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Construcción de planos de planta interiores basados en smartphone a través de mediciones acústicas y seguimiento inercial

Autores: Meng, Chuize; Jiang, Shan; Wu, Mengning; Xiao, Xuan; Tao, Dan; Gao, Ruipeng

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Construcción de planos de planta interiores basados en smartphone a través de mediciones acústicas y seguimiento inercial


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Planos de planta interiores
Robots móviles
Técnicas de visión por computadora
BatMapper-Plus
Medición acústica
Seguimiento inercial

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 14

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La falta de planos de planta interiores es uno de los principales obstáculos para los servicios de localización basados en interiores. Los robots móviles dedicados con sensores de alta precisión pueden medir y producir mapas interiores precisos, pero su implementación sigue siendo baja para el público. Algunas de las técnicas de visión por computadora son adoptadas por métodos existentes basados en smartphones para construir nubes de puntos 3D, lo que conlleva un costo en términos de esfuerzo en la recolección de imágenes y el riesgo de problemas de privacidad. En este artículo, proponemos BatMapper-Plus, que adopta el rango acústico y el seguimiento inercial para construir planos de planta interiores precisos y completos en smartphones. Emite señales acústicas para medir la distancia desde el smartphone hasta un segmento de pared vecino y produce áreas accesibles al rodear el edificio mientras se camina. También refina el plano de planta interior construido para eliminar segmentos dispersos e identifica áreas de conexión, incluyendo escaleras y ascensores entre diferentes pisos. Además, proponemos un modelo de navegación inercial basado en LSTM que se entrena con lecturas de IMU al aire libre y registros de GPS, y lo utilizamos para inferir la longitud del paso durante la caminata en interiores, mejorando así la calidad del plano de planta. También elaboramos cómo utilizar el mapa construido para la navegación en interiores, es decir, un algoritmo de Dynamic Time Warping que empareja automáticamente las lecturas inerciales actuales y los datos sensoriales históricos durante la construcción del mapa para producir una guía de caminata detallada. Para demostrar nuestra efectividad en comparación con el estado del arte, llevamos a cabo extensos experimentos en un edificio docente y un edificio residencial. Se demuestra que nuestro método es eficiente sin preocupaciones de privacidad y limitaciones de textura/iluminación.

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