室内路网模型的构建方法研究与实现

室内路网模型是提供室内位置服务的基础,主要应用于室内导航、最优路径查询等方面。根据对室内环境的空间结构分析,建立了室内位置信息图,并在此基础上结合三角网剖分思想,探索了室内空间区域剖分方法,通过配合ArcGIS软件进行二次开发实现了从路径点获取到路网模型构建的全过程处理。实验表明,这种室内路网模型构建方法可行、有效。     

一种面向室内导航的通行区域模型及其自动提取算法

面向室内位置服务中路径规划与导航的应用需求,提出一种基于栅格空间的通行区域模型及其自动提取算法。首先,在栅格模型基础上引入了相邻栅格和途经栅格,结合具体示例阐述了通行区域模型的基本原理;然后,根据室内地图数据特征,通过室内栅格模型初始化、通行区域初次提取和邻域融合,设计了通行区域的自动提取算法;最后,选取西单大悦城一楼室内地图数据进行了不同栅格尺度的通行区域自动提取和路径规划试验。结果表明,该算法针对走廊内存在障碍等复杂室内环境具有较好的适用性,并且通行区域模型相比网络模型的路径规划结果更加符合复杂室内环境的路径行走特征。     

引入导航网格的室内路径规划算法

随着社会、经济的不断发展进步,室内导航定位越来越重要,其导航定位精度、准确性倍受业界关注,而路径规划是该研究方向的重要组成部分。针对传统的基于节点的拓扑模型无法较好解决室内空间"路网"的模糊性问题,该文分析了室内外导航定位的差异,并对传统路径规划算法的局限性进行了分析,提出将基于Delaunay三角剖分导航网格的A*算法应用于室内导航路径规划中。通过算例验证了该方法的有效性,具有较好的实用价值。     

基于建筑平面图的室内空间拓扑模型自动生成算法

针对以建筑平面图为数据源构建室内导航模型时,建筑平面图缺少拓扑信息,尤其是缺少对房间、走廊等多边形对象拓扑描述的问题,本文提出了一种自动化构建室内空间拓扑模型的算法.该算法首先根据CAD建筑平面图的基本特征,将墙线抽象为弧段,门窗抽象为点,房间抽象为多边形;然后从起始墙线出发,将该墙线顺时针或逆时针遇到的第一条墙线作为...     

顾及步行习惯的室内导航网络及其生成算法

室内导航网络是实现室内路径规划和导航的基础。针对现有室内导航网络存在拓扑连通结构不合理、生成路径几何形态不自然等问题,本文依据人类长期以来形成的“抄近路”习性及“避碰”安全需求,提出了一种符合人行走习惯的室内导航网络及其自动生成算法。该导航网络将室内可通行空间划分为普通房间和走廊,普通房间内网络映射为房间结点与门结点的直线连接;形状复杂的走廊空间则依据空间尺度和凹凸性被细分为狭窄走廊空间和开阔走廊空间,狭窄走廊空间以中轴线作为路线,开阔走廊空间则将门结点和通道口结点连接形成完全图;最后将房门结点连接到走廊路线,形成完整室内导航网络。试验结果表明:该模型及其生成算法能够依据室内空间尺度对复杂通行空间进行合理分区,生成与空间特征一致的导航网络结构,使得规划生成的最短路径形态更符合人们的行走习惯。     

基于空间语义的室内导航应用模型研究

室内导航是当前空间信息应用领域的一个热点问题,针对室内空间和室内导航应用需求的特点,提出了一种基于语义的室内空间导航模型。该模型以图论模型为理论基础进行空间的几何抽象和拓扑构建,在准确描述大型建筑室内拓扑关系的基础上,添加模型要素的属性信息以及属性与环境信息的语义关联约束,使模型可以根据出行者的具体需求或环境的变化,改变模型的属性信息,为精细化的导航服务提供基础。     

基于图的语义室内导航模型构建研究

室内空间模型是室内导航的基础和关键所在,针对当前多数室内空间模型在建模过程中只考虑部分导航相关的影响因素,适用范围有限这一问题,结合室内导航特点,综合考虑用户室内移动特征、几何和语义信息表达、路径规划效率3个方面的建模影响因素,提出一种基于图的语义室内导航模型。基于图论的方法构建室内导航概念模型,然后在概念模型的基础上提出具体的几何图模型构建方法和语义信息表达方式,设计图模型中节点和边的数据结构,最后研究将该模型用于不同情景下室内路径规划的具体流程。     

LiDAR地图匹配与二维码融合的AGV室内定位与导航

自动导引机器人(AGV)室内定位的方法多样,激光雷达匹配定位是其主要手段之一,但在环境特征少的区域,因缺乏约束会导致匹配错误.针对这一问题,本文提出了一种LiDAR和二维码地标组合导航方法,并利用turtlebot3在室内走廊环境下进行了模拟试验.结果表明,纯激光匹配导航平均误差为11.5 cm,采用与二维码结合的导航...     

利用点云检测室内导航元素的方法综述

随着大型公共设施的普及和人们室内活动的增多,人们对构建室内精细化导航模型的需求日渐迫切。近年来飞速发展的三维激光扫描、摄影测量、计算机视觉等技术,能够快速高效地获取高精度室内点云数据,为室内精细化导航提供丰富的数据源。如何从海量杂乱的点云中提取出可用于室内导航路径规划的室内导航元素如房间、门窗、楼梯、走廊等,成为了研究的热点和难点。因此,从基于点云的室内导航元素提取所面临的问题出发,综述和评价了近年来各种导航元素提取的相关理论和算法,并针对其各自优缺点,提出利用几何方法与统计方法相结合实现室内导航元素检测和导航网络构建的新思路。     

一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法

为了能快速计算室内导航路径,必须使用简单的数据结构表达室内复杂的路径导航信息,室内三维连通图就是一种较好的手段。但是传统的室内精细建模重在几何模型的构建和纹理数据采集,缺乏室内三维连通图的构建。针对广泛存在室内几何模型提出一种基于体素的室内三维连通图自动生成算法,对建筑物内部进行分割和填充,将室内空间划分为离散的导航空间,通过自动语义关联提取连通关系,最终生成室内空间三维连通图。     

一种自动提取室内通行网络的方法

针对当前从建筑物设计图中提取通行结点网络的方式存在人工干预过多和效率较低等问题,该文提出了一种自动化构建室内通行网络的方案。在总结当前以CityGML LOD4格式存储的建筑物通行数据存在的各类典型问题之后,进行对应性的数据错误修正和补全;然后结合室内可通行空间特点,引入正交多边形分割算法和邻近关系分析算法,完成室内通行网络提取。实验结果证明,该方法所提取的基于CityGML LOD4文件的基本通行结点网络,能够在保持空间定性连通关系的基础上融合空间定量属性,满足人员室内路径规划应用的多重需求。     

Delaunay三角网的交互编辑算法设计与实现

本文在基于四叉树分块构建Delaunay三角网的基础上,设计与实现了面向大地形编辑的以四叉树为空间索引的三角网交互实时编辑系列算法,其中包括约束点的加入、约束线的加入以及共点三角形的快速查找算法。以上算法的设计与实现是地形编辑的基础算法,算法的执行效率对以地形为代表的三维实体的实时编辑以及相关地物模型的拟合具有重要意义。     

BP神经网络的道路场景杆状地物自动分类

针对车载激光扫描数据中杆状地物分类精度不高、自动化程度低的问题,本文提出一种基于BP神经网络的分类方法。首先根据杆状地物点云特征选取10个特征值,获取杆状地物聚类单元的特征向量,构建特征矩阵;然后使用样本集训练BP神经网络模型并保存该分类模型;最后使用BP神经网络分类模型对试验区内的杆状地物进行分类。试验结果表明,该方法对杆状地物的分类精度可达95.34%,验证了文中所述方法对杆状地物分类的有效性。     

大量约束边条件下Delaunay三角网的快速生成

讨论了建立约束Delaunay三角网算法的研究现状,采用“逐点插入法”和“多对角线交换算法”构成“两步法”,在此基础上,从建立高精度三角网模型的需求出发,研究以大数据量等高线为约束边进行Delaunay三角剖分的改进算法。针对“逐点插入法”,采用网格分块的方法对构网点集和已生成的三角网建立索引,提高了点的查询速度和点在三角网中的定位速度,提高了三角网的生成效率;针对“多对角线交换算法”,增加了一些特殊情况的处理,提高了算法的健壮性和交换速度。     

建筑物白模多边形的自动合并

建筑物白模多边形数据可广泛应用于许多领域,但在实际应用中,由于数据太过细致,且目前使用的建筑物白模多边形数据存在拓扑关系错误,不满足生产要求,这给地图综合中建筑物群的自动合并提出了新的要求.因此提出了一种基于约束性Delaunay三角网的建筑物白模多边形自动合并方法,在保持建筑物整体结构和视觉效果的前提下减少不必要的细...     

超宽带与惯性导航组合的室内导航定位

针对室内环境下缺少GNSS信号,且超宽带(UWB)定位精度受非视距误差影响明显的问题,该文提出了基于UWB/INS组合的室内导航定位方法。该方法利用惯性导航系统(INS)推算的位置和速度信息与UWB解算的位置和速度信息的差值作为量测信息,按先验阈值鉴别并剔除非视距误差,通过扩展卡尔曼滤波进行室内导航定位。实验结果表明,该方法能有效抑制非视距误差的影响,大幅提升导航定位精度,稳定性更高,可靠性更强,适用于较高精度的室内导航定位。     

大范围倾斜多视影像连接点自动提取的区域网平差法

提出了一种大范围倾斜多视影像自动连接点提取和光束法区域网平差算法。首先利用POS数据对倾斜影像进行矫正并预测候选像对,使用SIFT特征进行影像匹配;然后利用并查集数据结构实现多视影像间连接点对应关系的快速确定;最后将POS数据和控制点数据作为带权观测值进行平差解算。选取3种典型的倾斜相机系统(组装轻量级倾斜相机、国产SWDC-5相机、微软UltraCam相机)进行了试验,结果表明,本文算法能够适应国内外流行的倾斜摄影系统,且一次性可处理的影像数目超过2000张;在相同条件下倾斜影像光束法区域网平差的整体精度优于传统垂直摄影情形,实际精度可以达到水平方向0.75 GSD,高程方向2.0GSD。     

IndoorGML室内空间模型描述

室内空间数据模型的表达能力是影响室内位置服务的关键因素,在进行室内空间位置服务之前,需要建立能够表达室内空间复杂特征的模型。针对这一需求,本文提出了一种多元混合室内空间模型,该模型基于传统的对象特征模型、几何空间模型和符号空间模型,通过其表达的几何和拓扑特征的优化组合来实现,可充分表达室内位置和目标间的连通关系,满足室内位置服务需求。针对大量应用程序需要相同的数据模型进行导航分析和信息交换,本文提出了一种使用IndoorGML描述室内空间模型的方法,该方法可实现室内空间模型信息在各设备端的共享。以北京某大型商场为例,建立了多元混合空间模型并使用IndoorGML对其进行描述,最后通过两目标间路径分析证明本文方法的应用价值。