專利名稱：實時影像導航系統(tǒng)及方法
實時影像導航系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種導航系統(tǒng)，特別是指一種在實時拍攝的街道影像上重迭顯示導引信息的實時影像導航系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)衛(wèi)星導航系統(tǒng)是在預先繪制的二維地圖上標示箭頭、路徑等導引信息，使用者必須自行將導航系統(tǒng)顯示的二維地圖與眼前的立體實景比對。在某些狀況下，例如遇復雜的街道叉路、高架橋或圓環(huán)等，二維地圖與立體實景之間存在相當差異，容易導致使用者無法了解導引信息。因此，近年來導航系統(tǒng)業(yè)者針對特定地點會進行拍照且收集交通號志等數(shù)據(jù)，并繪制立體畫面；當車輛接近前述特定地點，則以立體畫面取代二維地圖，在立體畫面上標示導引信息，讓使用者輕松看懂導航系統(tǒng)所導引的方向。但實際上，基于成本考慮，導航系統(tǒng)業(yè)者僅能針對部分地點，例如交通流量大且用路人容易產(chǎn)生困擾的地點制作立體畫面。當使用者行經(jīng)沒有制作立體畫面的地點，仍然只能觀看簡單的二維地圖。更重要的是，當建筑物拆除或改建而使地標消失或改變，導航系統(tǒng)業(yè)者難以立即更新數(shù)據(jù)庫。在此情況下，當使用者行經(jīng)樣貌改變的地點，導航系統(tǒng)卻顯示舊的立體畫面， 更容易導致使用者發(fā)生混淆。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的，即在提供一種在實時拍攝的街道影像上重迭顯示導引信息的實時影像導航系統(tǒng)。本發(fā)明的再一目的，在于提供一種在實時拍攝的街道影像上重迭顯示導引信息的實時影像導航方法。于是，本發(fā)明實時影像導航系統(tǒng)，包含一顯示屏、一用以提供系統(tǒng)運動信息的慣性導航裝置，及一用以規(guī)劃行駛路線的導航單元，其特征在于該系統(tǒng)還包含一供擷取影像的影像擷取單元、一將該影像擷取單元擷取的影像實時顯示于該顯示屏的影像處理單元、一定位單元，及一控制單元。定位單元與該慣性導航裝置及該導航單元連接，并依據(jù)該慣性導航裝置提供的信息計算出一目前位置的地理坐標，并接收該導航單元提供的下一個需要實時影像導引的目標位置的地理坐標?？刂茊卧罁?jù)該目前位置地理坐標、目標位置地理坐標及一預先儲存的與該影像擷取單元相關(guān)的相機參數(shù)數(shù)據(jù)，計算出一目標位置在該顯示屏中的坐標作為用來標示一指引記號的一指引記號坐標；并使該指引記號標示于該顯示屏的指引記號坐標處而重迭顯示于該實時影像上。較佳地，該控制單元計算該指引記號坐標的方式，是先求出該導航裝置的目前位置與該目標位置之間在平面二垂直方向上及高度的距離，再計算該目標位置于該影像擷取單元的影像感應(yīng)器上的成像位置，最后求出該目標位置于顯示屏上的坐標，作為該指引記號坐標。較佳地，該定位單元利用其獲得的目前位置坐標以及目標位置坐標計算出兩者距離，并檢視目前位置是否已到達一需要進行實時影像導引的地點，若是，才通知該影像處理單元顯示該實時影像，且通知控制單元計算該指引記號坐標及標示該指引坐標。該定位單元還檢視目前位置是否已通過該目標位置，若是，則通知該影像處理單元停止將影像顯示于該顯示屏。較佳地，該實時影像導航系統(tǒng)，還包含一內(nèi)存，該定位單元將目前位置地理坐標以及目標位置地理坐標分別儲存于該內(nèi)存的一目前位置數(shù)據(jù)及一目標位置數(shù)據(jù)中且持續(xù)更新；該控制單元與該內(nèi)存連接并自該目前位置數(shù)據(jù)及該目標位置數(shù)據(jù)中讀取數(shù)據(jù)。本發(fā)明實時影像導航方法利用前述導航系統(tǒng)執(zhí)行，并包含以下步驟(a)獲取一目前位置的地理坐標，及一下一個要實時影像導引的目標位置的地理坐標；(b)將由一影像擷取單元擷取的實時影像顯示于一顯示屏；(c)依據(jù)該目前位置地理坐標、目標位置地理坐標及一預先儲存的與該影像擷取單元相關(guān)的相機參數(shù)數(shù)據(jù)，計算出一目標位置在該導航系統(tǒng)的一顯示屏中的坐標，作為用來標示一指引記號的一指引記號坐標；及(d)使該指引記號標示于該顯示屏的指引記號坐標處而重迭顯示于該實時影像上。較佳地，該步驟(C)中，計算該指引記號坐標的方式，是先求出該導航系統(tǒng)的目前位置與該目標位置之間在平面二垂直方向上及高度的距離，再計算該目標位置于該影像擷取單元的成像位置，最后求出該目標位置于該顯示屏上的坐標，作為該指引記號坐標。較佳地，該步驟(b)及步驟(C)、(d)是當該目前位置已到達一需要進行實時影像導引的地點時才觸發(fā)，且當該目前位置已通過該目標位置，則停止將影像顯示于該顯示屏。較佳地，該步驟(a)所獲取的目前位置地理坐標以及目標位置地理坐標分別儲存于一內(nèi)存中且持續(xù)更新，作為執(zhí)行步驟(c)的數(shù)據(jù)來源。為對本發(fā)明的目的、構(gòu)造特征及其功能有進一步的了解，茲配合附圖詳細說明如下

圖1是一系統(tǒng)方塊圖，說明本發(fā)明實時影像導航系統(tǒng)的較佳實施例的系統(tǒng)架構(gòu)；圖2是一流程圖，說明本實施例執(zhí)行的實時影像導航方法；圖3是一示意圖，說明本實施例所說明要實時影像導引的地點的地圖；圖4是一示意圖，說明一影像擷取單元所擷取的影像；圖5及圖6是用以說明計算該指引記號坐標所需的對象的相關(guān)信息及相對關(guān)系；圖7是一示意圖，說明在該影像上迭上明顯的指引記號。
具體實施方式有關(guān)本發(fā)明的前述及其它技術(shù)內(nèi)容、特點與功效，在以下配合參考圖式的一個較
5佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現(xiàn)。參閱圖1，本發(fā)明實時影像導航裝置100的較佳實施例供安裝于一汽車，包含一殼體(圖未示)、設(shè)于殼體內(nèi)的一導航單元1與一慣性導航裝置anertialNavigation System，簡稱INS) 2、一設(shè)于殼體表面的顯示屏3，及為實現(xiàn)實時影像導航而新增或調(diào)整設(shè)定的一定位單元4、一控制單元5、一影像擷取單元61、一影像處理單元62，及一儲存有一目標位置數(shù)據(jù)71、一目前位置數(shù)據(jù)72及一相機參數(shù)數(shù)據(jù)73的內(nèi)存7。該導航單元1主要用以規(guī)劃行駛路線，其依據(jù)衛(wèi)星定位(GPS)數(shù)據(jù)得知目前位置坐標，并依據(jù)使用者輸入的目的地計算出最佳行駛路線或最短行駛路線。在本實施例，該導航單元1依據(jù)其規(guī)劃的行駛路線及衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，通知定位單元4下一個需要實時影像導引的目標位置的相關(guān)數(shù)據(jù)，內(nèi)容包含目標位置坐標。慣性導航裝置2 —般而言具有加速規(guī)及陀螺儀等能提供方向與加速度等運動信息的構(gòu)件，在本實施例可依據(jù)定位單元4發(fā)出的控制指令，將系統(tǒng)100目前朝向哪個方向前進、加速度值等運動信息提供給定位單元4。以下配合參閱圖2說明本實施例實時影像導航系統(tǒng)100執(zhí)行的實時影像導航方法。當實時影像導航功能啟動，導航單元1會不斷地依據(jù)行駛路線以及GPS數(shù)據(jù)找出行駛路線中下一個需要實時影像導引的目標位置，例如圖3所示的圈選處，為一多岔路口， 并通知定位單元4該目標位置的相關(guān)數(shù)據(jù)，內(nèi)容包含目標位置坐標(步驟Sll)。定位單元4依據(jù)導航單元1提供的目標位置相關(guān)數(shù)據(jù)，將目標位置坐標存放于內(nèi)存7的目標位置數(shù)據(jù)72記憶空間中。此外，定位單元4還持續(xù)對慣性導航裝置2發(fā)出控制指令，使慣性導航裝置2提供系統(tǒng)100運動方向、加速度值等信息，該定位單元4則一次次地依據(jù)所接收信息計算出系統(tǒng)100目前在三度空間中相對于起始點的相對位置與方向，獲得一目前位置地理坐標及方向，并存放于內(nèi)存7的目前位置數(shù)據(jù)71記憶空間中(步驟S12)。定位單元4利用其獲得的目前位置坐標以及目標位置坐標計算出兩者距離，并檢視系統(tǒng)100目前位置是否到達一需要實時影像導引的地點(步驟S13)。一般來說，該地點距離目標位置約100公尺。本步驟持續(xù)進行，直到系統(tǒng)100目前位置到達該地點，則進入步驟 S14 及 S15。在步驟S14，影像處理單元62開始將目前影像擷取單元61擷取的影像顯示于顯示屏3，如圖4所示。另一方面在步驟S15，控制單元5依據(jù)地圖數(shù)據(jù)庫(圖未示)、內(nèi)存7中儲存的目前位置坐標、目標位置坐標、相機參數(shù)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)100離地高度H(安裝系統(tǒng)100時設(shè)定或另外以高度感應(yīng)器取得)，以及GPS數(shù)據(jù)，計算要在顯示屏3中標示一指引記號的一指引記號坐標。配合參閱圖5及圖6，該相機參數(shù)數(shù)據(jù)內(nèi)容包括焦距f (鏡頭611到影像感應(yīng)器612 的距離)、影像感應(yīng)器612的寬cW及高cH，此外，還包括顯示屏3的像素pWXpH。詳細計算方法說明如下I.依據(jù)目前位置坐標及目標位置坐標，計算出距離D及夾角a，進一步求出平面二垂直方向上的距離X = D. sin (a)及Y = D. sin (a)。II.讀取系統(tǒng)100離地高度H，并由地圖數(shù)據(jù)庫取得目標位置與目前位置的海拔高度而計算出高度差H’，再計算出目標位置與系統(tǒng)100的高度差dH = H-H'0
III.計算目標位置于影像擷取單元61的影像感應(yīng)器612上的成像位置。以影像感應(yīng)器612中心為原點，坐標(X，h)中，χ = f.X/Y，坐標h = f. dH/Y。IV.最后，計算目標位置于顯示屏3上的坐標(px，py)，作為一指引記號坐標，其中 px = χ. pff/cff, py = h. pH/cH0在步驟S16，控制器5在該顯示屏3的坐標(px，py)處標示一指引記號，例如一向下的箭頭，箭頭頂端位置對應(yīng)該指引記號坐標(px，py)；并使該指引記號重迭顯示于實時影像上而如圖7所示。如此一來，使用者可直覺地了解導航系統(tǒng)100究竟是導引哪一條路。隨著車輛持續(xù)前進，定位單元4持續(xù)更新的目前位置坐標，高度差H’也隨的改變， 目標位置在顯示屏3上的坐標也跟著改變，前述步驟S15及S16持續(xù)進行而使指引記號保持標示于目標位置于顯示屏上的坐標處。此外，定位單元4持續(xù)計算目標位置與目前位置之間的距離，檢視系統(tǒng)100目前位置是否通過目標位置(步驟S17)。當通過該目標位置，影像處理單元62即停止將影像顯示于顯示屏3 (步驟S18)，此時，導航單元1會再通知定位單元4下一個需要實時影像導引的目標位置而重新流程?？刂茊卧?判斷實時影像導引功能是否停止(步驟S19)，例如使用者是否操作系統(tǒng)100關(guān)閉此功能，若是，則結(jié)束流程；若否，則持續(xù)進行本流程。綜上所述，本發(fā)明實時影像導航系統(tǒng)100能夠在車輛接近實時影像導引的地點時，切換為影像模式并在影像中直接迭上指引記號，讓使用者直覺地看懂導航系統(tǒng)100所指引的方位；此外，由于影像是真實的，即便附近建筑物等地標與導航系統(tǒng)業(yè)者記錄不同， 本發(fā)明導航系統(tǒng)100還是能適用，而不需要另外收集數(shù)據(jù)、另外制作立體畫面，故確實能達成本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種實時影像導航系統(tǒng)，包含一顯示屏、一用以提供系統(tǒng)運動信息的慣性導航裝置， 及一用以規(guī)劃行駛路線的導航單元，其特征在于，該系統(tǒng)還包含一影像擷取單元，供擷取影像；一影像處理單元，將該影像擷取單元擷取的影像實時顯示于該顯示屏；一定位單元，與該慣性導航裝置及該導航單元連接，并依據(jù)該慣性導航裝置提供的信息計算出一目前位置的地理坐標，并接收該導航單元提供的一下一個需要實時影像導引的目標位置坐標；及一控制單元，依據(jù)該目前位置地理坐標、目標位置地理坐標及一預先儲存的與該影像擷取單元相關(guān)的相機參數(shù)數(shù)據(jù)，計算出一目標位置在該顯示屏中的坐標，以該坐標作為用來標示一指引記號的一指引記號坐標；并使該指引記號標示于該顯示屏的指引記號坐標處而重迭顯示于該實時影像上。
2.如權(quán)利要求1所述的實時影像導航系統(tǒng)，其特征在于，該控制單元計算該指引記號坐標的方式，是先求出該導航裝置的目前位置與該目標位置之間在平面二垂直方向上及高度的距離，再計算該目標位置于該影像擷取單元的影像感應(yīng)器上的成像位置，最后求出該目標位置于顯示屏上的坐標，作為該指引記號坐標。
3.如權(quán)利要求1所述的實時影像導航系統(tǒng)，其特征在于，該定位單元利用其獲得的目前位置坐標以及目標位置坐標計算出兩者距離，并檢視目前位置是否已到達一需要進行實時影像導引的地點，若是，才通知該影像處理單元顯示該實時影像，且通知該控制單元計算該指引記號坐標及標示該指引坐標。
4.如權(quán)利要求3所述的實時影像導航系統(tǒng)，其特征在于，該定位單元還檢視目前位置是否已通過該目標位置，若是，則通知該影像處理單元停止將影像顯示于該顯示屏。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的實時影像導航系統(tǒng)，其特征在于，其還包含一內(nèi)存，該定位單元將該目前位置地理坐標以及目標位置地理坐標分別儲存于該內(nèi)存中且持續(xù)更新； 該控制單元與該內(nèi)存連接并讀取數(shù)據(jù)。
6.一種實時影像導航方法，利用一導航系統(tǒng)執(zhí)行，其特征在于，其包含以下步驟(a)獲取一目前位置的地理坐標，及一下一個要實時影像導引的目標位置的地理坐標；(b)將由一影像擷取單元擷取的實時影像顯示于一顯示屏；(c)依據(jù)該目前位置地理坐標、目標位置地理坐標及一預先儲存的與該影像擷取單元相關(guān)的相機參數(shù)數(shù)據(jù)，計算出一目標位置在該導航系統(tǒng)的一顯示屏中的坐標，作為用來標示一指引記號的一指引記號坐標；及(d)使該指引記號標示于該顯示屏的指引記號坐標處而重迭顯示于該實時影像上。
7.如權(quán)利要求要求6實時影像導航方法，其特征在于，該步驟(c)中，計算該指引記號坐標的方式，是先求出該導航系統(tǒng)的目前位置與該目標位置之間在平面二垂直方向上及高度的距離，再計算該目標位置于該影像擷取單元的成像位置，最后求出該目標位置于該顯示屏上的坐標，作為該指引記號坐標。
8.如權(quán)利要求要求6實時影像導航方法，其特征在于，該步驟(b)及步驟(c)、(d)是當該目前位置已到達一需要進行實時影像導引的地點時才觸發(fā)。
9.如權(quán)利要求要求8實時影像導航方法，其特征在于，當該目前位置已通過該目標位置，則停止將影像顯示于該顯示屏。
10.如權(quán)利要求要求6、7、8或9所述的實時影像導航方法，其特征在于，該步驟(a)所獲取的目前位置地理坐標以及目標位置地理坐標分別儲存于一內(nèi)存中且持續(xù)更新，作為執(zhí)行步驟(c)的數(shù)據(jù)來源。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種實時影像導航系統(tǒng)，包含影像擷取單元、使影像實時顯示于一顯示屏的影像處理單元、定位單元，及控制單元。定位單元依據(jù)一慣性導航裝置提供的信息計算出一目前位置的地理坐標，并接收一導航單元提供的下一個需要實時影像導引的目標位置的地理坐標?？刂茊卧罁?jù)目前位置地理坐標、目標位置地理坐標及一相機參數(shù)數(shù)據(jù)，計算出一目標位置在該顯示屏中的坐標，作為用來標示一指引記號的一指引記號坐標；并使該指引記號標示于該顯示屏的指引記號坐標處而重迭顯示于該實時影像上。
文檔編號G01C21/36GK102288180SQ201010202158
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者郭幸評 申請人:昆達電腦科技(昆山)有限公司, 神達電腦股份有限公司