專利名稱：支持高效存儲(chǔ)及檢索空間圖像的空間圖像信息系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高效存儲(chǔ)及檢索一系列空間圖像的方法和系統(tǒng)，尤其涉及能夠通過將圖像獲取裝置所獲取的空間圖像、連同內(nèi)方位和外方位一起存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，并且維護(hù)所存儲(chǔ)的空間圖像的元信息和索引，來高效地檢索空間圖像的空間圖像信息方法和系統(tǒng)，其中圖像獲取裝置組合了全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(Inertial Navigation System，INS)。
背景技術(shù)：
近年來，由于廣泛地強(qiáng)調(diào)使用地理信息系統(tǒng)(Geographic InformationSystem，GIS)的各種服務(wù)，人們對(duì)能夠更高效地存儲(chǔ)及檢索所獲取的空間圖像的空間圖像信息系統(tǒng)的興趣正在增加。為了構(gòu)建地理信息系統(tǒng)，使用導(dǎo)航系統(tǒng)來獲取空間位置信息。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)都是廣泛使用的導(dǎo)航系統(tǒng)。
INS是一種使用加速計(jì)和陀螺儀來獲取對(duì)象的導(dǎo)航信息的系統(tǒng)，用于飛行物體或船舶。這種INS不受外界環(huán)境的影響，對(duì)短期航程來說、具有可提供非常精確和連續(xù)的導(dǎo)航數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)，但是對(duì)長期航程來說、則存在誤差積累的缺點(diǎn)。
同時(shí)，全球定位系統(tǒng)(GPS)是一種通過測量對(duì)象和圍繞地球的24顆軌道衛(wèi)星中至少四顆之間的距離來獲取對(duì)象的位置、速度等的系統(tǒng)。這種GPS的優(yōu)點(diǎn)在于誤差不隨著時(shí)間推移而積累，并且是廉價(jià)的；但是存在如下缺點(diǎn)如果至少四顆軌道衛(wèi)星不可靠，其性能將下降。因此，由于這兩種系統(tǒng)具有互補(bǔ)性，將二者組合起來的研究工作正處于積極的進(jìn)展中。
術(shù)語“空間圖像”指的是通過裝有GPS或INS的飛機(jī)或衛(wèi)星所獲取的航拍圖像或衛(wèi)星圖像，或者是通過諸如裝有GPS/INS組合系統(tǒng)的移動(dòng)車輛(例如GPS篷車)上的CCD照相機(jī)等圖像獲取裝置所獲取的圖像。這種空間圖像的優(yōu)點(diǎn)在于能夠以外方位和內(nèi)方位的方式測量圖像內(nèi)的空間信息，其中外方位由照相機(jī)位置(x，y，z)、加速度、斜率和方向組成，內(nèi)方位通過照相機(jī)校準(zhǔn)來獲取。由于這種空間圖像容量巨大，需要一種能夠高效地存儲(chǔ)和管理空間圖像的空間圖像信息系統(tǒng)。
然而，傳統(tǒng)的空間圖像信息系統(tǒng)存在如下問題它們所使用的方法將相關(guān)數(shù)據(jù)以文件或目錄為單位簡單地存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，或僅簡單地使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的接口，因此即使已使用數(shù)據(jù)庫，它們也不能支持高效的空間圖像檢索方法，從而降低了其性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提供一種支持高效地存儲(chǔ)及檢索空間圖像的空間圖像信息方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)從本質(zhì)上避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的限制和缺點(diǎn)而帶來的一個(gè)或更多問題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種如下所述的空間圖像信息方法和系統(tǒng)，該方法和系統(tǒng)能夠通過將各種空間圖像序列高效地存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，并且維護(hù)所存儲(chǔ)的空間圖像的元索引信息，來快速地檢索空間圖像。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種如下所述的空間圖像信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠改善系統(tǒng)的可用性，并且能夠通過根據(jù)客戶的請(qǐng)求來處理空間圖像的檢索查詢、以及所具有的有關(guān)空間圖像的實(shí)際坐標(biāo)變換功能，使應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)更容易。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在以下的說明中進(jìn)行部分闡明，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，其余部分將通過對(duì)以下說明的研究而變得更加清楚，或者可從本發(fā)明的實(shí)踐中得以理解。本發(fā)明的目的和其他的優(yōu)點(diǎn)，可以通過本發(fā)明的成文說明和權(quán)利要求以及附圖中詳細(xì)指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲取。
為了達(dá)到上述目的，提供一種能夠高效地存儲(chǔ)及檢索空間圖像的空間圖像信息系統(tǒng)，其中空間圖像由裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像獲取裝置來獲取，該系統(tǒng)包括空間圖像查詢接口組件，用于執(zhí)行連接外部客戶的接口功能，并且處理空間圖像數(shù)據(jù)庫構(gòu)建查詢、空間圖像檢索/插入/刪除查詢和空間圖像中的空間對(duì)象信息操作查詢；空間圖像元信息組件，用于管理空間圖像序列的模式和索引信息，并且如果已從空間圖像查詢接口組件輸入關(guān)于索引信息的查詢，則處理關(guān)于索引信息的查詢；空間圖像存儲(chǔ)/檢索組件，用于根據(jù)空間圖像查詢接口組件的查詢，來處理空間圖像序列的存儲(chǔ)、檢索和管理；空間圖像實(shí)際坐標(biāo)變換組件，用于根據(jù)空間圖像查詢接口組件的查詢，來接收空間圖像和圖像中的指定位置并將其變換成實(shí)際坐標(biāo)(x，y，z)，或者接收實(shí)際坐標(biāo)(x，y，z)和空間圖像并將其變換成空間圖像中的指定位置；以及開放式空間圖像數(shù)據(jù)庫接口組件，用于通過與存儲(chǔ)系統(tǒng)類型無關(guān)地將空間圖像元信息組件、空間圖像存儲(chǔ)/檢索組件及空間圖像實(shí)際坐標(biāo)變換組件與存儲(chǔ)系統(tǒng)相連接，來存儲(chǔ)和管理空間圖像。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種在空間圖像信息系統(tǒng)中檢索包含指定區(qū)域的空間圖像的方法，該空間圖像系統(tǒng)使用數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)由裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像獲取裝置所獲取的空間圖像，該數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)包括多個(gè)空間圖像序列表，用于存儲(chǔ)空間圖像和信息；多個(gè)空間圖像對(duì)象表，用于存儲(chǔ)存在于空間圖像序列中的空間對(duì)象的有關(guān)信息；一個(gè)空間圖像序列信息表，包含空間圖像序列的模式信息及索引和概要信息；以及一個(gè)空間圖像序列索引表，用于管理索引，以便迅速檢索空間圖像序列表。該方法包括空間圖像序列過濾步驟，使用空間圖像序列索引表的空間圖像序列索引，來檢索包含指定區(qū)域的空間圖像序列；空間圖像過濾步驟，關(guān)于在空間圖像序列過濾步驟中檢索出的空間圖像序列，來檢索包含指定區(qū)域的空間圖像；以及空間圖像精選步驟，通過從空間圖像序列表中裝載在空間圖像過濾步驟中檢索出空間圖像，來檢驗(yàn)實(shí)際的空間圖像是否包含指定區(qū)域。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的上述一般說明及以下詳細(xì)說明，這兩者都是示例性和解釋性的，意在為由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明提供進(jìn)一步的說明。


附圖可提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，包含在且構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分。附圖用于說明本發(fā)明的實(shí)施例，并且同說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。其中圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2A和2B是說明根據(jù)本發(fā)明的空間圖像獲取方法的示意圖；圖3是說明根據(jù)本發(fā)明的用于存儲(chǔ)空間圖像的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4A到4E是說明構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)的多個(gè)表的詳細(xì)模式的示意圖；圖5A到5E是說明根據(jù)本發(fā)明的空間圖像序列的索引構(gòu)造方法的示意圖；圖6A到6C是說明根據(jù)本發(fā)明的空間圖像的索引構(gòu)造方法的示意圖；以及圖7是說明在根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)中執(zhí)行空間圖像檢索程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖，詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的高效存儲(chǔ)及檢索空間圖像的空間圖像信息方法和系統(tǒng)。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方框圖。
參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間圖像信息系統(tǒng)100包含空間圖像查詢接口組件101，用于執(zhí)行與外部客戶的接口功能，并且處理空間圖像數(shù)據(jù)庫(Database，DB)構(gòu)建查詢、空間圖像檢索/插入/刪除查詢、空間圖像中的空間對(duì)象信息操作查詢等；空間圖像元信息組件102，用于管理空間圖像序列的模式和索引信息；空間圖像存儲(chǔ)/檢索組件103，用于處理空間圖像序列的存儲(chǔ)、檢索和管理；空間圖像實(shí)際坐標(biāo)變換組件104，用于接收空間圖像和圖像中的指定位置并且將其變換成實(shí)際坐標(biāo)(x，y，z)，或者接收實(shí)際坐標(biāo)(x，y，z)和空間圖像并且將其變換成空間圖像中的指定位置；以及開放式空間圖像數(shù)據(jù)庫接口組件105，用于與存儲(chǔ)系統(tǒng)類型無關(guān)地存儲(chǔ)和管理空間圖像，存儲(chǔ)系統(tǒng)可以是例如關(guān)系型DBMS 106、空間DBMS 107、文件系統(tǒng)108等等。
同樣，根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)100，處理從外部空間圖像DB構(gòu)建組件110輸入的外部查詢(例如一系列的空間圖像序列構(gòu)建查詢)以及從數(shù)字地圖構(gòu)建組件120或空間圖像組件130輸入的空間圖像操作查詢(包含空間圖像檢索/插入/刪除)，以便構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(DB)，該數(shù)據(jù)庫包含通過空間圖像查詢接口組件101由圖像獲取裝置(例如CCD照相機(jī))結(jié)合GPS/INS組合系統(tǒng)所獲取的圖像和由內(nèi)/外方位所構(gòu)成的空間圖像。
圖2A和2B是說明根據(jù)本發(fā)明的空間圖像獲取方法的示意圖。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間圖像信息系統(tǒng)100，處理由圖像獲取裝置結(jié)合GPS/INS組合系統(tǒng)所獲取的空間圖像。這些空間圖像可由單一照相機(jī)系統(tǒng)或者立體照相機(jī)系統(tǒng)獲取。
通常，如圖2A所示，單一照相機(jī)系統(tǒng)主要用于航拍圖像和衛(wèi)星圖像，通過使用一臺(tái)照相機(jī)進(jìn)行攝影測量，從不同位置來獲取同一區(qū)域210的圖像，從而提取重疊空間區(qū)域210中的對(duì)象的空間信息。也就是說，如圖2A所示，飛機(jī)上安裝的單一照相機(jī)，在它隨著飛機(jī)移動(dòng)時(shí)，通過以預(yù)定間隔(t1，t2，t3，t4，...)拍攝來獲取空間圖像。例如，單一照相機(jī)通過在時(shí)刻t2拍攝第一張空間圖像211，在時(shí)刻t3拍攝第二張空間圖像212，然后執(zhí)行攝影測量，來提取重疊空間區(qū)域210中的對(duì)象的空間信息。同時(shí)，立體照相機(jī)系統(tǒng)主要用于地面空間圖像獲取，并且如圖2B所示，可提取同一區(qū)域中的圖像220的空間信息，在該同一區(qū)域中第一張被提取的空間圖像221和第二張被提取的空間圖像222彼此重疊，這些被提取的空間圖像是由裝有GPS/INS系統(tǒng)的篷車中的第一和第二照相機(jī)在同一時(shí)刻t1所拍攝的。
根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)100支持如下結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)既能夠處理由單一照相機(jī)系統(tǒng)所獲取的空間圖像，也能夠處理由立體照相機(jī)系統(tǒng)所獲取的空間圖像。也就是說，如圖2A和2B所示，為了同一目的，通過以限定間隔(t1，t2，...，tn)進(jìn)行的一系列連續(xù)的空間圖像獲取動(dòng)作所獲取的空間圖像集合，被稱為空間圖像序列(geoImage Sequence)，該空間圖像序列用作根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)的基本處理單元。
圖3是說明在根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)中，存儲(chǔ)空間圖像信息所用的空間圖像信息數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的示意圖。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息數(shù)據(jù)庫主要包括一組空間圖像序列表(GeoImage Sequence)310，是空間圖像和信息的集合；一組空間圖像對(duì)象表(GeoImage Object)330，用于存儲(chǔ)存在于各圖像序列中的空間對(duì)象的有關(guān)信息；一個(gè)空間圖像序列信息表(GeoImageSequenceInfo)320，包含各空間圖像序列的模式信息及索引和概要信息；以及一個(gè)空間圖像序列索引表(GeoImage Sequence Index)340，是能夠?qū)臻g圖像序列表進(jìn)行快速檢索的索引表。此外，可將空間圖像視頻和空間圖像照片與空間圖像信息數(shù)據(jù)庫關(guān)聯(lián)起來。
更詳細(xì)地說，圖3所示的空間圖像信息數(shù)據(jù)庫包含第1到第n個(gè)空間圖像序列(geoImage Sequence 1 to n)，空間圖像序列信息(geoImage SequenceInfo)表320由n行組成，以便包含數(shù)據(jù)庫中第1到第n個(gè)空間圖像序列的信息。也就是說，在空間圖像序列信息表320中，標(biāo)號(hào)“321”存儲(chǔ)第一個(gè)空間圖像序列(geoImage Sequence 1)的信息，“322”存儲(chǔ)第二個(gè)空間圖像序列(geoImageSequence 2)的信息。
圖4A到4E是說明構(gòu)成參照?qǐng)D3所說明的空間圖像信息數(shù)據(jù)庫的多個(gè)表的詳細(xì)模式的示意圖。
圖4A示出空間圖像序列信息(GeoImageSequenceInfo)表的模式?？臻g圖像序列信息表320維護(hù)空間圖像信息系統(tǒng)100中有關(guān)空間圖像序列的信息。也就是說，如圖4A所示，空間圖像序列信息表320包括空間圖像序列標(biāo)識(shí)符(GeoImageSequenceID)列，是各空間圖像序列的標(biāo)識(shí)符；獲取時(shí)間，即創(chuàng)建時(shí)間(CreationDate)列，用于存儲(chǔ)獲取空間圖像的時(shí)間；照相機(jī)類型(CameraType)列，用于表示空間圖像獲取系統(tǒng)是獲取快照?qǐng)D像的普通照相機(jī)，還是視頻型連續(xù)空間圖像獲取照相機(jī)；照相機(jī)數(shù)目(NumOfCameras)列，用于表示圖像獲取所用照相機(jī)的數(shù)目，以便區(qū)分圖像獲取系統(tǒng)是由單一照相機(jī)或者如圖2A和2B所示由至少兩臺(tái)照相機(jī)所組成；空間圖像數(shù)目(NumOfGeo-Images)列，是空間圖像獲取的基礎(chǔ)；內(nèi)方位(InteriorOrientation)列，用于存儲(chǔ)照相機(jī)鏡頭的內(nèi)方位；最小邊界矩形(Minimum Bounding Rectangle，MBR)列，用于存儲(chǔ)空間圖像序列的瀏覽區(qū)域的MBR；以及數(shù)據(jù)源(DataSource)列，用于表示實(shí)際獲取的空間圖像的存儲(chǔ)位置，并存儲(chǔ)靜止空間圖像存儲(chǔ)于其中的目錄名或空間圖像視頻名。
在圖4A所示的空間圖像序列信息表320中，最新提出照相機(jī)類型(CameraType)列和照相機(jī)數(shù)目列(NumOfCameras)，以便根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)100能夠以組合方式來處理視頻空間圖像和靜止空間圖像數(shù)據(jù)，這與現(xiàn)有空間圖像信息系統(tǒng)不同。
這里，如果照相機(jī)類型(CameraType)列的值是“視頻”，數(shù)據(jù)源(DataSource)列的值則為所獲取的空間圖像視頻的位置，由于空間圖像序列(GeoImageSequence)表310的引用空間圖像(refGeoImage)列的值(將在下面說明)是空間圖像視頻的相對(duì)時(shí)間，該空間圖像將會(huì)被引用。
在靜止空間圖像的情況下，將照相機(jī)類型(CameraType)列的值設(shè)置為“快照”，此時(shí)，數(shù)據(jù)源(DataSource)列的值則為“行內(nèi)(InRow)”或“靜止空間圖像存在于其中的文件系統(tǒng)的目錄名”。在數(shù)據(jù)源(DataSource)列的值是“行內(nèi)(InRow)”的情況下，空間圖像序列(GeoImageSequence)表310的引用空間圖像(refGeoImage)列的值為“空”，并且實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)表的行數(shù)據(jù)(rowData)列中。在將實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于文件系統(tǒng)的情況下，引用空間圖像(refGeoImage)列的值則為存在于目錄中的靜止空間圖像名，并且行數(shù)據(jù)(rowData)列的值是“空”。
在圖4A中，照相機(jī)數(shù)目(NumOfCameras)列是用于以與獲取空間圖像所用的照相機(jī)數(shù)目無關(guān)的組合方式來管理空間圖像序列的列。在空間圖像序列索引(GeoImageSequenceIndex)表340中，創(chuàng)建與該列中的設(shè)置值同樣多的空間圖像序列索引，并且空間圖像序列索引(GeoImageSequenceIndex)表340的照相機(jī)數(shù)目(CameraNumber)列的值是為區(qū)分而設(shè)置的。
提出圖4B所示的空間圖像序列索引表340，用以提高根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)100的檢索性能?？臻g圖像序列索引表340包括空間圖像序列標(biāo)識(shí)符(GeoImageSequenceID)列，用于存儲(chǔ)接受編入索引的空間圖像序列的標(biāo)識(shí)符；獲取起始時(shí)間(fromTime)列，用于存儲(chǔ)空間圖像序列中的最小圖像獲取時(shí)間值；獲取結(jié)束時(shí)間(toTime)列，用于存儲(chǔ)最大圖像獲取時(shí)間值；MBR列，用于存儲(chǔ)照相機(jī)移動(dòng)軌跡的最小邊界矩形(MBR)；照相機(jī)路徑(CameraPath)列，用于通過以線條串(LineString)的形式存儲(chǔ)照相機(jī)的移動(dòng)軌跡路徑，來提高涉及照相機(jī)移動(dòng)軌跡路徑的查詢速度，從而減少在通過照相機(jī)的移動(dòng)軌跡路徑進(jìn)行的空間圖像檢索期間，由于使用MBR執(zhí)行過濾而變得過多的錯(cuò)誤區(qū)域；序列索引類型(SequenceIndexType)列和序列索引(SequenceIndex)列，用于在空間圖像信息系統(tǒng)中高效地檢索空間圖像序列包含何種區(qū)域的空間信息；以及瀏覽區(qū)域類型(ViewAreaType)列和瀏覽區(qū)域索引(ViewArealndex)列。下列表1示出圖4B的索引表的主要列。


參照表1，獲取起始時(shí)間(FromTime)列和獲取結(jié)束時(shí)間(ToTime)列相應(yīng)于相應(yīng)空間圖像序列的使用期。獲取起始時(shí)間(FromTime)表示空間圖像序列中具有最早獲取時(shí)間的空間圖像的時(shí)間，獲取結(jié)束時(shí)間(ToTime)表示空間圖像序列中具有最晚獲取時(shí)間的空間圖像的時(shí)間。
空間圖像序列索引類型(SequenceIndexType)列和空間圖像序列索引(SequenceIndex)列用于如圖5B到5E所示的空間圖像序列的索引?？臻g圖像序列索引類型(SequenceIndexType)是表示空間圖像序列中所包含的空間信息區(qū)域的近似方法?？梢詫⑵湓O(shè)置成“MBR”、“CONVEXHULL_TRIANGLE(凸起外形三角形)”、“CONVEXHULL_MBR(凸起外形MBR)”和“BUFFER(緩沖區(qū))”之一，且其缺省值是“MBR”?？臻g圖像序列索引(SequenceIndex)是用于空間圖像序列的主題區(qū)域的實(shí)際近似值，并且根據(jù)預(yù)置的空間圖像序列索引類型(SequenceIndexType)將索引值賦給空間圖像序列。此時(shí)，索引值是多邊形的形式。
同樣，MBR列、照相機(jī)路徑(CameraPath)列和照相機(jī)時(shí)間索引(CameraTimeIndex)列是用于圖5A所示的空間圖像的索引。MBR列表示空間圖像序列中照相機(jī)移動(dòng)區(qū)域的最小邊界矩形，照相機(jī)路徑(CameraPath)列是照相機(jī)移動(dòng)路徑的軌跡，是由圖5A的p1，p2，...，pm組成的線條串。照相機(jī)時(shí)間索引(CameraTimeIndex)列表示照相機(jī)移動(dòng)路徑上的點(diǎn)p1，...，pm處的一列時(shí)間值t1，t2，...，tm。
參照?qǐng)D5A，照相機(jī)的移動(dòng)路徑500包括獨(dú)立的位置信息，這些位置信息由與各獲取時(shí)間t1，t2，...，tm相對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)p1，p2，...，pm組成，“501”表示空間圖像序列中照相機(jī)移動(dòng)區(qū)域的最小邊界矩形(MBR)。
圖5B示出如下示例，其中序列索引類型(SequenceIndexType)列被設(shè)置為“MBR”，表示包含空間區(qū)域的最小邊界矩形510(虛線所示區(qū)域)，空間區(qū)域是指從獲取起始時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置到獲取結(jié)束時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的空間區(qū)域。圖5B中，“511”表示在獲取起始時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的空間區(qū)域。
圖5C示出如下示例，其中序列索引類型(SequenceIndexType)列被設(shè)置為“CONVEXHULL_TRAIANGLE”，表示從獲取起始時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的三角形空間區(qū)域到獲取結(jié)束時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的三角形空間區(qū)域所產(chǎn)生的有效空間區(qū)域。
圖5D示出如下示例，其中序列索引類型(SequenceIndexType)列被設(shè)置為“CONVEXHULL_MBR”，表示從獲取起始時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的MBR空間區(qū)域522到獲取結(jié)束時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的MBR空間區(qū)域521所產(chǎn)生的有效空間區(qū)域。
圖5E示出如下示例，其中序列索引類型(SequenceIndexType)列被設(shè)置為“BUFFER”，表示從獲取起始時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的圓形空間區(qū)域533到獲取結(jié)束時(shí)間時(shí)的照相機(jī)位置所獲取的圓形空間區(qū)域531所產(chǎn)生的有效空間區(qū)域。
再次參照表1，瀏覽區(qū)域類型(ViewAreaType)列和瀏覽區(qū)域(ViewArea)列用于圖6A到6C所示的空間圖像瀏覽區(qū)域的索引。瀏覽區(qū)域類型(ViewAreaType)規(guī)定存儲(chǔ)空間圖像所包含的空間信息區(qū)域的方法。瀏覽區(qū)域類型可以被設(shè)置為“MBR”、“TRIANGLE(三角形)”和“3DPYRAMID(3D金字塔)”之一，其缺省值是“MBR”。
瀏覽區(qū)域索引(ViewAreaIndex)是空間圖像所包含的空間信息區(qū)域的索引值，例如，表示以圖6A的t1、t2和t3次序排列的一列瀏覽區(qū)域。
圖6A示出如下示例，其中瀏覽區(qū)域類型(ViewAreaType)被設(shè)置為“3DPYRAMID”，表示在照相機(jī)路徑上的獲取時(shí)間t1所獲取的三維(3-Dimensional，3D)金字塔類型空間圖像610、在獲取時(shí)間t2所獲取的3D金字塔類型空間圖像611和在獲取時(shí)間t3所獲取的3D金字塔類型空間圖像612。圖6B示出如下示例，其中瀏覽區(qū)域類型(ViewAreaType)被設(shè)置為“TRIANGLE”，表示從照相機(jī)路徑上的獲取起始時(shí)間到獲取結(jié)束時(shí)間的各個(gè)時(shí)間所獲取的三角形空間圖像621。圖6C示出如下示例，其中瀏覽區(qū)域類型(ViewAreaType)被設(shè)置為“MBR”，并且說明從照相機(jī)路徑上的獲取起始時(shí)間到獲取結(jié)束時(shí)間的各個(gè)時(shí)間所獲取的MBR空間圖像631。
圖4C示出空間圖像序列(GeoImageSequence)表的模式?？臻g圖像序列表是用于存儲(chǔ)空間圖像序列數(shù)據(jù)的表。
參照?qǐng)D4C，空間圖像序列(GeoImageSequence)表組成如下空間圖像標(biāo)識(shí)符(GeoImageID)列，是空間圖像的標(biāo)識(shí)符；獲取時(shí)間，即產(chǎn)生時(shí)間(CreationTime)列，用于表明空間圖像的獲取時(shí)間；瀏覽區(qū)域(ViewArea)列，用于空間圖像中所包含的空間區(qū)域；x、y、z、滾轉(zhuǎn)角、俯仰角和偏航角列，用于存儲(chǔ)空間圖像獲取期間的照相機(jī)外方位；引用空間圖像(refGeoImage)列，用于存儲(chǔ)空間圖像的實(shí)際文件名或空間圖像視頻的引用相對(duì)時(shí)間；MBR列，用于存儲(chǔ)空間圖像中所包含的直角坐標(biāo)；以及行數(shù)據(jù)(rowData)列，用于以實(shí)際的靜止圖像形式來存儲(chǔ)空間圖像。
這里，如上所述，如果照相機(jī)類型(CameraType)列是“視頻”，引用空間圖像(refGeoImage)則為空間圖像視頻的相對(duì)時(shí)間。在照相機(jī)類型(CameraType)列是“快照”的情況下，如果數(shù)據(jù)源列是“行內(nèi)(InRow)”，則引用空間圖像(refGeoImage)為“空”，并且實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在同一個(gè)表的行數(shù)據(jù)(rowData)列中。如果將實(shí)際數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)中，引用空間圖像(refGeoImage)列的值則為存在于目錄中的靜止空間圖像名，并且行數(shù)據(jù)(rowData)列為“空”。
圖4D示出與指定空間圖像序列標(biāo)識(shí)符(GeoImageSequenceID)的序列相對(duì)應(yīng)的空間圖像對(duì)象表的模式，圖4E示出指定空間對(duì)象類型名(ObjectTypeName)的空間對(duì)象表的模式。
圖4D的空間圖像對(duì)象(GeoImage-Objects)表組成如下空間對(duì)象標(biāo)識(shí)符(GeoObjectID)列，是存在于空間圖像中的空間對(duì)象的標(biāo)識(shí)符；空間圖像標(biāo)識(shí)符(GeoImageID)列，是空間對(duì)象存在于其中的空間圖像的標(biāo)識(shí)符；對(duì)象類型(ObjectType)列，是空間對(duì)象的類型；MBR列，是空間對(duì)象存在于其中的矩形區(qū)域；以及對(duì)象形狀(ObjectShape)列，用于表示空間對(duì)象的實(shí)際形狀。
圖4E的空間對(duì)象對(duì)象類型(GeoObject-ObjectType)表組成如下空間對(duì)象標(biāo)識(shí)符(GeoObjectD)列，是空間對(duì)象的標(biāo)識(shí)符；對(duì)象類型(ObjectType)列，是空間對(duì)象的類型；對(duì)象名(ObjectName)列，用于存儲(chǔ)空間對(duì)象名；以及多個(gè)對(duì)象屬性(ObjectAttributes)列，用于表示各對(duì)象的特征。
圖7是說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的執(zhí)行空間圖像信息檢索程序的流程圖。參照?qǐng)D7，如果外部客戶提出檢索包含指定空間區(qū)域“a”的空間圖像的連接請(qǐng)求(步驟710)，在空間圖像序列過濾步驟(步驟711)中，根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)100從空間圖像序列索引(GeoImageSequenceIndex)表的序列索引(SequenceIndex)列的值中、檢索包含區(qū)域“a”的“空間圖像序列s”。
然后，系統(tǒng)在空間圖像過濾步驟(步驟712)中，利用瀏覽區(qū)域索引(ViewAreaIndex)列中所存儲(chǔ)的瀏覽區(qū)域(ViewArea)值，關(guān)于檢索出的“空間圖像序列s”來檢索包含區(qū)域“a”的“空間圖像i”，并且在空間圖像精選步驟(步驟713)中，通過從包含檢索出的“空間圖像i”的空間圖像序列(GeoImageSequence)表中裝載“空間圖像i”，來檢驗(yàn)實(shí)際的空間圖像是否包含“a”區(qū)域。如果在空間圖像過濾步驟(步驟712)中，沒有可比較的瀏覽區(qū)域存在，系統(tǒng)將通過重復(fù)空間圖像序列過濾步驟(步驟711)，來檢索包含區(qū)域“a”的其他空間圖像序列。
如果檢驗(yàn)空間圖像i的結(jié)果是，實(shí)際的空間圖像包含區(qū)域“a”(即如果結(jié)果為真)，系統(tǒng)將空間圖像檢索的結(jié)果存儲(chǔ)在隊(duì)列中(步驟714)，然后通過重復(fù)空間圖像過濾步驟(步驟712)，來檢索包含區(qū)域“a”的其他空間圖像。同時(shí)，即使檢驗(yàn)空間圖像i的結(jié)果是，實(shí)際的空間圖像不包含區(qū)域“a”(即如果條件不滿足)，系統(tǒng)仍將通過重復(fù)空間圖像過濾步驟(步驟712)，來檢索包含區(qū)域“a”的其他空間圖像。
如果通過重復(fù)上述步驟，完成關(guān)于全部空間圖像序列的“a”區(qū)域檢索，系統(tǒng)就返回存儲(chǔ)在隊(duì)列中的檢索結(jié)果，然后結(jié)束檢索(步驟715)。
同時(shí)，如果外部客戶提出在指定空間圖像序列s中檢索指定空間區(qū)域“a”的連接請(qǐng)求，系統(tǒng)忽略空間圖像序列過濾步驟(步驟711)，而執(zhí)行空間圖像過濾步驟(步驟712)和空間圖像精選步驟(步驟713)。因此，在檢索指定空間圖像序列的情況下，可以更快速地處理檢索。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的空間圖像信息系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)它能利用索引表，來支持空間圖像的高效存儲(chǔ)和快速檢索，并且能夠通過與空間圖像信息系統(tǒng)的空間圖像應(yīng)用程序客戶分離且專門負(fù)責(zé)空間圖像數(shù)據(jù)的管理和檢索功能，來提高空間圖像應(yīng)用程序與簡化的開發(fā)程序之間的互操作性。
同樣，在空間圖像和數(shù)字地圖彼此關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)中，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)能夠利用開放式數(shù)據(jù)庫訪問接口組件，將移動(dòng)圖像和靜止圖像簡單地存儲(chǔ)在文件系統(tǒng)，以及將關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，從而提供存儲(chǔ)空間圖像信息方面的擴(kuò)展。
已經(jīng)參照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例說明和示例了根據(jù)本發(fā)明的將移動(dòng)圖像、靜止圖像和數(shù)字地圖進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫以及關(guān)聯(lián)信息的管理方法，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種可高效地存儲(chǔ)及檢索由裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像獲取裝置所獲取的空間圖像的空間圖像信息系統(tǒng)，所跡系統(tǒng)包括空間圖像查詢接口組件，用于執(zhí)行連接外部客戶的接口功能，并且處理空間圖像數(shù)據(jù)庫構(gòu)建查詢、空間圖像檢索/插入/刪除查詢和所述空間圖像中的空間對(duì)象信息操作查詢；空間圖像元信息組件，用于管理空間圖像序列的模式和索引信息，并且如果從所述空間圖像查詢接口組件輸入了關(guān)于索引信息的查詢，則處理所述索引信息的所述查詢；空間圖像存儲(chǔ)/檢索組件，用于根據(jù)所述空間圖像查詢接口組件的所述查詢，來處理所述空間圖像序列的存儲(chǔ)、檢索和管理；空間圖像實(shí)際坐標(biāo)變換組件，用于根據(jù)所述空間圖像查詢接口組件的所述查詢，接收所述空間圖像和所述圖像中的指定位置并將其變換到實(shí)際坐標(biāo)(x，y，z)，或者接收所述實(shí)際坐標(biāo)(x，y，z)和所述空間圖像并將其變換到所述空間圖像中的所述指定位置；以及開放式空間圖像數(shù)據(jù)庫接口組件，用于通過與存儲(chǔ)系統(tǒng)的類型無關(guān)地、將所述空間圖像元信息組件、所述空間圖像存儲(chǔ)/檢索組件和所述空間圖像實(shí)際坐標(biāo)變換組件與所述存儲(chǔ)系統(tǒng)相連接，來存儲(chǔ)和管理空間圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)包括空間圖像序列表，用于存儲(chǔ)所述空間圖像和信息；空間圖像對(duì)象表，用于存儲(chǔ)存在于空間圖像序列中的空間對(duì)象的信息；空間圖像序列信息表，包含所述空間圖像序列的模式信息及索引和概要信息；以及空間圖像序列索引表，用于管理索引以便迅速檢索所述空間圖像序列表。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列信息表包括照相機(jī)類型(CameraType)列，用于表示所述圖像獲取裝置是獲取快照?qǐng)D像的普通照相機(jī)，還是視頻類型的連續(xù)空間圖像獲取照相機(jī)；照相機(jī)數(shù)目(NumOfCameras)列，用于表示所述圖像獲取裝置中用來獲取圖像的照相機(jī)的數(shù)目；以及內(nèi)方位(InteriorOrientation)列，用于存儲(chǔ)照相機(jī)鏡頭的內(nèi)方位。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表包括獲取起始時(shí)間(fromTime)列，用于存儲(chǔ)在各空間圖像序列中的最小圖像獲取時(shí)間值；以及獲取結(jié)束時(shí)間(toTime)列，用于存儲(chǔ)最大圖像獲取時(shí)間值，以便能夠進(jìn)行空間圖像序列使用期的高效檢索。
5.如權(quán)利要求的2或4所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表包括最小邊界矩形(MBR)列，表示照相機(jī)移動(dòng)路徑的MBR；照相機(jī)路徑(CameraPath)列，通過以線條串(LineString)的形式存儲(chǔ)照相機(jī)的移動(dòng)軌跡路徑，來提高關(guān)于照相機(jī)的移動(dòng)軌跡路徑的查詢速度，以便如果在由照相機(jī)的移動(dòng)路徑軌跡進(jìn)行空間圖像檢索期間、減少使用MBR執(zhí)行過濾所產(chǎn)生的錯(cuò)誤區(qū)域；以及照相機(jī)時(shí)間索引(CameraTimelndex)列，用于存儲(chǔ)構(gòu)成各照相機(jī)路徑的頂點(diǎn)處的時(shí)間值，以便能夠在無需檢索所述空間圖像序列表的情況下，對(duì)所述空間圖像獲取照相機(jī)的位置信息進(jìn)行高效地檢索。
6.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表具有序列索引類型(SequenceIndexType)列，以便將各種過濾類型應(yīng)用于序列索引中，所述序列索引用于在所述空間圖像信息系統(tǒng)中高效地檢索所述空間圖像序列包含何種區(qū)域的空間信息。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表以空間圖像序列索引表中的MBR形式、存儲(chǔ)包含在所述空間圖像序列中的空間信息區(qū)域，以便高效地執(zhí)行所述空間圖像序列的瀏覽空間區(qū)域。
8.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表以凸起外形的形式、存儲(chǔ)包含在所述空間圖像序列中的空間信息區(qū)域，以便高效地執(zhí)行所述空間圖像序列的瀏覽空間區(qū)域。
9.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表以關(guān)于照相機(jī)移動(dòng)軌跡的緩沖值形式、存儲(chǔ)包含在所述空間圖像序列中的空間信息區(qū)域，以便高效地執(zhí)行所述空間圖像序列的瀏覽空間區(qū)域。
10.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表包括瀏覽區(qū)域類型(ViewAreaType)列，用于在所述空間圖像信息系統(tǒng)中寫入空間圖像瀏覽區(qū)域(ViewArea)的類型；以及瀏覽區(qū)域索引(ViewAreaIndex)列，用于存儲(chǔ)一列實(shí)際空間圖像序列的瀏覽區(qū)域(ViewArea)值，以便能夠與瀏覽區(qū)域(ViewArea)類型無關(guān)地執(zhí)行檢索。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表以2維MBR區(qū)域的形式、簡化并且存儲(chǔ)所述空間圖像序列中的所述各空間圖像的所述瀏覽區(qū)域(ViewArea)。
12.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表以2維三角形區(qū)域的形式、簡化并且存儲(chǔ)所述空間圖像序列中的所述各空間圖像的所述瀏覽區(qū)域(ViewArea)。
13.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述空間圖像序列索引表以其上裝有照相機(jī)的3維金字塔的形式、簡化并且存儲(chǔ)所述空間圖像序列中的所述各空間圖像的所述瀏覽區(qū)域(ViewArea)。
14.一種用于在使用數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)由裝有導(dǎo)航系統(tǒng)的圖像獲取裝置所獲取的空間圖像的空間圖像信息系統(tǒng)中、檢索包含指定區(qū)域的空間圖像的方法，所述數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)包括多個(gè)空間圖像序列表，用于存儲(chǔ)所述空間圖像和信息；多個(gè)空間圖像對(duì)象表，用于存儲(chǔ)存在于所述空間圖像序列中的空間對(duì)象的有關(guān)信息；一個(gè)空間圖像序列信息表，包含所述空間圖像序列的模式信息及索引和摘要信息；以及一個(gè)空間圖像序列索引表，用于管理索引，以便迅速地檢索所述空間圖像序列表，所述方法包括空間圖像序列過濾步驟，使用所述空間圖像序列索引表的所述空間圖像序列索引，來檢索包含所述指定區(qū)域的所述空間圖像序列；空間圖像過濾步驟，關(guān)于在所述空間圖像序列過濾步驟中檢索出的所述空間圖像序列，檢索包含所述指定區(qū)域的所述空間圖像；以及空間圖像精選步驟，通過從所述空間圖像序列表裝載在所述空間圖像過濾步驟中檢索出的所述空間圖像，檢驗(yàn)實(shí)際空間圖像是否包含所述指定區(qū)域。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括如果請(qǐng)求檢索時(shí)，檢索范圍被限定在指定空間圖像序列的檢索，則包括空間圖像過濾步驟，關(guān)于所述指定空間圖像序列、檢索包含所述指定區(qū)域的所述空間圖像；以及空間圖像精選步驟，通過從所述指定空間圖像序列表中裝載在所述空間圖像過濾步驟中檢索出的所述空間圖像，檢驗(yàn)實(shí)際的空間圖像是否包含所述指定區(qū)域。
全文摘要
公開了一種在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中快速高效地存儲(chǔ)、以及檢索和管理空間圖像的空間圖像信息方法和系統(tǒng)，該空間圖像是由全球定位系統(tǒng)(GPS)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)和圖像獲取裝置(即CCD照相機(jī))的組合系統(tǒng)所獲取的。將空間圖像與外方位及內(nèi)方位結(jié)合起來，以便計(jì)算出指定空間坐標(biāo)信息。該空間圖像信息系統(tǒng)包含用于在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中高效地存儲(chǔ)一系列靜止空間圖像序列，外方位和內(nèi)方位的部件；用于在維護(hù)與所存儲(chǔ)的靜止空間圖像序列的關(guān)系時(shí)，存儲(chǔ)由用戶認(rèn)定為同一對(duì)象的空間信息的部件；用于從靜止空間圖像序列中高效地檢索滿足特定空間信息操作的圖像的部件；以及用于外部系統(tǒng)的接口部件。
文檔編號(hào)G06F17/30GK1490745SQ0315246
公開日2004年4月21日 申請(qǐng)日期2003年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月14日
發(fā)明者南光佑, 李鐘勛, 柳在俊, 朱寅鶴, 金珉秀 申請(qǐng)人:韓國電子通信研究院