室內(nèi)定位APP開發(fā)

基于OCR技術(shù)的室內(nèi)定位APP開發(fā)

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展、人民生活水平的日益提高，各種室內(nèi)場所也趨向于大型化、復(fù)雜化，例如圖書館、醫(yī)院、大型超市、高鐵站、地下車庫等，在大型室內(nèi)環(huán)境下的定位需求也隨之產(chǎn)生。不同于GPS、北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)等室外定位系統(tǒng)，室內(nèi)定位系統(tǒng)是移動應(yīng)用領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)。

基于OCR技術(shù)的室內(nèi)定位系統(tǒng)，是通過建立室內(nèi)的標志物上的文字信息與其對應(yīng)坐標的數(shù)據(jù)庫，使得用戶在GPS信號弱的室內(nèi)，也可以享受較為精確的定位服務(wù)。通過手機上的APP對室內(nèi)標志物的文字信息進行拍照，如店鋪名、路牌、展品介紹等，APP中接入的OCR識別引擎會識別圖中的文字信息，然后傳輸?shù)椒?wù)器，在數(shù)據(jù)庫中對文字信息進行檢索和匹配，匹配成功后返回坐標，并在APP上以地圖和坐標點的形式顯示位置。

一、室內(nèi)定位APP的系統(tǒng)分析

1.1定位APP系統(tǒng)架構(gòu)

軟件的架構(gòu)需要UI組件、UI處理組件、百度OCR引擎、高德地圖SDK、數(shù)據(jù)訪問組件等。UI組件用來顯示用戶界面，百度OCR引擎提供文字識別服務(wù)，高德地圖提供地圖源，軟件通過數(shù)據(jù)訪問組件和數(shù)據(jù)庫交換信息。此外，還需考慮到通信、運行管理以及系統(tǒng)安全性等方面的問題。軟件架構(gòu)如圖1所示。

1.2室內(nèi)定位APP主要功能模塊

室內(nèi)定位APP主要包括6大功能模塊。

（1）注冊模塊：注冊方式為手機號或者郵箱注冊，點擊獲取驗證碼來驗證手機號或者郵箱的正確性，防止惡意注冊或錯誤注冊。驗證成功后需要設(shè)置登錄密碼，填寫兩次且兩次密碼相同才算注冊成功，然后自動登錄系統(tǒng)，無需再次輸入賬號和密碼，同時系統(tǒng)將注冊信息傳輸?shù)椒?wù)器端，插入用戶表中。

（2）登錄模塊：用戶需要輸入賬號和密碼，如果不記得密碼的話可以點擊“忘記密碼”，驗證手機號或者郵箱后可以重置密碼。點擊登錄后，登錄信息會傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中進行比對，完全正確才能進入主界面。

（3）設(shè)置模塊：在主界面中點擊齒輪圖標后會進入設(shè)置界面，可以在設(shè)置中選擇修改密碼、地圖管理、是否允許管理員進行消息推送、是否允許WiFi下自動下載最新版本軟件、清除緩存以及退出登錄等功能。其中，地圖管理是指可以下載指定城市的地圖，這樣可以節(jié)省流量，不必每次打開軟件后都要聯(lián)網(wǎng)接收地圖資源。

（4）OCR識別模塊：點擊頂部搜索欄右側(cè)的相機圖標后，軟件會打開系統(tǒng)相機進行拍照，然后自動調(diào)用百度OCR引擎進行識別，識別出的文字顯示出來后，用戶可以選擇手動修改文字，修改好后上傳至服務(wù)器，或者直接上傳。

（5）地圖模塊：使用高德提供的地圖，根據(jù)服務(wù)器返回的坐標信息，在地圖上顯示當(dāng)前位置。

（6）歷史記錄模塊：在主界面點擊時鐘圖標后會進入歷史記錄界面，可以看到用戶定位的記錄，包括時間、地點和OCR識別的文字信息。

1.3定位APP系統(tǒng)流程

打開軟件后點擊搜索框右側(cè)的相機圖標，打開手機相機，拍攝照片后，系統(tǒng)會調(diào)用百度OCR引擎識別照片中的文字，識別失敗會提示用戶重新拍攝清晰的照片，識別成功后系統(tǒng)會將識別出的文字顯示出來，讓用戶檢查是否正確，若有錯誤可以選擇手動修改文字，無錯誤則直接上傳至服務(wù)器，然后在數(shù)據(jù)庫中進行查詢和匹配，匹配失敗就會返回到拍照界面，提示用戶重新選擇標志物，匹配成功則會返回坐標值，然后系統(tǒng)調(diào)用高德地圖源，顯示室內(nèi)地圖和坐標點，一次室內(nèi)定位完成。

二、APP設(shè)計的主要技術(shù)

2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計

本系統(tǒng)在服務(wù)器端的MySQL數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)格式，將數(shù)據(jù)分為用戶登錄數(shù)據(jù)、用戶行為數(shù)據(jù)以及位置坐標數(shù)據(jù)3大類進行存儲。用戶登錄數(shù)據(jù)包括用戶的登錄賬號和密碼等信息，由于這類數(shù)據(jù)相當(dāng)重要，不應(yīng)以明文的方式存儲在數(shù)據(jù)庫中，通過使用MySQL的AES_ENCRYPT函數(shù)加密數(shù)據(jù)，因為加密后的數(shù)據(jù)比較難看，所以再使用to_base64函數(shù)轉(zhuǎn)碼數(shù)據(jù)，將加密后的用戶信息存儲在數(shù)據(jù)庫中。

用戶行為數(shù)據(jù)包括用戶使用該軟件進行室內(nèi)定位的時間、OCR識別出的文本、用戶修改后的文本以及定位后的位置坐標。該數(shù)據(jù)內(nèi)容供用戶在歷史記錄中查看，用戶可自行刪除。

位置坐標數(shù)據(jù)包括室內(nèi)環(huán)境下特征物上的文字信息以及對應(yīng)的坐標值。通過匹配用戶上傳的字符串，返回坐標，用于在手機客戶端顯示當(dāng)前所在位置并在地圖上進行標注。

2.2調(diào)用OCR接口

該軟件使用百度的OCR進行文字識別，百度的OCR服務(wù)免費，不過每天有次數(shù)的限制，但對于學(xué)生項目來說夠用。首先，在百度AI開放平臺中進入控制臺，找到文字識別的產(chǎn)品服務(wù)，創(chuàng)建應(yīng)用后填寫相關(guān)信息，獲得AK、SK。然后，下載license文件，在項目中如果直接用AK、SK明文調(diào)用百度的OCR，很不安全，可能會被別人反編譯之后獲得用戶的AK、SK，而license文件集成了AK、SK，放在項目中可以防止別人破解。之后，再下載百度OCR的Android SDK，添加進項目中。準備工作完成后就可以開始調(diào)用百度的OCR接口了。在需要進行識別的頁面所在的文件中創(chuàng)建根據(jù)License文件初始化OCR實例的函數(shù)，并在onCreate()方法中調(diào)用。接下來新建一個可以存放OCR的識別方法的類RecognizeService，在onActivityResult方法中，調(diào)用剛剛新建的類的recAccurateBasic方法，此方法接收3個參數(shù)，分別是context、拍照獲取的圖片路徑和在RecognizeService類中定義的監(jiān)聽接口，在onResult方法中，返回的result字符串即為識別結(jié)果的json字符串，只需要對JSON進行解析就能得到識別結(jié)果。

2.3獲取室內(nèi)地圖服務(wù)

該軟件使用高德提供的地圖服務(wù)。在高德開放平臺中進入控制臺，創(chuàng)建應(yīng)用，獲取API KEY，下載Android平臺下的地圖SDK文件，將解壓后的jar包導(dǎo)入工程中。開發(fā)環(huán)境配置好后，在工程的“AndroidManifest.xml”文件中添加用戶KEY和所需要的權(quán)限，在布局xml文件中添加地圖控件，創(chuàng)建地圖Activity，管理地圖生命周期。

總結(jié)

本文基于Android平臺設(shè)計并開發(fā)了基于OCR技術(shù)的室內(nèi)定位APP，為室內(nèi)定位提供了一個新的解決方案。現(xiàn)階段比較成熟的室內(nèi)定位方案，是需要基礎(chǔ)設(shè)施的，比如室內(nèi)部署密集的接入點或者基站，例如各種傳感器，信號接收裝置，信號發(fā)射器等，成本較高，且需要維護設(shè)備。而基于OCR技術(shù)的室內(nèi)定位方案的成本是很低的，并不需要各種用來定位的設(shè)備，較為麻煩的只是第一步，建立坐標庫。將室內(nèi)標志物上的文字信息提取出來，并建立坐標庫。這的確是不小的工作量，但是隨著OCR技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，未來可能只需用無人機將室內(nèi)所有場景拍攝下來，然后系統(tǒng)便可以自動整理出圖片并匹配其對應(yīng)的坐標，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫中，這樣就可以大大降低工作量，甚至可以打開攝像頭，通過錄像的方式來實現(xiàn)室內(nèi)的實時定位。作為一種無需傳感器的室內(nèi)定位方案，它可以給我們提供更多的創(chuàng)新想法和研究方向。

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