使圖像與用于導(dǎo)航的地形高程地圖相關(guān)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使圖像與用于導(dǎo)航的地形高程地圖相關(guān)的方法。用于導(dǎo)航的方法包括：構(gòu)建包括區(qū)域的二維或三維表示的當(dāng)前地圖；檢測(cè)當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；以及基于邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖。所述方法進(jìn)一步包括：檢索包括區(qū)域的二維或三維表示的歷史地圖；檢測(cè)所述歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；以及基于所述邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖。其后，所述當(dāng)前地圖的粗略版本是從所述第一精細(xì)邊緣地圖生成的，而所述歷史地圖的粗略版本是從所述第二精細(xì)邊緣地圖生成的。所述當(dāng)前和歷史地圖的所述粗略版本然后被相關(guān)以確定第一位置和方位。所述第一精細(xì)邊緣地圖然后被與所述第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)以確定第二更準(zhǔn)確的位置和方位。
【專利說(shuō)明】使圖像與用于導(dǎo)航的地形高程地圖相關(guān)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使圖像與用于導(dǎo)航的地形高程地圖相關(guān)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地形相關(guān)和圖像相關(guān)技術(shù)已被用于軍事機(jī)載導(dǎo)航一段時(shí)間了。在地形相關(guān)中，諸如數(shù)字地形高程數(shù)據(jù)庫(kù)(DTED)之類的地理參照高程地圖相對(duì)于使用諸如雷達(dá)設(shè)備或LADAR(激光檢測(cè)和測(cè)距)設(shè)備之類的測(cè)距傳感器從飛機(jī)拍攝的地面高程的測(cè)量而被相關(guān)。地圖曲面和傳感器生成的曲面使用在高程域中操作的二維相關(guān)算法進(jìn)行比較，所述二維相關(guān)算法在兩個(gè)曲面完美地重疊時(shí)生成最大相關(guān)。這個(gè)操作產(chǎn)生兩個(gè)之間的偏移的估計(jì)，并且因?yàn)楦叱痰貓D被地理參照，所以估計(jì)飛機(jī)位置的誤差。誤差估計(jì)可以在導(dǎo)航系統(tǒng)中被用來(lái)使用卡爾曼濾波或其他校正技術(shù)來(lái)校正位置誤差。
[0003]圖像相關(guān)技術(shù)以相似的方式工作。從飛機(jī)拍攝的圖像相對(duì)于地理參照?qǐng)D像數(shù)據(jù)庫(kù)在強(qiáng)度域中被相關(guān)。最大相關(guān)發(fā)生在兩個(gè)圖像完美地重疊時(shí)。機(jī)載圖像必須被移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)的量提供導(dǎo)航誤差的估計(jì)。
[0004]存在地形相關(guān)和圖像相關(guān)導(dǎo)航方法的優(yōu)點(diǎn)和限制兩者。地形相關(guān)技術(shù)常常使用實(shí)際上覆蓋整個(gè)行星的DTED數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面是相對(duì)緊湊的，并且已經(jīng)被廣泛地用在軍事應(yīng)用中。然而，地形相關(guān)所需要的測(cè)距傳感器通常是大的、笨重的、昂貴的以及有源的。此外，因?yàn)闇y(cè)距傳感器發(fā)射RADAR或其他波段的能量，所以這些傳感器容易被敵手檢測(cè)至IJ。相比之下，雖然圖像相關(guān)能夠用小型便宜的相機(jī)來(lái)執(zhí)行，但地理參照數(shù)據(jù)庫(kù)具有非常大的存儲(chǔ)要求，這對(duì)于一些應(yīng)用來(lái)說(shuō)是禁止的。進(jìn)一步地，地形和圖像相關(guān)技術(shù)兩者都具有為計(jì)算密集的、把高性能要求強(qiáng)加于處理系統(tǒng)的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種用于導(dǎo)航的方法包括:構(gòu)建包括區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的當(dāng)前地圖；檢測(cè)所述當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；以及基于所述當(dāng)前地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖。所述方法進(jìn)一步包括:檢索包括所述區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的歷史地圖；檢測(cè)所述歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；以及基于所述歷史地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖。其后，所述當(dāng)前地圖的粗略版本是從所述第一精細(xì)邊緣地圖生成的，而所述歷史地圖的粗略版本是從所述第二精細(xì)邊緣地圖生成的。所述當(dāng)前地圖的粗略版本然后與所述歷史地圖的粗略版本相關(guān)以確定第一位置和方位。所述第一精細(xì)邊緣地圖使用所述第一位置和方位與所述第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)以確定比所述第一位置和方位更準(zhǔn)確的第二位置和方位。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]要理解的是，圖僅描繪示例性實(shí)施例并且因此不將被認(rèn)為在范圍上限制，示例性實(shí)施例將通過(guò)利用附圖以附加的特異性和細(xì)節(jié)來(lái)描述，在附圖中: 圖1是根據(jù)一個(gè)方法的用于使用當(dāng)前地圖和歷史地圖執(zhí)行相關(guān)的方法的流程圖；
圖2A是來(lái)自由飛機(jī)在飛行期間所獲得的當(dāng)前地圖的區(qū)域的雷達(dá)地圖；
圖2B描繪了被轉(zhuǎn)換為在精細(xì)邊緣當(dāng)前地圖中僅示出邊緣的圖2A的雷達(dá)圖像。
[0007]圖3A是來(lái)自歷史地圖的相同區(qū)域的衛(wèi)星照片；
圖3B描繪了被轉(zhuǎn)換為在精細(xì)邊緣歷史地圖中僅示出邊緣的圖3A的衛(wèi)星照片。
[0008]圖4A是從圖2B的精細(xì)邊緣當(dāng)前地圖生成的粗略當(dāng)前地圖；
圖4B是從圖3B中所示出的精細(xì)邊緣歷史地圖生成的粗略歷史地圖；
圖5A示出了在圖4B的粗略歷史地圖上使圖4A的粗略當(dāng)前地圖滑動(dòng)的結(jié)果；
圖5B示出了圖4A的粗略當(dāng)前地圖和圖4B的粗略歷史地圖的相關(guān)的結(jié)果；以及 圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)航系統(tǒng)的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]在以下具體描述中，實(shí)施例被足夠詳細(xì)地描述以使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下可以利用其他實(shí)施例。以下具體描述因此將不在限制意義上進(jìn)行。
[0010]提供了執(zhí)行圖像與高程地圖之間的相關(guān)的方法。本方法提供對(duì)二維(2-D)地圖和三維(3-D)地圖的相關(guān)，所述地圖中的任何一個(gè)能夠被較早地存儲(chǔ)或者由諸如飛機(jī)之類的行駛飛行器來(lái)生成。本方法使得能夠在地形數(shù)據(jù)庫(kù)的低存儲(chǔ)要求情況下使用便宜的傳感器。
[0011]本方法利用了分別從2_D圖像和3-D圖像生成的2_D地圖和3_D地圖。所述地圖中的一個(gè)通常是具有已知坐標(biāo)的預(yù)存儲(chǔ)的“歷史”地圖，而另一個(gè)地圖是從正試圖算出其位置的飛行器所拍攝的“當(dāng)前”地圖。飛行器通過(guò)將當(dāng)前地圖與所存儲(chǔ)的歷史地圖進(jìn)行比較來(lái)確定其位置，并且確定那兩個(gè)地圖需要被移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)多少以便于地圖彼此準(zhǔn)確地重疊。比較的這個(gè)過(guò)程被稱作“相關(guān)”。為了加速相關(guān)過(guò)程，地圖的粗略版本被首先相關(guān)以給出近似位置和方位，其然后被用來(lái)初始化精細(xì)相關(guān)。
[0012]本技術(shù)基于在高程數(shù)據(jù)和相機(jī)數(shù)據(jù)中存在引起邊緣的許多物理結(jié)構(gòu)的假設(shè)而工作。這個(gè)技術(shù)依靠地形中的高起伏。包括諸如峽谷或絕壁之類的自然高起伏的區(qū)域?qū)⒐ぷ鳎炯夹g(shù)特別適用于包括諸如建筑物之類的人造特征、具有銳邊緣的高程數(shù)據(jù)庫(kù)。這種類型的高程地圖能夠從航空光雷達(dá)(或LIDAR -光檢測(cè)和測(cè)距)勘測(cè)生成。
[0013]本方法對(duì)地圖中的每一個(gè)應(yīng)用邊緣檢測(cè)算法。不同類型的圖像可以具有允許邊緣被檢測(cè)到的不同類型的特征，但常常存在足夠相似性以致不同類型的圖像仍然能夠被比較以確定它們相對(duì)的位置和方位。邊緣檢測(cè)技術(shù)通過(guò)在水平和垂直方向兩者上區(qū)別相鄰元素來(lái)計(jì)算梯度。結(jié)果是在每個(gè)元素位置處的二維梯度向量。
[0014]閾值能夠被應(yīng)用于梯度大小以產(chǎn)生表示高對(duì)比度點(diǎn)即邊緣的二元圖像。這個(gè)技術(shù)可以被應(yīng)用于地形高程數(shù)據(jù)和相機(jī)強(qiáng)度數(shù)據(jù)兩者，從而為兩者產(chǎn)生“邊緣域”中的圖像。這些二元邊緣域表示然后可以使用標(biāo)準(zhǔn)圖像相關(guān)技術(shù)而被相關(guān)。因?yàn)閳D像是二元的，所以針對(duì)相關(guān)的計(jì)算要求被大大地減少了。
[0015]雖然在這里在使三維曲面地圖與從飛機(jī)拍攝的圖像相關(guān)的上下文中對(duì)本技術(shù)進(jìn)行了描述，但是這個(gè)技術(shù)還能夠被擴(kuò)展到許多其他傳感器組合。這個(gè)的示例是使從飛機(jī)拍攝的毫米波雷達(dá)(三維)圖像與地理參照光學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)。本方法提供了通過(guò)首先將樣本轉(zhuǎn)換到邊緣域并執(zhí)行兩個(gè)邊緣域表示之間的相關(guān)操作而使來(lái)自根本不同的數(shù)據(jù)類型的兩個(gè)樣本相關(guān)的能力。因?yàn)榭梢詮牟煌囊朁c(diǎn)觀察到兩個(gè)樣本，所以兩個(gè)邊緣域表示的正確相關(guān)可能需要旋轉(zhuǎn)以及平移。在典型的應(yīng)用中，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)提供初始變換，而最大相關(guān)通過(guò)計(jì)算與關(guān)于這個(gè)初始變換的位置或姿態(tài)(attitude)的變化相對(duì)應(yīng)的相關(guān)值而被確定。
[0016]在使得能夠在較低的地形起伏區(qū)域中與DTED —起使用的另外的方法中，梯度的高階導(dǎo)數(shù)被計(jì)算。梯度提供地形的斜率，同時(shí)梯度的導(dǎo)數(shù)(差分)提供斜率改變，諸如峰、谷以及脊線。這些特征然后可以用閾值過(guò)程來(lái)檢測(cè)，使得當(dāng)導(dǎo)數(shù)高于特定值時(shí)邊緣被認(rèn)為存在，而當(dāng)導(dǎo)數(shù)低于所述值時(shí)邊緣不被認(rèn)為存在。因?yàn)檫@些特征趨于與視覺(jué)域(陰影等)中的邊緣相關(guān)聯(lián)，所以DTED梯度的導(dǎo)數(shù)然后可以與圖像邊緣相關(guān)聯(lián)。
[0017]本方法估計(jì)兩個(gè)邊緣域圖像之間的變換，其表示機(jī)載導(dǎo)航系統(tǒng)的誤差。這個(gè)估計(jì)然后能夠被作為校正應(yīng)用于導(dǎo)航系統(tǒng)。本方法通過(guò)使用當(dāng)前導(dǎo)航位置來(lái)確定地形數(shù)據(jù)庫(kù)的哪些區(qū)域很可能在視圖中、并且僅嘗試使圖像與該局部領(lǐng)域相匹配來(lái)減少搜索空間。
[0018]本發(fā)明可以使用包括梯度和邊緣檢測(cè)的計(jì)算的圖像處理技術(shù)以軟件加以實(shí)現(xiàn)。
[0019]圖1是根據(jù)一個(gè)方法的用于使用當(dāng)前地圖和歷史地圖執(zhí)行相關(guān)的方法100的流程圖。在方法100中，利用了區(qū)域的3-D地圖，其能夠從光雷達(dá)或雷達(dá)圖像生成(塊110)。光雷達(dá)或雷達(dá)圖像能夠由在該區(qū)域上飛行的飛機(jī)來(lái)收集以生成當(dāng)前地圖?？商鎿Q地，光雷達(dá)或雷達(dá)圖像可以是來(lái)自被存儲(chǔ)在飛機(jī)上的歷史地圖的。方法100還采用2-D地圖，其能夠從由一個(gè)或多個(gè)相機(jī)所拍攝的光學(xué)圖像生成(塊120)。光學(xué)圖像能夠由在該區(qū)域上飛行的飛機(jī)來(lái)收集以生成當(dāng)前地圖，或者可以是來(lái)自被先前存儲(chǔ)的歷史地圖的衛(wèi)星或航空照片。
[0020]方法100估計(jì)飛機(jī)的飛行高度、俯仰角以及側(cè)傾角，其被用來(lái)將來(lái)自3-D地圖的3-D數(shù)據(jù)投射到相同圖像的2-D頂視圖上(塊112)。方法100然后計(jì)算2-D圖像中的邊緣特征(塊114)并生成第一精細(xì)邊緣地圖。粗略地圖像素值然后被設(shè)置為每個(gè)粗略像素內(nèi)的精細(xì)邊緣像素的總和(塊116)，并且第一粗略地圖被生成。術(shù)語(yǔ)“粗略”意指地圖的較粗分辨率，其中粗略地圖中的一個(gè)像素能夠與精細(xì)地圖中的若干像素相對(duì)應(yīng)。
[0021]方法100還計(jì)算由相機(jī)所拍攝的2-D圖像中的邊緣特征(塊122)，并且生成第二精細(xì)邊緣地圖。粗略地圖像素值然后被設(shè)置為每個(gè)粗略像素內(nèi)的精細(xì)邊緣像素的總和(塊124)，并且第二粗略地圖被生成。
[0022]第一和第二粗略地圖在粗略相關(guān)過(guò)程中被用來(lái)確定北、東以及航向角的粗略參數(shù)(塊130)。在可選的擴(kuò)展中，還可以確定俯仰和側(cè)傾。粗略相關(guān)的結(jié)果然后在精細(xì)相關(guān)過(guò)程中連同第一和第二精細(xì)邊緣地圖一起被用來(lái)確定北、東以及航向角的精細(xì)參數(shù)(塊132)。術(shù)語(yǔ)“精細(xì)”意指地圖的更精細(xì)分辨率。
[0023]在示例性方法中，生成了包括由飛機(jī)在飛行期間所收集的區(qū)域的3-D雷達(dá)圖像的當(dāng)前地圖。圖2A是來(lái)自由飛機(jī)所獲得的當(dāng)前地圖的選定區(qū)域的示例性3-D雷達(dá)圖像，其中當(dāng)前地圖具有1.6米的分辨率。所述方法將3-D雷達(dá)圖像與在較早時(shí)間拍攝并存儲(chǔ)在歷史地圖中的相同區(qū)域的2-D衛(wèi)星照片進(jìn)行比較(相關(guān))。圖3A是來(lái)自對(duì)應(yīng)于圖2A的雷達(dá)圖像中所示出的所選區(qū)域的歷史地圖的示例性衛(wèi)星照片，其中歷史地圖也具有1.6米的分辨率。[0024]當(dāng)前地圖和歷史地圖兩者都使用飛行高度、俯仰角以及側(cè)傾角來(lái)預(yù)處理以給出頂視圖，從而使得僅剩余變量是北、東以及航向角。衛(wèi)星地圖具有已知坐標(biāo)，因此以算出飛機(jī)在哪里，雷達(dá)圖像與衛(wèi)星圖像進(jìn)行比較。這個(gè)相關(guān)通過(guò)在北和東方向上旋轉(zhuǎn)雷達(dá)圖像然后使其滑動(dòng)直到它擬合衛(wèi)星圖像為止來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0025]圖2A的雷達(dá)圖像是800乘800個(gè)像素，而圖3A的衛(wèi)星圖像是1400乘1400個(gè)像素。因此，在每個(gè)方向上每次旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)當(dāng)前地圖和歷史地圖1個(gè)像素、然后在每個(gè)位置處進(jìn)行比較將花費(fèi)太長(zhǎng)時(shí)間。為了加速相關(guān)過(guò)程，當(dāng)前地圖和歷史地圖中的圖像迅速穿過(guò)標(biāo)準(zhǔn)邊緣檢測(cè)算法。圖2B描繪了被轉(zhuǎn)換為在精細(xì)邊緣當(dāng)前地圖中示出邊緣的圖2A的雷達(dá)圖像。圖3B描繪了被轉(zhuǎn)換為在精細(xì)邊緣歷史地圖中示出邊緣的圖3A的衛(wèi)星照片。
[0026]其后，通過(guò)將每個(gè)10乘10精細(xì)像素塊中邊緣像素的數(shù)目存儲(chǔ)成單個(gè)粗略像素而為當(dāng)前地圖和歷史地圖生成了小的粗略地圖。來(lái)自生成的粗略當(dāng)前地圖的一個(gè)幀在15.9米的分辨率情況下被示出在圖4A中，而來(lái)自生成的粗略歷史地圖的一個(gè)幀同樣在15.9米的分辨率情況下被示出在圖4B中。用來(lái)加速相關(guān)的這個(gè)精細(xì)到粗略轉(zhuǎn)換在標(biāo)題為RAPIDLIDAR IMAGE CORRELATION FOR GROUND NAVIGATION的待決美國(guó)申請(qǐng)序號(hào) 13/302，831 中被進(jìn)一步詳細(xì)地描述，其公開內(nèi)容通過(guò)引用結(jié)合。
[0027]圖5A示出了在來(lái)自圖4B的粗略歷史地圖的幀上使來(lái)自圖4A的粗略當(dāng)前地圖的幀滑動(dòng)的結(jié)果。粗略當(dāng)前地圖每次被移動(dòng)一個(gè)粗略像素，并且然后其像素被從粗略歷史地圖像素中減去。在這個(gè)示例中，粗略[X，y, Ψ]巾貞相關(guān)誤差曲面被示出為對(duì)于ψ =
1.35度的固定值具有[X，y]坐標(biāo)的曲面，其中給出最佳地圖相關(guān)的航向，Ψ，位移，而X =東并且y =北。在這個(gè)示例中，全局粗略相關(guān)花費(fèi)了 24.4秒。
[0028]以0.38度步長(zhǎng)從-4度到+3.64度針對(duì)每個(gè)旋轉(zhuǎn)角(Ψ)重復(fù)該過(guò)程，同時(shí)針對(duì)最佳角度繪制[東位移，北位移]結(jié)果，如圖5A中所描繪的那樣。
[0029]在粗略位移和旋轉(zhuǎn)被計(jì)算之后，粗略結(jié)果被應(yīng)用于原始精細(xì)邊緣地圖(圖2B和3B)。粗略相關(guān)的結(jié)果在圖5B中被示出。在這個(gè)示例中，粗略結(jié)果準(zhǔn)確到為大約16米的一個(gè)粗像素內(nèi)。粗略結(jié)果然后被用來(lái)啟動(dòng)精細(xì)像素相關(guān)，因?yàn)樗阉髟诒焙蜄|坐標(biāo)中被縮窄到16米。因此，1.6米分辨率精細(xì)邊緣地圖僅不得不被移動(dòng)16個(gè)像素，而不是遍及全800像
素寬度。
[0030]圖6是能夠?qū)崿F(xiàn)本技術(shù)的導(dǎo)航系統(tǒng)600的一個(gè)實(shí)施例的框圖。系統(tǒng)600包括至少一個(gè)處理單元602以及被操作地耦合到處理單元602的至少一個(gè)存儲(chǔ)器單元604。至少一個(gè)傳感器606與處理單元602操作通信。傳感器606可以是光學(xué)相機(jī)、光雷達(dá)設(shè)備、雷達(dá)設(shè)備等等。存儲(chǔ)器單元604包括將地形高程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在歷史地圖中的數(shù)據(jù)庫(kù)608。
[0031]用于在本方法和系統(tǒng)中使用的處理器能夠使用如為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的軟件、固件、硬件或其任何適當(dāng)?shù)慕M合來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)示例而非限制的方式，用于處理器的硬件部件能夠包括一個(gè)或多個(gè)微處理器、存儲(chǔ)器元件、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)元件、接口卡以及本領(lǐng)域中已知的其他標(biāo)準(zhǔn)部件。前述中的任一個(gè)都可以由專門設(shè)計(jì)的專用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來(lái)補(bǔ)充或者結(jié)合在其中。處理器包括或者與軟件程序、固件或其他計(jì)算機(jī)可讀指令一起運(yùn)行以用于執(zhí)行在本方法中使用的各種過(guò)程任務(wù)、計(jì)算以及控制功能。這些指令典型地有形地體現(xiàn)在包括用于計(jì)算機(jī)可讀指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)程序產(chǎn)品上。[0032]本發(fā)明能夠用可以被通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或處理器或任何可編程邏輯器件訪問(wèn)的任何可用的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體來(lái)實(shí)現(xiàn)。適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀媒體可以包括諸如磁或光學(xué)媒體之類的儲(chǔ)存器或存儲(chǔ)器媒體。例如，儲(chǔ)存器或存儲(chǔ)器媒體可以包括常規(guī)硬盤、緊湊盤-只讀存儲(chǔ)器(CD-ROM)、DVD、易失性或非易失性媒體，諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)(包括但不限于同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)、雙數(shù)據(jù)率(DDR) RAM、RAMBUS動(dòng)態(tài)RAM(RDRAM)、靜態(tài)RAM (SRAM)等等)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、電可擦可編程ROM (EEPROM)、閃速存儲(chǔ)器、藍(lán)光盤等等。上述的組合還被包括在計(jì)算機(jī)可讀媒體的范圍內(nèi)。
[0033]本發(fā)明能夠通過(guò)由至少一個(gè)處理器執(zhí)行的諸如程序模塊之類的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或者實(shí)現(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例行程序、程序、對(duì)象、數(shù)據(jù)部件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法等等。
[0034]示例實(shí)施例
示例I包括用于導(dǎo)航的方法，其包括:構(gòu)建包括區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的當(dāng)前地圖；檢測(cè)當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；基于當(dāng)前地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖；檢索包括該區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的歷史地圖；檢測(cè)歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；基于歷史地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖；從第一精細(xì)邊緣地圖生成當(dāng)前地圖的粗略版本；從第二精細(xì)邊緣地圖生成歷史地圖的粗略版本；使當(dāng)前地圖的粗略版本與歷史地圖的粗略版本相關(guān)以確定第一位置和方位；以及使用第一位置和方位來(lái)使第一精細(xì)邊緣地圖與第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)，以確定比第一位置和方位更準(zhǔn)確的第二位置和方位。
[0035]示例2包括示例I的方法，其中，當(dāng)前地圖是由通過(guò)飛機(jī)上的一個(gè)或多個(gè)相機(jī)在飛行期間所拍攝的光學(xué)圖像構(gòu)建的。
[0036]示例3包括示例I和2中的任一個(gè)的方法，其中，歷史地圖包括二維或三維光雷達(dá)或雷達(dá)圖像。
[0037]示例4包括示例I和2中的任一個(gè)的方法，其中，歷史地圖包括數(shù)字地形高程數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0038]示例5包括示例I的方法,其中，當(dāng)前地圖包括由通過(guò)飛機(jī)上的一個(gè)或多個(gè)距離傳感器在飛行期間所獲得的距離數(shù)據(jù)所構(gòu)建的二維或三維圖像。
[0039]示例6包括示例5的方法，其中，距離數(shù)據(jù)是從光雷達(dá)設(shè)備獲得的。
[0040]示例7包括示例5的方法，其中，距離數(shù)據(jù)是從雷達(dá)設(shè)備獲得的。
[0041]示例8包括示例5-7中的任一個(gè)的方法，其中，歷史地圖包括光學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0042]示例9包括示例8的方法，其中，光學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)包括一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星或航空照片。
[0043]示例10包括示例1-9中的任一個(gè)的方法，其中，當(dāng)前地圖和歷史地圖使用飛行高度、俯仰角以及側(cè)傾角來(lái)預(yù)處理以產(chǎn)生每個(gè)地圖的頂視圖。
[0044]示例11包括示例1-10中的任一個(gè)的方法，其中，使第一精細(xì)邊緣地圖與第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)包括在北和東方向上旋轉(zhuǎn)當(dāng)前地圖中的表示并然后使其滑動(dòng)直到該當(dāng)前地圖中的表示與歷史地圖中的表示對(duì)準(zhǔn)為止。
[0045]示例12包括用于導(dǎo)航的系統(tǒng)，其包括處理器和存儲(chǔ)器單元，所述存儲(chǔ)器單元包括具有可由處理器執(zhí)行以執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的方法的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì):構(gòu)建包括區(qū)域的二維(2-D)或三維(3-D)圖像的當(dāng)前地圖；檢測(cè)當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；基于當(dāng)前地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖；檢索具有2-D圖像或3-D圖像的該區(qū)域的歷史地圖；檢測(cè)歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；基于歷史地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖；從第一精細(xì)邊緣地圖生成當(dāng)前地圖的粗略版本；從第二精細(xì)邊緣地圖生成歷史地圖的粗略版本；使當(dāng)前地圖的粗略版本與歷史地圖的粗略版本相關(guān)以確定第一位置和方位；以及使用第一位置和方位來(lái)使第一精細(xì)邊緣地圖與第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)，以確定比第一位置和方位更準(zhǔn)確的第二位置和方位。
[0046]示例13包括示例12的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括在飛機(jī)上被配置成在飛行期間捕獲光學(xué)圖像的一個(gè)或多個(gè)相機(jī)。
[0047]示例14包括示例12和13中的任一個(gè)的系統(tǒng)，其中，歷史地圖包括在存儲(chǔ)器單元中存儲(chǔ)的三維光雷達(dá)或雷達(dá)圖像。
[0048]示例15包括示例12和13中的任一個(gè)的系統(tǒng)，其中，歷史地圖包括在存儲(chǔ)器單元中存儲(chǔ)的數(shù)字地形高程數(shù)據(jù)庫(kù)。
[0049]示例16包括示例12的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括在飛機(jī)上被配置成在飛行期間獲得距離數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)距離傳感器。
[0050]示例17包括示例16的系統(tǒng)，其中，距離傳感器包括光雷達(dá)設(shè)備或雷達(dá)設(shè)備。
[0051]示例18包括示例16和17中的任一個(gè)的系統(tǒng)，其中，歷史地圖包括在存儲(chǔ)器單元中存儲(chǔ)的光學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)，該光學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)包括一個(gè)或多個(gè)衛(wèi)星或航空照片。
[0052]示例19包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括具有可由處理器執(zhí)行以執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的方法的指令的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì):構(gòu)建包括區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的當(dāng)前地圖；檢測(cè)當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；基于當(dāng)前地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖；檢索包括該區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的歷史地圖；檢測(cè)歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征；基于歷史地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖；從第一精細(xì)邊緣地圖生成當(dāng)前地圖的粗略版本；從第二精細(xì)邊緣地圖生成歷史地圖的粗略版本；使當(dāng)前地圖的粗略版本與歷史地圖的粗略版本相關(guān)以確定第一位置和方位；以及使用第一位置和方位來(lái)使第一精細(xì)邊緣地圖與第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)，以確定比第一位置和方位更準(zhǔn)確的第二位置和方位。
[0053]示例20包括示例19的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其中，使第一精細(xì)邊緣地圖與第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)包括在北和東方向上旋轉(zhuǎn)當(dāng)前地圖中的表示并然后使其滑動(dòng)直到該當(dāng)前地圖中的表示與歷史地圖中的表示對(duì)準(zhǔn)為止。
[0054]本發(fā)明可以在不背離其本質(zhì)特性的情況下以其他形式來(lái)體現(xiàn)。所描述的實(shí)施例將在所有方面僅被認(rèn)為是說(shuō)明性的而不是限制性的。因此，意圖是，本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等同物所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于導(dǎo)航的方法，包括: 構(gòu)建包括區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的當(dāng)前地圖； 檢測(cè)所述當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征； 基于所述當(dāng)前地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖； 檢索包括所述區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的歷史地圖； 檢測(cè)所述歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征； 基于所述歷史地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖； 從所述第一精細(xì)邊緣地圖生成所述當(dāng)前地圖的粗略版本； 從所述第二精細(xì)邊緣地圖生成所述歷史地圖的粗略版本； 使所述當(dāng)前地圖的所述粗略版本與所述歷史地圖的所述粗略版本相關(guān)以確定第一位置和方位；以及 使用所述第一位置和方位來(lái)使所述第一精細(xì)邊緣地圖與所述第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)，以確定比所述第一位置和方位更準(zhǔn)確的第二位置和方位。
2.一種用于導(dǎo)航的系統(tǒng)，包括: 處理器；以及 存儲(chǔ)器單元，其包括具 有可由所述處理器執(zhí)行以執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的方法的指令的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì): 構(gòu)建包括區(qū)域的二維(2-D)或三維(3-D)圖像的當(dāng)前地圖； 檢測(cè)所述當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征； 基于所述當(dāng)前地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖； 檢索具有2-D圖像或3-D圖像的所述區(qū)域的歷史地圖； 檢測(cè)所述歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征； 基于所述歷史地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖； 從所述第一精細(xì)邊緣地圖生成所述當(dāng)前地圖的粗略版本； 從所述第二精細(xì)邊緣地圖生成所述歷史地圖的粗略版本； 使所述當(dāng)前地圖的所述粗略版本與所述歷史地圖的所述粗略版本相關(guān)以確定第一位置和方位；以及 使用所述第一位置和方位來(lái)使所述第一精細(xì)邊緣地圖與所述第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)，以確定比所述第一位置和方位更準(zhǔn)確的第二位置和方位。
3.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括: 一種非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其具有可由處理器執(zhí)行以執(zhí)行包括以下各項(xiàng)的方法的指令: 構(gòu)建包括區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的當(dāng)前地圖； 檢測(cè)所述當(dāng)前地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征； 基于所述當(dāng)前地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第一精細(xì)邊緣地圖； 檢索包括所述區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)二維或三維表示的歷史地圖； 檢測(cè)所述歷史地圖上的一個(gè)或多個(gè)邊緣特征； 基于所述歷史地圖上的所檢測(cè)到的邊緣特征來(lái)生成第二精細(xì)邊緣地圖； 從所述第一精細(xì)邊緣地圖生成所述當(dāng)前地圖的粗略版本；從所述第二精細(xì)邊緣地圖生成所述歷史地圖的粗略版本； 使所述當(dāng)前地圖的所述粗略版本與所述歷史地圖的所述粗略版本相關(guān)以確定第一位置和方位；以及 使用所述第一位置和方位來(lái)使所述第一精細(xì)邊緣地圖與所述第二精細(xì)邊緣地圖相關(guān)聯(lián)，以確定比所述第一位置和方位更準(zhǔn)確的第二位置和方位。
【文檔編號(hào)】G01C21/00GK103575267SQ201310301757
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】B.摩爾, 馬云潛, M.R.埃爾格斯馬, J.B.麥克基特里克 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司