一个图像采集设备，所述的图像采集设备在室内的位置是已知的。
4.根据权利要求1-3任一项所述的室内导航系统，其特征在于所述的客户端包括：
输入模块，所述的输入模块用于检测用户的输入指令；
输出模块，所述的输出模块用于输出导航信息；
无线连接模块，所述的无线连接模块用于实现客户端与处理模块或定位模块的数据交互；
无线连接模块与输入模块进行数据交互；无线连接模块与输出模块进行数据交互。
5.根据权利要求1-3任一项所述的室内导航系统，其特征在于：所述的客户端是移动智能终端。
6.根据权利要求5所述的室内导航系统，其特征在于：所述的移动智能终端选自智能手机、PDA、笔记本电脑、上网本、平板电脑、掌上电脑、智能掌上游戏机中的任意一种或任意多种。
7.根据权利要求1所述的基于图像传感技术的室内导航系统的导航方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)导航请求的发出：用户通过客户端发出导航请求；
(2)导航请求的接收、处理和反馈：导航单元接收到客户端发出的导航请求，同时导航单元确定客户端的位置信息，然后结合导航请求和客户端位置信息分析生成导航信息，最后将导航信息返回发送给客户端；
(3)导航信息的接收：客户端接收到导航单元发出的导航信息，并展示导航信息；
所述的导航请求是客户端发出的与使用所述的室内导航系统相关的信息、指令；所述的导航请求选自定位请求、搜索请求、规划路线请求中的任意一种或任意多种；所述的搜索请求是指请求室内导航系统搜索目的地和/或目标物品的指令；所述的导航请求的输入方式选自文字、语音、按键和手势中的任意一种或任意多种；
所述的导航信息包括图像感知模块获取的实时视频画面和用户前进方向的指示信息；
所述的展示导航信息方式选自视频、图像、文字、声音中的任意一种或任意多种。
8.根据权利要求7所述的导航方法，其特征在于：所述的步骤(2)中，所述的导航单元确定客户端的位置信息的方法包括以下步骤：
(1)客户端位置信息的粗确定：导航单元判断客户端是否是通过定位模块中的无线连接热点与导航单元进行数据交互；若是，则根据客户端连接的无线连接热点的位置信息及信号连接强度，估计客户端在所述的室内导航系统中的位置信息；若不是，则根据客户端感受到的定位模块中信号最强的无线连接热点的位置及对应的信号强度估计客户端的位置信息；
(2)客户端位置信息的精确定：导航单元根据客户端感受到的不同无线连接热点的信号强度以及不同无线连接热点的位置信息，计算出客户端离不同无线连接热点的距离，进而利用客户端距离不同无线连接热点的距离和对应无线连接热点的位置信息计算出客户端在所述的室内导航系统中的位置信息。
9.根据权利要求1所述的基于图像传感技术的室内导航系统的室内搜索方法，其特征在于：导航请求为搜索请求，所述的搜索请求是指请求室内导航系统搜索目的地和/或目标物品的指令，导航信息是搜索结果，所述的搜索结果选自图像感知模块获取的实时视频信息、图像信息、文字信息、
语音信息中的任意一种或任意多种，所述的室内搜索方法包括如下步骤：
(1)搜索请求的发出：用户通过客户端发出搜索请求；
(2)搜索请求的接收、处理及反馈：导航单元接收客户端发出的搜索请求，并对搜索请求进行处理分析，生成对应的搜索结果，并将搜索结果返回发送给客户端；
(3)搜索结果的接收：客户端接收到导航单元发出的搜索结果，并将其展示给用户。

一种基于图像传感技术的室内导航系统及导航、搜索方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及室内导航领域，尤其涉及一种基于图像传感技术的室内导航系统及基于该系统的导航、搜索方法。\n背景技术\n[0002] 目前存在多种优秀的室外导航系统，如GPS，室外导航的的产品更是种类繁多，其中不乏优秀者，如谷歌地图。室外导航系统大大提升了人们的旅行体验，方便人们在未知的地方准确找到目的地。然而，这类的导航系统在室内难以使用，定位精度很低。室内导航系统可以方便人们在室内(如商厦)方便地到达目的地，可以方便人们在室内行动，有着巨大的商业价值。\n[0003] 虽然某些大公司(如谷歌)已经开始重视该领域，但是现有的室内导航系统导航精度、使用也复杂，亟待一种有效的室内导航系统出现。\n发明内容\n[0004] 本发明所要解决的技术问题是一种基于图像传感技术的室内导航系统。\n[0005] 本发明采用如下的技术方案：\n[0006] 一种基于图像传感技术的室内导航系统，其特征在于：所述的导航系统包括：\n[0007] 客户端，所述的客户端用于发送导航请求、接收并展示导航信息；\n[0008] 导航单元，所述的导航单元用于接收、处理客户端发送的导航请求、存储数据、生成并发送导航信息；\n[0009] 所述的客户端与导航单元进行数据交互；\n[0010] 所述的导航请求是客户端发出的与使用该系统相关的信息、指令；\n[0011] 所述的导航信息包括距离用户最近图像传感器获取的实时视频画面、指示用户前进方向的指示信息。例如，用户要在面前的门口右转，则距离用户最近的图像感知模块将获取该门口的实时视频画面，系统将该画面传输到用户持有的客户端。同时在实时视频画面上表明右转的指示信息(如箭头、文字提示、声音提示等)。\n[0012] 所述的展示导航信息，是指客户端将导航信息以视频、图像、文字、声音中的任意一种或任意多种方式进行展现。\n[0013] 进一步地，所述的导航单元包括：\n[0014] 定位模块，所述的定位模块用于确定用户在室内的位置；\n[0015] 处理模块，所述的处理模块用于存储数据，处理客户端发送来的导航请求和/或搜索请求，生成导航信息，并将导航信息反馈给客户端；\n[0016] 图像感知模块，所述的图像感知模块用于获取室内的实时图像数据；\n[0017] 定位模块和处理模块进行数据交互；图像感知模块和处理模块进行数据交互。\n[0018] 进一步地，所述的定位模块包括至少一个无线连接热点；\n[0019] 所述的无线连接热点提供室内无线局域网（WLAN）的接入点，可以选自wifi热点、蓝牙热点、zigbee热点等中的任意一种或任意多种；所述的无线连接热点在室内的位置信息（例如坐标信息）在室内的位置是已知的；无线连接热点的位置信息存储在处理模块中。\n[0020] 进一步地，所述的图像感知模块包含至少一个图像采集设备；\n[0021] 所述的图像采集设备选自摄像机、监控视频头、网络摄像头中的任意一种或任意多种；所述的图像采集设备在室内的位置是系统已知的；图像采集设备的位置信息存储在处理模块。\n[0022] 进一步地，所述的客户端包括：\n[0023] 输入模块，所述的输入模块用于检测用户的输入指令，可选自键盘、麦克、触屏中的任意一种或任意多种；\n[0024] 输出模块，所述的输出模块用于输出导航信息，可选自显示设备、发声设备中的任意一种或任意多种；\n[0025] 无线连接模块，所述的无线连接模块用户实现客户端与处理模块或定位模块的数据交互；所述的无线连接模块选自wifi、蓝牙、zigbee等无线通信设备中任意一种或任意多种。\n[0026] 无线连接模块与输入模块进行数据交互；无线连接模块与输出模块进行数据交互。\n[0027] 进一步地，所述的客户端可以是移动智能终端，所述的移动智能终端是能够捕获外部信息，能进行计算、分析和处理，具有信号发生功能，同时具有无线通信功能，并能在不同终端之间能够进行信息传输的便携式设备，所述的移动智能终端可以选自各种智能手机、PDA、笔记本电脑、上网本、平板电脑(如IPAD等)、掌上电脑、智能掌上游戏机的任意一种或任意多种。\n[0028] 进一步地，本发明中所述的各单元之间、各模块之间的数据交互方式选自无线通信方式、有线通信方式中的任意一种或两种方式的组合。所述的无线通信方式选自红外线通信、蓝牙通信、wifi通信、3/4G网络、zigbee通信、GSM、CDMA中的任意一种或任意多种。\n[0029] 本发明还提供一种基于图像传感技术的室内导航方法，其特征在于包括以下步骤：\n[0030] (1)导航请求的发出：用户通过客户端发出导航请求；\n[0031] (2)导航请求的接收、处理和反馈：导航单元接收到客户端发出的导航请求，同时导航单元确定客户端的位置信息，然后结合导航请求和客户端位置信息分析生成导航信息，最后将导航信息返回发送给客户端；\n[0032] (3)导航信息的接收：客户端接收到导航单元发出的导航信息，并展示导航信息；\n[0033] 所述的导航请求是客户端发出的与使用该系统相关的信息、指令；选自定位请求、搜索请求、规划路线请求中的任意一种或任意多种；所述的导航请求的输入方式选自文字、语音、按键和手势中的任意一种或任意多种；\n[0034] 所述的导航信息包括图像感知模块获取的实时视频画面和用户前进方向的指示信息；\n[0035] 所述的展示导航信息的方式选自视频、图像、文字、声音中的任意一种或任意多种，例如，用户在客户端接收到的导航信息是显示在屏幕上的实时视频画面，以及附加在视频画面上的导航箭头。\n[0036] 进一步地，所述的导航请求中包含客户端感受到的不同无线连接热点的信号强度，所述的导航方法的步骤(2)中导航单元确定客户端位置的方法包括以下步骤：\n[0037] (1)客户端位置信息的粗确定：导航单元判断客户端是否是通过定位单元中的无线连接热点与导航单元进行数据交互；若是，则根据客户端连接的无线连接热点的位置信息及信号连接强度，估计客户端在系统中的位置信息；若不是，则根据客户端感受到的定位单元中信号最强的无线连接热点的位置及对应的信号强度估计客户端的位置信息；\n[0038] (2)客户端位置信息的精确定：导航单元根据客户端感受到的不同无线连接热点的信号强度以及不同无线连接热点的位置信息，计算出客户端离不同无线连接热点的距离，进而利用客户端距离不同无线连接热点的距离和对应无线连接热点的位置信息计算出客户端在系统中的位置信息。\n[0039] 通常情况下，客户端(如智能手机)会选择信号最强的无线连接热点进行连接，而该无线连接热点一般是距离用户最近的无线连接热点；信号的强度是随距离的增大而递减的，因而不同的信号强度对应不同的距离范围；所述的客户端离不同无线连接热点的距离是根据客户端感受到的不同无线连接热点的信号强度计算得到。\n[0040] 所述的距离不同无线连接热点的距离是根据客户端感受到的不同无线连接热点的信号强度计算得到。\n[0041] 基于本发明的基于图像传感技术的室内导航系统还可以实现室内搜索，进一步地，本发明还提供一种基于图像传感技术的室内搜索方法，所述的导航请求为搜索请求，所述的搜索请求是指请求系统搜索目的地和/或目标物品的指令（例如用户想搜索商厦内的某个专卖店，则可以通过客户端输入该专卖店的名字进行搜索），所述的导航信息是搜索结果，所述的搜索结果选自图像感知模块的图像采集设备获取的实时视频信息、图像信息、文字信息、语音信息中的任意一种或任意多种，所述的室内搜索方法包括如下步骤：\n[0042] (1)搜索请求的发出：用户通过客户端发出搜索请求；发出请求的方式自文字、语音、按键和手势方式中的任意一种或任意多种；例如用户想搜索商厦内的某个专卖店，则可以通过客户端输入该专卖店的名字进行搜索；\n[0043] (2)搜索请求的接收、处理及反馈：导航单元接收客户端发出的搜索请求，并对搜索请求进行处理分析，生成对应的搜索结果，并将搜索结果返回发送给客户端；\n[0044] (3)搜索结果的接收：客户端接收到导航单元发出的搜索结果，并将其展示给用户。搜索结果返回到客户端，用户通过客户端查看搜索结果；例如用户搜索的是商厦内的某个专卖店，则用户在客户端看到的搜索结果是显示在屏幕上的实时视频画面，在该画面中可以看到该专卖店；搜索结果可能有多个，即有多个实时视频画面，让用户选择最佳结果。\n[0045] 进一步地，所述的客户端可以是移动智能终端，所述的移动智能终端是能够捕获外部信息，能进行计算、分析和处理，具有信号发生功能，同时具有无线通信功能，并能在不同终端之间能够进行信息传输的便携式设备，所述的移动智能终端可以选自各种智能手机、PDA、笔记本电脑、上网本、平板电脑(如IPAD等)、掌上电脑、智能掌上游戏机的任意一种或任意多种。\n[0046] 本发明的导航方法或搜索方法中的数据交互方式选自无线通信方式、有线通信方式中的任意一种或两种方式的组合。所述的无线通信方式选自红外线通信、蓝牙通信、wifi通信、3/4G网络、zigbee通信、GSM、CDMA中的任意一种或任意多种。\n[0047] 本发明的有益效果是：本发明针对现有室内导航系统的不足，提出了一种基于图像传感技术的室内导航系统，提出了一种基于图像传感技术的室内导航方法和室内搜索方法。本发明的室内导航系统根据客户端感受到的不同无线连接热点的信号强度确定客户端位置，将导航路线指示信息以实时的视频画面和指示箭头等展示给用户，用户通过对比自己看到的室内情景与客户端显示的实时视频画面，即可准确确定前进方向。\n附图说明\n[0048] 图1是本发明的室内导航系统框架图；\n[0049] 图2是本发明的室内导航系统的定位示意图；\n[0050] 图3是本发明的导航系统规划的最佳路线示意图；\n[0051] 图4是右转指示图。\n具体实施方式\n[0052] 下面结合附图和实施例详细说明本发明。\n[0053] 如图1所述，本发明的一种基于图像传感技术的室内导航系统包括：\n[0054] 客户端，所述的客户端用于发送导航请求、接收并展示导航信息；\n[0055] 客户端，所述的客户端用于发送导航请求、接收并展示导航信息；\n[0056] 导航单元，所述的导航单元用于接收、处理客户端发送的导航请求、存储数据、生成并发送导航信息；\n[0057] 所述的客户端与导航单元进行数据交互；\n[0058] 所述的导航请求是客户端发出的与使用该系统相关的信息、指令；\n[0059] 所述的导航信息包括距离用户最近图像传感器获取的实时视频画面、指示用户前进方向的指示信息。例如，用户要在面前的门口右转，则距离用户最近的图像感知模块将获取该门口的实时视频画面，系统将该画面传输到用户持有的客户端。同时在实时视频画面上表明右转的指示信息(如箭头、文字提示、声音提示等)。\n[0060] 所述的展示导航信息，是指客户端将导航信息以视频、图像、文字、声音中的任意一种或任意多种方式进行展现。\n[0061] 进一步地，所述的导航单元包括：\n[0062] 定位模块，所述的定位模块用于确定用户在室内的位置；\n[0063] 处理模块，所述的处理模块用于存储数据，处理客户端发送来的导航请求和/或搜索请求，生成导航信息，并将导航信息反馈给客户端；\n[0064] 图像感知模块，所述的图像感知模块用于获取室内的实时图像数据；\n[0065] 定位模块和处理模块进行数据交互；图像感知模块和处理模块进行数据交互。\n[0066] 进一步地，所述的定位模块包括至少一个无线连接热点；\n[0067] 所述的无线连接热点提供室内无线局域网（WLAN）的接入点，可以选自wifi热点、蓝牙热点、zigbee热点等中的任意一种或任意多种；所述的无线连接热点在室内的位置信息（例如坐标信息）在室内的位置是已知的；无线连接热点的位置信息存储在处理模块中。\n[0068] 进一步地，所述的图像感知模块包含至少一个图像采集设备；\n[0069] 所述的图像采集设备选自摄像机、监控视频头、网络摄像头中的任意一种或任意多种；所述的图像采集设备在室内的位置是系统已知的；图像采集设备的位置信息存储在处理模块。\n[0070] 进一步地，所述的客户端包括：\n[0071] 输入模块，所述的输入模块用于检测用户的输入指令，可选自键盘、麦克、触屏中的任意一种或任意多种；\n[0072] 输出模块，所述的输出模块用于输出导航信息，可选自显示设备、发声设备中的任意一种或任意多种；\n[0073] 无线连接模块，所述的无线连接模块用户实现客户端与处理模块或定位模块的数据交互；所述的无线连接模块选自wifi、蓝牙、zigbee等无线通信设备中任意一种或任意多种。\n[0074] 无线连接模块与输入模块进行数据交互；无线连接模块与输出模块进行数据交互。\n[0075] 进一步地，所述的客户端可以是移动智能终端，所述的移动智能终端是能够捕获外部信息，能进行计算、分析和处理，具有信号发生功能，同时具有无线通信功能，并能在不同终端之间能够进行信息传输的便携式设备，所述的移动智能终端可以选自各种智能手机、PDA、笔记本电脑、上网本、平板电脑(如IPAD等)、掌上电脑、智能掌上游戏机的任意一种或任意多种。\n[0076] 进一步地，本发明中所述的各单元之间、各模块之间的数据交互方式选自无线通信方式、有线通信方式中的任意一种或两种方式的组合。所述的无线通信方式选自红外线通信、蓝牙通信、wifi通信、3/4G网络、zigbee通信、GSM、CDMA中的任意一种或任意多种。\n[0077] 实施例1 使用导航系统确定客户端位置\n[0078] 客户端以智能手机为例。智能手机通过无线方式与系统进行数据交互，如wifi方式。商厦中定位模块的每个无线连接热点，如wifi热点的位置是固定且被系统记录的，智能手机会自动寻找信号强度最强的wifi热点进行连接，通常是距离用户最近的wifi热点。\n导航系统根据智能手机连接的wifi热点或智能手机检测到信号最强的wifi热点所在的位置，即可粗略得到用户在商厦中所处的位置。\n[0079] 导航系统还可以根据智能手机感受到的多个不同位置的无线连接热点(如wifi热点)的信号强度精确确定用户所在位置。例如图2所示，智能手机可以检测到三个不同wifi热点的信号强度，而信号强度的变化是是智能手机距离wifi热点的距离相关的，如智能手机距离某wifi热点越远则检测到的wifi热点的信号强度越弱。通过智能手机检测到的三点wifi热点的信号强度，计算出智能手机距离三个wifi热点的距离r1、r2、r3。如图\n2中所示，三个wifi热点的位置是系统已知的，以三个wifi热点的坐标(O1、O2、O3)为中心，分别以智能手机距离三个wifi热点的距离r1、r2、r3为半径做圆，根据三圆相交的位置即可确定智能手机在系统中的位置。\n[0080] 实施例2 使用导航系统导航\n[0081] 例如想到达商厦内的某专卖店，用户使用的客户端是智能手机。用户在客户端获取该专卖店在商厦内的位置，获取方式可以是该专卖店工作人员发送给用户，也可以是用户自己通过系统寻找到该专卖店，系统将该专卖店的位置信息发送用户。\n[0082] 用户发出导航指令后，导航模块自动为用户寻找到达该专卖店的最优路线。在用户所持的智能手机显示屏上显示商厦内某摄像头采集到的实时视频画面。该摄像头是系统为用户寻找的最优初始导航摄像头，其获取的画面的区域是用户在出发点可以用眼睛观测到的。用户智能手机显示屏显示实时视频画面，同时有文字、图标、语音中的一种或两种及以上组合指示用户应该朝哪个方向前进。若用户要从出发点到达终点，系统规划的最佳路线图如图3所示。系统将A点附件的摄像头获取的实时视频画面(本实施例中为商厦中位于导航路线的实景)发送给用户的客户端，即本例中的智能手机。智能手机屏幕显示摄像头传输来的实时视频画面及前进方向的指示。如图4所示，用户的智能手机中显示的导航界面示意用户在B处向右转弯。用户根据肉眼看到的实景与摄像头传输来的实时视频对比，即可简易、准确的判断出导航模块所指的转向位置。然后根据如图4所示的右转指示，在B处完成右转即可。该处是转弯示例，上、下楼梯也是类似指示。\n[0083] 如图3所示，当用户到达B处时，一种情况是用户根据导航模块提示，完成了右转，到达C位置；另一种情况是用户在B处并未按导航模块指示右转，而是左转到达了E位置。\n这两种情况的任何一种都不会干扰导航模块的下一步判断，也就是，如果用户走错位置，当用户进入另一个摄像头的指示领域，系统将自动重新规划路线，通过摄像头反馈的实时视频及导航指示给予用户最新的导航信息。\n[0084] 用户在使用该系统中，不会因为未按照导航模块规划路线行走而导航失败。\n[0085] 上述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。