專利名稱：捕獲供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿跨越表面的參考線的線性特征的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿跨越表面的參考線的線性特征的方法。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種產(chǎn)生以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的方法及一種對以參考線為 參考的數(shù)據(jù)集進(jìn)行后處理以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿跨越表面的參考線的線性特 征及坐標(biāo)系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置的方法。此外，本發(fā)明涉及一種以參考線為參考的數(shù)據(jù)集、一 種用于產(chǎn)生或檢驗(yàn)線性特征的計(jì)算機(jī)實(shí)施的系統(tǒng)、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品及一種攜載所述計(jì) 算機(jī)程序產(chǎn)品或以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的處理器可讀媒體。
背景技術(shù)：
需要為導(dǎo)航系統(tǒng)及類似系統(tǒng)中所使用的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫收集大量的線性道路信 息，例如，車道分隔帶、道路中心線、道路寬度等等。道路信息的地理位置可存儲為絕對或相 對位置信息。例如，中心線可以絕對地理位置信息存儲，且道路寬度可以相對位置信息存 儲，所述相對位置信息相對于中心線的絕對地理位置為相對信息?？赏ㄟ^解釋高分辨率航 攝經(jīng)正射校正(orthorectified)的圖像獲得所述道路信息。經(jīng)正射校正的圖像是“按比例 校正”的圖像，其描繪地面特征，所述地面特征是從其準(zhǔn)確的地面位置上面看到的，其中已 使用攝影測量技術(shù)移除了由相機(jī)及飛行特性以及起伏位移導(dǎo)致的失真。經(jīng)正射校正的圖像 是一類航攝照片，已對其進(jìn)行幾何校正(“正射校正”)使得所述照片的比例為均勻的，這意 味著可認(rèn)為所述照片等效于地圖。經(jīng)正射校正的圖像可用于測量真實(shí)距離，這是因?yàn)槠涫?地球表面的精確表示，已針對地形起伏、透鏡失真及相機(jī)俯仰進(jìn)行了調(diào)整。經(jīng)正射校正的視 圖不同于透視圖，這是因?yàn)榻?jīng)正射校正的視圖是以直角投影到參考平面，而透視圖是從單 個(gè)固定位置從所述表面投影到所述參考平面。可通過任何適合地圖投影來獲得經(jīng)正射校正 的圖像。所述地圖投影可以是通過表面進(jìn)行的投影，例如圓柱投影、偽圓柱投影、混合投影、 圓錐投影、偽圓錐投影或方位角投影。所述投影還可以是通過對度量性質(zhì)進(jìn)行保存而進(jìn)行 的投影。所述地圖投影的共同之處是其均為正交投影，其意指每一像素表示參考平面的表 面(近似地球形狀的橢圓面)上沿垂直于所述表面的線所看到的點(diǎn)。因此，地球表面的經(jīng) 正射校正的圖像的每一像素大致對應(yīng)于沿垂直于近似地球形狀的橢圓面的線所看到的地 球表面的視圖。經(jīng)正射校正的圖像包括啟用用以將所述經(jīng)正射校正的圖像的任一像素參考 到地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的點(diǎn)的算法的元數(shù)據(jù)。由于已知每一像素在近似地球形狀的橢圓面 上的準(zhǔn)確位置，因此可從經(jīng)正射校正的圖像檢索地面特征的位置及大小，例如，水平道路信 息。此類高分辨率經(jīng)正射校正的圖像應(yīng)具有低于25cm的像素大小。現(xiàn)今，可通過分析并解釋水平圖片圖像及借助只在地球上的移動收集裝置所收集 的其它數(shù)據(jù)來獲得用于導(dǎo)航系統(tǒng)及類似系統(tǒng)中所使用的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫的“垂直”道路信 息，例如，速度限制、方向路標(biāo)等等。術(shù)語“垂直”指示道路信息的信息平面大致平行于重力 向量。移動測繪車輛(其為基于陸地的車輛，例如，汽車或有篷貨車)用于為增強(qiáng)數(shù)字地圖 數(shù)據(jù)庫而收集移動數(shù)據(jù)。增強(qiáng)的實(shí)例為交通符號、路線符號、交通燈、顯示街道名稱等等的街道符號的位置。移動測繪車輛具有若干相機(jī)，這些相機(jī)中的一些相機(jī)為立體照相相機(jī)且所有這些 相機(jī)因具有精密GPS及其它車載位置確定設(shè)備的有篷貨車而經(jīng)精確地地理定位。在行駛于 道路網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，捕獲圖像序列。這些圖像可為視頻或靜止圖片圖像。移動測繪車輛在對象(例如，建筑物或道路表面)的圖像序列中記錄多于一個(gè)圖 像，且針對圖像序列的每一圖像，精確地確定地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的地理位置以及所述圖 像序列相對于所述地理位置的位置和定向數(shù)據(jù)。具有對應(yīng)地理位置信息的圖像序列將稱為 經(jīng)地理編碼的圖像序列。由于由相機(jī)獲得的圖像序列表示“水平”道路信息的視覺透視圖， 因此圖像處理算法可提供從所述圖像序列抽取道路信息的解決方案。借助車載定位系統(tǒng) (例如，GPS接收器)以及其它額外位置和定向確定設(shè)備(例如，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)-INS)精確 地知道相機(jī)及激光掃描儀的地理位置。所述經(jīng)地理編碼的圖像序列用于產(chǎn)生經(jīng)正射校正的 圖像。經(jīng)地理編碼意指將通過GPS及可能地通過INS以及可能地通過與圖像相關(guān)聯(lián)的方位 所計(jì)算的位置附接到所述圖像的元數(shù)據(jù)。經(jīng)地理編碼的經(jīng)正射校正的圖像包括用以界定相 關(guān)聯(lián)的投影坐標(biāo)參考系統(tǒng)以為每一像素確定在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的對應(yīng)位置的元數(shù)據(jù)。 這些經(jīng)正射校正的圖像與航攝經(jīng)正射校正的圖像相當(dāng)，但具有經(jīng)改進(jìn)的分辨率及絕對地理 位置。未公開的專利申請案PCT/NL2006/050252中揭示一種產(chǎn)生經(jīng)正射校正的圖像及界定 經(jīng)正射校正的圖像的位置和定向數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)元數(shù)據(jù)的方法。此方法使我們能夠僅從移動 測繪系統(tǒng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生極精確的經(jīng)地理編碼的經(jīng)正射校正的圖像。所述經(jīng)地理編碼的圖像具有 8cm(=圖像內(nèi)的相對位置精確度)的像素分辨率且界定圖像在地球表面上的位置和定向 的元數(shù)據(jù)具有1米的絕對地理位置精確度。在航攝圖像及圖像序列兩者中，均存在水平道路信息。借助復(fù)雜的圖像處理算法， 可檢測車道信息及對應(yīng)位置信息。此外，人們可在屏幕上的經(jīng)正射校正的圖像中標(biāo)記所需 的水平道路信息。接著，軟件從所述標(biāo)記計(jì)算所述水平道路信息在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的 地理位置。標(biāo)記曲線狀道路(例如，路邊呈轉(zhuǎn)彎)的線性道路信息比標(biāo)記沿筆直道路的路 邊更費(fèi)時(shí)。標(biāo)記直線僅須指示兩個(gè)點(diǎn)，而標(biāo)記曲線必須指示更多點(diǎn)。曲線的精確度取決于 所述曲線上選定點(diǎn)的數(shù)目。因此，道路的曲線程度越大，從圖像檢索水平道路信息所需要的 時(shí)間和努力即越多。類似地，道路的曲線程度越大，從經(jīng)正射校正的圖像檢索水平道路信息 所需要的算法即越復(fù)雜。首先，必須在經(jīng)地理編碼的經(jīng)正射校正的圖像中識別曲線狀道路 表面。其次，必須在所述圖像中的所述道路表面上找到道路標(biāo)記。最終，必須數(shù)字化沿所述 道路的線性道路標(biāo)記。由于在經(jīng)地理編碼的經(jīng)正射校正的圖像中并不知道所述道路的位置 和定向，因此必須使用對稱濾波器(例如形態(tài)濾波器)來自動檢測所述線性道路標(biāo)記。這 些濾波器比僅用于檢測垂直或水平線/邊緣的濾波器復(fù)雜。此外，世界上存在數(shù)百萬千里或道路，在不久的將來其將需要成為順應(yīng)ADAS (高 級駕駛員輔助系統(tǒng))的。ADAS應(yīng)用(例如，自適應(yīng)巡航控制、傳輸輔助、車道/道路偏離檢 測及警告、剎車及穩(wěn)定性控制輔助)需要關(guān)于道路的高度精確的道路信息來控制車輛及/ 或警告駕駛員安全問題。需要捕獲道路信息并將其存儲于地圖數(shù)據(jù)庫中。數(shù)字地圖將提 供移動車輛前方的道路的知識。其將提供超出駕駛員視線的即將到來的曲線的預(yù)測能力， 例如曲線形狀、曲線方向及半徑以及例如道路類型(高速公路、高速公路匝道、地方道路等 等)的道路特性、車道數(shù)目、道路寬度、道路類型、車道標(biāo)記等等。所述應(yīng)用將使用所述信息來通知駕駛員即將來臨的情形且輔助其安全駕駛。ADAS質(zhì)量精密度需要變焦距以具有其 中屏幕上的1個(gè)像素表示IOX IOcm的區(qū)域的圖像。此意味著具有1280X1024個(gè)像素的屏 幕可顯示128 X 102. 4米的區(qū)域。數(shù)字化Ikm的筆直道路需要人們每IOOm進(jìn)行滾動操作且 數(shù)字化一個(gè)點(diǎn)。滾動意味著必須從圖像數(shù)據(jù)庫刷新圖像。既刷新圖像又?jǐn)?shù)字化一個(gè)點(diǎn)較費(fèi) 時(shí)。因此，需要可精確地、高效地且快速地從航攝經(jīng)正射校正的圖像、衛(wèi)星圖像、航攝 圖像序列或安裝于移動車輛上的相機(jī)所捕獲的圖像序列抽取水平道路特征及對應(yīng)位置信 息的方法。需要用以加速道路幾何結(jié)構(gòu)更新及獲取新道路幾何結(jié)構(gòu)的算法。定義坐標(biāo)n個(gè)數(shù)字序列中的一個(gè)數(shù)字，其表示η維空間中一點(diǎn)的位置；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換基于一對一關(guān)系從一個(gè)坐標(biāo)參考系統(tǒng)到基于相同數(shù)據(jù)的另一坐標(biāo)參考 系統(tǒng)的坐標(biāo)改變；坐標(biāo)參考系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)與真實(shí)世界相關(guān)的坐標(biāo)系統(tǒng)；坐標(biāo)系統(tǒng)用于規(guī)定如何將坐標(biāo)指派給點(diǎn)的數(shù)學(xué)規(guī)則集；數(shù)據(jù)界定坐標(biāo)參考系統(tǒng)的原點(diǎn)的位置、比例及定向的參數(shù)或參數(shù)集；橢圓面坐標(biāo)系統(tǒng)(大地坐標(biāo)系統(tǒng))其中通過大地緯度、大地經(jīng)度及(在三維情況 下)橢圓面高度來規(guī)定位置的坐標(biāo)系統(tǒng)，其與一個(gè)或一個(gè)以上地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)；地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)使用橢圓面坐標(biāo)系統(tǒng)且基于近似地球形狀的橢圓面的坐標(biāo)參 考系統(tǒng)；地圖投影從橢圓面坐標(biāo)系統(tǒng)到平面的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；經(jīng)正射校正的視圖一點(diǎn)的視圖，其是從所選參考表面沿所述點(diǎn)中垂直于那個(gè)表 面的線觀察到的；投影坐標(biāo)參考系統(tǒng)通過應(yīng)用地圖投影并使用笛卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)從二維地理坐標(biāo)參 考系統(tǒng)導(dǎo)出的坐標(biāo)參考系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設(shè)法提供一種捕獲或檢驗(yàn)供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿跨越表面的參考線 的線性特征的經(jīng)改進(jìn)的方法。 根據(jù)本發(fā)明，所述方法包括-從表示所述參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參考線數(shù)據(jù)及鄰近于所述參 考線的所述表面的源圖像以及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置和定向數(shù)據(jù)中產(chǎn)生 以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集及在所 述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)集具有若干像 素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段的經(jīng)正射校正的視 圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括一與所述參考線上的一位置相關(guān)聯(lián)的參考像素，其中每一像 素表示一具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離處的位置的表面，且 其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地交叉所述參考線；及，-對所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集進(jìn)行后處理以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿 所述參考線的線性特征及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置。
本發(fā)明基于以下認(rèn)識線性道路信息(例如，道路分隔帶、路邊、道路中心線等等)為平行于道路方向的道路信息?？蓮牡貓D數(shù)據(jù)庫獲得道路的方向。此外，車輛在道路上的 行駛方向?yàn)榈缆贩较虻牧己媒?。借助GPS接收器及慣性測量裝置(例如，一個(gè)或一個(gè)以 上回轉(zhuǎn)儀及/或加速計(jì))確定車輛的位置和定向。以此方式，可在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中作 出車輛的軌跡線。所述軌跡線是道路方向的良好近似。在經(jīng)正射校正的圖像上，道路及因 此車輛的軌跡線或線性道路信息將為曲線狀。觀點(diǎn)是將經(jīng)正射校正的圖像中沿參考線(例 如，車輛的軌跡線)的區(qū)域變換成其中所述參考線及平行于所述參考線的區(qū)域?yàn)橹本€及沿 所述直線的矩形的以參考線為參考的圖像。以此方式，具有恒定寬度的曲線狀道路將被變 換成具有幾乎平行路邊的幾乎筆直的道路的圖像，根據(jù)中心線或車道標(biāo)記的參考線在以參 考線為參考的圖像將幾乎為直線。以參考線為參考的圖像中的線性特征的筆直程度取決于 參考線相對于線性特征的位置的精確度。如果車輛始終在一個(gè)車道的中間行駛，那么線性 特征將為大致筆直的。然而，如果車輛改變車道，那么其將交叉車道分隔帶，此在以參考線 為參考的圖像中的連續(xù)像素行中將被看作所述車道分隔帶的水平改變。如上文所述，人們 數(shù)字化或驗(yàn)證此一圖像中的線性特征比原本在使用原始經(jīng)正射校正的圖像時(shí)的情況容易 且快得多。由于所執(zhí)行的變換是可逆的，因此可從在以參考線為參考的(直線)圖像中所 確定的線性特征的位置導(dǎo)出特征的準(zhǔn)確地理位置。經(jīng)正射校正的地理參考的空間到以參考 線為參考的圖像空間(RRI空間)的變換允許人們一次即分析多至少20倍的信息。以參考 線為參考的圖像的另一優(yōu)點(diǎn)是分析路面的人僅需在圖像中進(jìn)行上下滾動操作而沿路面移 動，而如果其想要在經(jīng)正射校正的圖像上沿所述道路移動那么其必須在所述圖像中在2個(gè) 維度上進(jìn)行滾動操作。以此方式，此人可沿所述路面快速移動定位到所需位置。此外，通過將曲線狀道路變換成筆直道路，在以參考線為參考的圖像中檢測線性 道路信息需要較不復(fù)雜的圖像處理算法。如果將參考線投影在以參考線為參考的圖像中的 像素列上，那么線性道路信息在以參考線為參考的圖像中將顯現(xiàn)為垂直信息。所述算法僅 需要在圖像中找到垂直信息。借助本發(fā)明，可較快地捕獲或編輯特定區(qū)域(例如，一地區(qū)內(nèi)的道路)的線性道路 信息。此減少了制造信息的成本，且還減少了捕獲圖像與將道路信息提供給客戶之間的時(shí) 間。本發(fā)明進(jìn)一步使數(shù)字地圖提供商能夠更頻繁地提供對數(shù)字地圖的更新。根據(jù)本發(fā)明，一種產(chǎn)生以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的方法包括-獲取表示所述參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參考線數(shù)據(jù)；-獲取鄰近于所述參考線的表面的源圖像及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位 置和定向數(shù)據(jù)；-在所述參考線上產(chǎn)生樣本位置序列；-針對每一樣本位置，確定在所述樣本位置處垂直于所述參考線的方向的線區(qū)段 的位置；-產(chǎn)生每一線區(qū)段的像素線，其中每一像素在所述表面上具有所述地理坐標(biāo)參考 系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置且已從所述源圖像的表示所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的所述相關(guān)聯(lián)位 置的至少一個(gè)像素導(dǎo)出像素值；-將所述像素線及相關(guān)聯(lián)樣本位置存儲于所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集中?？蓮囊韵氯航M中的一者提取所述源圖像由安裝于移動車輛上的陸地相機(jī)捕獲的圖像、航攝圖像、衛(wèi)星圖像、經(jīng)正射校正的圖像?？蓮囊韵氯航M中的一者提取所述參考線所 述車輛的軌跡線、來自現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的道路中心線、從現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫提取的其它現(xiàn)有道路幾何 結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述樣本位置沿所述參考線為等距的。此特征允許軟件程 序在不進(jìn)行變換的情況下提供易于由人們解釋的以參考線為參考的圖像。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，沿所述地理坐標(biāo)系統(tǒng)中兩個(gè)連續(xù)樣本位置之間的所述 參考線的距離取決于所述參考線的局部曲率或筆直度。此特征使所述方法能夠提供具有最 優(yōu)數(shù)據(jù)量的以參考線為參考的數(shù)據(jù)集。在道路的筆直區(qū)段上比在轉(zhuǎn)彎的區(qū)段上精確地導(dǎo)出 線性道路信息需要更少的點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明，一種對以參考線為參考的數(shù)據(jù)集進(jìn)行后處理以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫 中使用的沿跨越表面的參考線的線性特征及地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置的方法包 括
-檢索所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集包括多 個(gè)圖像數(shù)據(jù)集及在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖 像數(shù)據(jù)集具有若干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū) 段的經(jīng)正射校正的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括一與所述參考線上的一位置相關(guān)聯(lián)的參 考像素，其中每一像素表示一具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離 處的位置的表面，且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地交叉所 述參考線；_將所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集變換成以參考線為參考的圖像，其中一個(gè)或一個(gè)以上源圖像用以依據(jù)道路位置信息獲得經(jīng)變換圖像，所述經(jīng)變換圖像 的每一像素列對應(yīng)于一平行于所述參考線的方向的表面；-在所述以參考線為參考的圖像中選擇線性特征；-根據(jù)所述線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的位置及相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)確定所 述線性特征在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)；-將所述線性特征的所述坐標(biāo)存儲于數(shù)據(jù)庫中。所述線性特征為以下群組中的一者道路中心線、道路寬度、道路路緣、道路油漆 線(road painting)、車道分隔帶、車道數(shù)目、交通島、交叉口及沿所述參考線的所述表面的 任一其它視覺可辨別的特征。在本發(fā)明的實(shí)施例中，選擇包括_在屏幕上輸出所述以參考線為參考的圖像；-在所述屏幕上將指向裝置手動定位于所述線性特征上以獲得經(jīng)標(biāo)記位置；及確定根據(jù)經(jīng)標(biāo)記位置在所述以參考線為參考的圖像中的所述位置計(jì)算所述線性 特征在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的所述坐標(biāo)。這些特征允許我們分析以參考線為參考的圖像并產(chǎn)生線性道路信息。在另一實(shí)施例中，選擇包括-對所述以參考線為參考的圖像執(zhí)行線檢測算法以選擇所述線性特征；確定線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的像素位置；及確定根據(jù)所述線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的所述像素位置計(jì)算所述線性特征在所述地理坐標(biāo)系統(tǒng)中的所述坐標(biāo)。這些特征允許我們從以參考線為參考的數(shù)據(jù)集中自動產(chǎn)生線性道路信息。在另一方面中，本發(fā)明提供一種以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù) 集及在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)集具有若 干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段的經(jīng)正射校正 的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括一與所述參考線上的一位置相關(guān)聯(lián)的參考像素，其中每 一像素表示一具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離處的位置的表 面，且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地交叉所述參考線。在所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的實(shí)施例中，所述表面為地球表面且線區(qū)段包含 道路表面的區(qū)段。在所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的實(shí)施例中，所述多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集為以 參考線為參考的圖像，其中每一圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述以參考線為參考的圖像的一像素 行。在另一實(shí)施例中，當(dāng)投影在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)上時(shí)，圖像數(shù)據(jù)集的像素的位置是沿 所述線區(qū)段按比例分布的。在又一實(shí)施例中，所述參考線對應(yīng)于道路中心線的近似。且在其它實(shí)施例，所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)位WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)。在另一方面中，本發(fā)明提供一種用于檢驗(yàn)沿參考線的線性特征及地理坐標(biāo)參考系 統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置的計(jì)算機(jī)實(shí)施的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括-輸入裝置；-處理器可讀存儲媒體；及-處理器，其與所述輸入裝置及所述處理器可讀存儲媒體通信；_輸出裝置，其用以實(shí)現(xiàn)與顯示單元的連接；所述處理器可讀存儲媒體存儲代碼，所述代碼用以編程所述處理器以執(zhí)行包括以 下動作的方法-從地圖數(shù)據(jù)庫中檢索表示跨越表面的參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參 考線數(shù)據(jù)；-檢索所述表面的經(jīng)正射校正的圖像及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置和 定向數(shù)據(jù)；-從所述參考線數(shù)據(jù)及經(jīng)正射校正的圖像中產(chǎn)生以參考線為參考的圖像，其中所 述以參考線為參考的圖像的每一像素行對應(yīng)于所述表面的一垂直于所述參考線的方向的 區(qū)段且所述以參考線為參考的圖像的每一像素列對應(yīng)于一平行于所述參考線的表面；-檢驗(yàn)線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的位置；-依據(jù)從以下群組提取的至少一個(gè)要求標(biāo)記顯示缺陷的位置線性特征的位置、 線性特征的筆直度、線性特征的平行度；-確定所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中對應(yīng)于所述顯示缺陷的經(jīng)標(biāo)記位置的坐標(biāo)；及-將所述經(jīng)標(biāo)記缺陷的所述坐標(biāo)存儲于數(shù)據(jù)庫中以供進(jìn)一步處理。根據(jù)本發(fā)明的以參考線為參考的圖像使人們能夠在現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)庫中高效且容 易地檢驗(yàn)線性特征的位置。從現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)庫中提取的線性特征(例如，車道分隔帶)的 位置可用作參考線。當(dāng)投影在由地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)使用的近似地球形狀的橢圓面上時(shí)，經(jīng) 正射校正的圖像顯像地球的真實(shí)表面。在以參考線為參考的圖像中，線性特征應(yīng)在圖像中 的預(yù)界定位置上可見。此外，線性特征應(yīng)為直線。如果所述位置不正確或所述線性特征不是直線，那么人們將認(rèn)為此為缺陷且可標(biāo)記所述缺陷。隨后，由與所述以參考線為參考的圖 像的像素相關(guān)聯(lián)的投影坐標(biāo)參考系統(tǒng)確定所述缺陷的地理位置。可使用所述缺陷的地理位 置對來自移動測繪車輛的對應(yīng)源圖像或?qū)?yīng)經(jīng)正射校正的圖像進(jìn)行檢索，以再次數(shù)字化具 有相對較高分辨率的圖像中的線性特征。以此方式，可高效地檢驗(yàn)并校正(如果有必要的 話)現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)?？墒褂密浖⒂布蜍浖c硬件的組合來實(shí)施本發(fā)明。當(dāng)本發(fā)明的全部或部分在 軟件中實(shí)施時(shí)，所述軟件可駐存于處理器可讀存儲媒體上。適當(dāng)處理器可讀存儲媒體的實(shí) 例包含軟磁盤、硬磁盤、⑶ROM、DVD、存儲器IC等。當(dāng)系統(tǒng)包含硬件時(shí)，所述硬件可包含 輸出裝置(例如，監(jiān)視器、揚(yáng)聲器或打印機(jī))；輸入裝置(例如，鍵盤、指向裝置及/或麥克 風(fēng))；及處理器，其與所述輸出裝置通信；以及處理器可讀存儲媒體，其與所述處理器通信。 所述處理器可讀存儲媒體存儲代碼，所述代碼能夠編程所述處理器以執(zhí)行實(shí)施本發(fā)明的動 作。本發(fā)明的過程還可在可經(jīng)由電話線或其它網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng)連接存取的服務(wù)器上實(shí)施。


下文將使用若干實(shí)例性實(shí)施例參照附圖更詳細(xì)地論述本發(fā)明，所述附圖打算圖解 說明本發(fā)明而非限制其由所附權(quán)利要求書及其等效實(shí)施例界定的范圍，附圖中圖1顯示具有相機(jī)及激光掃描儀的MMS系統(tǒng)；圖2顯示位置和定向參數(shù)的圖示；圖3顯示執(zhí)行本發(fā)明可借助的計(jì)算機(jī)布置的框圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明用于產(chǎn)生線性道路信息的過程的實(shí)例性實(shí)施方案的流程圖；圖5顯示從經(jīng)正射校正的圖像空間到以參考線為參考的圖像空間的變換；圖6圖解說明圖像數(shù)據(jù)集的產(chǎn)生；圖7圖解說明從經(jīng)正射校正的圖像中產(chǎn)生以參考線為參考的圖像；圖8到10圖解說明從經(jīng)正射校正的圖像空間到具有不同參考線的以參考線為參 考的圖像空間的變換的實(shí)例；圖11圖解說明本發(fā)明的有效性；圖12圖解說明從以參考線為參考的空間到經(jīng)正射校正的空間的變換；且圖13圖解說明降低以參考線為參考的圖像空間中的圖像線的數(shù)目的效應(yīng)。
具體實(shí)施例方式圖1顯示采取汽車1形式的匪S系統(tǒng)。汽車1具備一個(gè)或一個(gè)以上相機(jī)9 (i)，i =1,2,3,...L·視角或所述一個(gè)或一個(gè)以上相機(jī)9 (i)可相對于汽車1的駕駛方向沿著任 何方向且因此可以是前視相機(jī)、側(cè)視相機(jī)或后視相機(jī)等。所述相機(jī)9 (i)的取景窗覆蓋車輛 前方的整個(gè)道路表面。優(yōu)選地，汽車1的行駛方向與相機(jī)的視角之間的角度在任一側(cè)上在 45度到135度的范圍內(nèi)。汽車1可由駕駛員駕駛著沿感興趣的道路行駛。汽車1具備多個(gè)車輪2。此外，汽車1具備高精確度位置確定裝置。如圖1中所 示，所述位置確定裝置包括以下組件· GPS (全球定位系統(tǒng))單元，其連接到天線8且經(jīng)布置以與多個(gè)衛(wèi)星SLi (i =1， 2，3，...)通信且根據(jù)從衛(wèi)星SLi接收的信號計(jì)算位置信號。所述GPS單元連接到微處理器μ P?；趶乃鯣PS單元接收的信號，所述微處理器μ P可確定將在汽車1中的監(jiān)視 器4上顯示的適合顯示信號，從而告知駕駛員汽車的所在位置及所述汽車可能正沿哪個(gè)方 向行進(jìn)?？墒褂貌罘諫PS單元替代GPS單元。差分全球定位系統(tǒng)(DGPS)是對全球定位系 統(tǒng)(GPS)的增強(qiáng)，其使用固定的基于地面的參考站網(wǎng)絡(luò)來廣播由衛(wèi)星系統(tǒng)指示的位置與已 知的固定位置之間的差異。這些站廣播所測量的衛(wèi)星偽距與實(shí)際(在內(nèi)部計(jì)算的)偽距之 間的差異，且接收器站可將其偽距校正相同量。· DMI (距離測量儀器)。此儀器是通過感測車輪2中的一者或一者以上的旋轉(zhuǎn)次數(shù)來測量汽車1行進(jìn)的距離的里程表。所述DMI還連接到微處理器μ P以允許所述微處理 器μ P在根據(jù)來自所述GPS單元的輸出信號計(jì)算顯示信號的同時(shí)考慮到由所述DMI測量的距離?！?IMU (慣性測量單元)。此一 IMU可實(shí)施為3個(gè)回轉(zhuǎn)儀單元，其經(jīng)布置以測量沿 3個(gè)正交方向的旋轉(zhuǎn)加速度及平移加速度。所述IMU還連接到微處理器μ P以允許所述微 處理器μΡ在根據(jù)來自所述GPS單元的輸出信號計(jì)算顯示信號的同時(shí)考慮到所述DMI的測 量結(jié)果。所述IMU還可包含航位推算傳感器。應(yīng)注意，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可找到全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)與車載慣性與航位推算系 統(tǒng)的許多組合以提供車輛的精確位置和定向且因此提供設(shè)備(其以參考所述車輛的已知 位置和定向安裝)的準(zhǔn)確位置和定向。如圖1中所示的系統(tǒng)為所謂的“移動測繪系統(tǒng)”，其(舉例來說)通過借助安裝于 汽車1上的一個(gè)或一個(gè)以上相機(jī)9 (i)拍攝圖片來收集地理數(shù)據(jù)。所述相機(jī)連接到所述微 處理器μ P。所述汽車前方的相機(jī)9(i)可以是立體相機(jī)。所述相機(jī)可經(jīng)布置以產(chǎn)生圖像 序列，其中已以預(yù)界定的幀速率捕獲了圖像。在實(shí)例性實(shí)施例中，所述相機(jī)中的一者或一 者以上為靜止圖片照相機(jī)，其經(jīng)布置以在汽車1的每個(gè)預(yù)界定位移或每個(gè)時(shí)間間隔捕獲圖 片。所述預(yù)界定位移經(jīng)選擇使得將車輛前方預(yù)界定距離處的位置捕獲為相機(jī)的至少兩個(gè)連 續(xù)圖片。舉例來說，可在每行進(jìn)4米之后捕獲圖片，從而在車輛前方的5米距離處在道路表 面平面的每一圖像中產(chǎn)生重疊。通常想要從3個(gè)測量單元GPS、IMU及DMI盡可能精確地提供位置和定向測量。在 相機(jī)9(i)拍攝圖片時(shí)，測量這些位置和定向數(shù)據(jù)。存儲這些圖片以供稍后在所述μ P的適 合存儲器中結(jié)合在拍攝這些圖片的同時(shí)收集的汽車1的對應(yīng)位置和定向數(shù)據(jù)使用。所述圖 片包含關(guān)于道路信息的視覺信息，例如，道路的中心、道路表面邊緣及道路寬度。圖2顯示可從圖1中所示的三個(gè)測量單元GPS、DMI及IMU獲得哪些位置信號。圖 2顯示微處理器μ P經(jīng)布置以計(jì)算6個(gè)不同參數(shù)，即，相對于預(yù)定坐標(biāo)系統(tǒng)中的原點(diǎn)的3個(gè) 距離參數(shù)x、y、z及分別是ωχ、coy、《2的3個(gè)角度參數(shù)，其分別表示繞χ軸、y軸及ζ軸的 旋轉(zhuǎn)。ζ方向與重力向量的方向一致。全球UTM或WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)可用作預(yù)定地理坐標(biāo)參 考系統(tǒng)。汽車1中的微處理器及存儲器9可實(shí)施為計(jì)算機(jī)布置。圖3中顯示此一計(jì)算機(jī)布 置的實(shí)例。在圖3中，給出計(jì)算機(jī)布置300的概略圖，其包含包括用于實(shí)施算術(shù)運(yùn)算的處理器 311。在圖1中所示的實(shí)施例中，所述處理器將是微處理器μ P。處理器311連接到多個(gè)存儲器組件，包含硬磁盤312、只讀存儲器(ROM) 313、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM) 314及隨機(jī)存取存儲器(RAM) 315。并不一定需要提供所有 這些存儲器類型。此外，這些存儲器組件無需在物理上接近于處理器311定位而是可遠(yuǎn)離 處理器311定位。處理器311還連接到(例如)用戶用來輸入指令、數(shù)據(jù)等的構(gòu)件，如鍵盤316及鼠 標(biāo)317。也可提供所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它輸入構(gòu)件，例如觸摸屏、軌跡球及/或話
音轉(zhuǎn)換器。提供連接到處理器311的讀取單元319。讀取單元319經(jīng)布置以從可裝卸數(shù)據(jù)載 體或可裝卸存儲媒體(如軟磁盤320或CDROM 321)上讀取數(shù)據(jù)及可能地寫入數(shù)據(jù)。其它 可裝卸數(shù)據(jù)載體可以是磁帶、DVD、CD-R、DVD-R、存儲棒等，如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知。處理器311可連接到打印機(jī)323以在紙張上以及向顯示器318打印輸出數(shù)據(jù)，所 述顯示器例如是監(jiān)視器或LCD (液晶顯示器)屏幕或所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的任何其它 類型的顯示器。處理器311可連接到擴(kuò)音器329。此外，處理器311可借助I/O構(gòu)件325連接到通信網(wǎng)絡(luò)327，例如，公共交換電話網(wǎng) (PSTN)、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、因特網(wǎng)等。處理器311可經(jīng)布置以通過網(wǎng)絡(luò)327與其 它通信布置通信。I/O構(gòu)件325進(jìn)一步適于將位置確定裝置(DMI、GPS、IMU)、相機(jī)9 (i)及 激光掃描儀3(j)連接到計(jì)算機(jī)布置300。數(shù)據(jù)載體320、321可包括呈數(shù)據(jù)及指令形式的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序 產(chǎn)品經(jīng)布置以給所述處理器提供執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的能力。然而，另一選擇為，此計(jì)算 機(jī)程序產(chǎn)品可經(jīng)由電信網(wǎng)絡(luò)327下載。處理器311可實(shí)施為獨(dú)立系統(tǒng)，或?qū)嵤槎鄠€(gè)各自經(jīng)布置以實(shí)施較大計(jì)算機(jī)程序 的子任務(wù)的平行操作處理器，或?qū)嵤榫哂袛?shù)個(gè)子處理器的一個(gè)或一個(gè)以上主處理器。本 發(fā)明的部分功能性甚至可由通過電信網(wǎng)絡(luò)327與處理器311通信的遠(yuǎn)程處理器實(shí)施。圖3的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中所含有的組件為通常在通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中找到的那些組件， 且打算表示在所屬技術(shù)中眾所周知的寬泛類別的此類計(jì)算機(jī)組件。因此，圖3的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)、工作站、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等。 所述計(jì)算機(jī)還可包含不同的總線配置、聯(lián)網(wǎng)平臺、多處理器平臺等?？墒褂酶鞣N操作系統(tǒng)， 包括 UNIX、Solaris、Linux、Windows、Macintosh OS 及其它適合操作系統(tǒng)。為對由相機(jī)9(i)拍攝的圖像及掃描以及位置/定向數(shù)據(jù)進(jìn)行后處理，將使用與圖 3中的布置類似的布置，但此布置將不定位于汽車1中而是可方便地定位于建筑物中用于 離線后處理。將由相機(jī)9(i)拍攝的圖像及掃描以及相關(guān)聯(lián)位置/定向數(shù)據(jù)存儲于一個(gè)或 一個(gè)以上存儲器312到315中。此存儲可經(jīng)由首先將所述圖像及掃描以及所述相關(guān)聯(lián)位置 /定向數(shù)據(jù)存儲于DVD、存儲棒或類似物上或從存儲器9中傳輸其(可能以無線方式)來完 成?？蓪⒔缍ㄆ?的軌跡的相關(guān)聯(lián)位置和定向數(shù)據(jù)存儲為原始數(shù)據(jù)，包含時(shí)間戳。此外， 每一圖像具有時(shí)間戳。所述時(shí)間戳使我們能夠精確地確定相機(jī)9 (i)在捕獲圖像時(shí)的位置 和定向。以此方式，所述時(shí)間戳界定圖像中所示的視圖之間的空間關(guān)系。也可將相關(guān)聯(lián)位 置和定向數(shù)據(jù)存儲為通過所使用的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)鏈接到相應(yīng)圖像的數(shù)據(jù)。經(jīng)地理編碼的圖像 序列是圖像序列與相關(guān)聯(lián)位置和定向數(shù)據(jù)的組合。使用所述經(jīng)地理編碼的圖像序列來產(chǎn)生 經(jīng)正射校正的圖像。這些經(jīng)正射校正的圖像與航攝經(jīng)正射校正的圖像相當(dāng)，但具有經(jīng)改進(jìn)的分辨率及絕對地理位置。未公開的專利申請案PCT/NL2006/050252中揭示一種產(chǎn)生經(jīng)正 射校正的圖像及相關(guān)聯(lián)位置和定向數(shù)據(jù)的方法。典型的移動測繪系統(tǒng)MMS借助所述方法產(chǎn) 生具有8cm分辨率與Im的絕對位置精確度的經(jīng)正射校正的鑲嵌圖。本發(fā)明可使用具有充足分辨率及精確度的任一經(jīng)正射校正的圖像作為圖像數(shù)據(jù)。 因此，可使用經(jīng)正射校正的航攝圖像、經(jīng)正射校正的衛(wèi)星圖像以及從由安裝于移動車輛上 的相機(jī)捕獲的圖像獲得的經(jīng)正射校正的圖像。應(yīng)理解，由移動測繪系統(tǒng)捕獲的原始圖像序 列也可用作輸入數(shù)據(jù)。下文將對此進(jìn)行更詳細(xì)的解釋。圖4是根據(jù)本發(fā)明用于產(chǎn)生線性道路信息的過程的實(shí)例性實(shí)施方案的流程圖。線性道路信息可以是且不限于道路寬度、道路中心線的位置、車道數(shù)目、車道分隔帶的位置、 類型及尺寸、車道寬度、交通島的位置及尺寸、泊車/緊急停車道的位置及尺寸、沿道路與 出口車道的交叉口的位置及尺寸。所述過程的輸入數(shù)據(jù)是參考線數(shù)據(jù)402及圖像數(shù)據(jù)404。 所述參考線數(shù)據(jù)對應(yīng)于跨越地球表面的參考線。所述參考線優(yōu)選地為標(biāo)準(zhǔn)地理坐標(biāo)參考系 統(tǒng)(例如WGS84地理坐標(biāo)參考系統(tǒng))中所規(guī)定的。所述參考線可以是移動測繪車輛在移動 測繪時(shí)間段期間的軌跡。如果這樣，那么所捕獲的圖像序列及所述參考線將具有由相同位 置確定裝置產(chǎn)生的位置和定向數(shù)據(jù)。此提供所述參考線的位置與從圖像檢索的信息之間的 準(zhǔn)確匹配。然而，還可從數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫抽取所述參考線數(shù)據(jù)。所述參考線可對應(yīng)于由路 線規(guī)劃系統(tǒng)確定的從位置a到位置b的路線。圖像數(shù)據(jù)404可以是具有界定對應(yīng)的投影坐 標(biāo)參考系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)的任一經(jīng)正射校正的圖像。因此，可將所述圖像的每一像素映射到真 實(shí)世界坐標(biāo)且可在所述圖像上找到任何世界坐標(biāo)。對于根據(jù)本發(fā)明的過程，重要的是與經(jīng) 正射校正的圖像的像素相關(guān)聯(lián)的投影坐標(biāo)參考系統(tǒng)及與以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的像素 相關(guān)聯(lián)的投影坐標(biāo)參考系統(tǒng)啟用用以將以參考線為參考的數(shù)據(jù)402的像素投影在圖像數(shù) 據(jù)404的像素上的程序。使用所述圖像數(shù)據(jù)來確定沿所述參考線的線性道路特征。如果位 置信息不匹配，那么所述方法不能確定圖像中包括線性道路特征的相關(guān)區(qū)域。移動測繪車 輛在道路上行駛。因此，所述移動測繪車輛的軌跡線是所述道路的位置的良好近似。如果 使用由所述移動測繪車輛捕獲的圖像序列來產(chǎn)生經(jīng)正射校正的圖像，那么可在所述經(jīng)正射 校正的圖像中準(zhǔn)確地確定所述道路，即所述車輛的軌跡線。因此，根據(jù)移動測繪車輛的軌跡 線的參考線使我們能夠確定將在所述經(jīng)正射校正的圖像中的何處找到包括我們正在尋找 的道路信息的部分。如上所述，使用所述參考線數(shù)據(jù)來確定所述經(jīng)正射校正的圖像中將要分析的部 分。在動作406中，將所述經(jīng)正射校正的圖像中將要分析的部分從經(jīng)正射校正的圖像空間 變換成以參考線為參考的圖像空間。作為此變換的結(jié)果，經(jīng)正射校正的圖像空間中的曲線 狀參考線被變換成以參考線為參考的圖像空間中的直線。此外，所述經(jīng)正射校正的圖像空 間中在距所述參考線垂直距離d t處的位置被投影在所述以參考線為參考的圖像空間中在 距所參考的線垂直距離dKKI處的位置處。因此，在垂直距離dort處的所有位置均被投影在 所述以參考線為參考的圖像空間中在距離dKKI處的平行于所述參考線的直線上。在下文的 描述中將更詳細(xì)地描述此變換。動作406的輸出是以參考線為參考的數(shù)據(jù)集408。以參考 線為參考的數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集及在坐標(biāo)系統(tǒng)(舉例來說，地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)，例 如WGS84及UTM)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)位置數(shù)據(jù)。每一圖像數(shù)據(jù)集由線性像 素陣列及界定相關(guān)聯(lián)的投影坐標(biāo)參考系統(tǒng)的元數(shù)據(jù)組成。線性像素陣列可以是以參考線為參考的圖像的像素線。所述線性像素陣列對應(yīng)于所述坐標(biāo)系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段的經(jīng)正 射校正的視圖表示。經(jīng)正射校正的圖像是地球表面的經(jīng)正射校正的視圖表示。應(yīng)注意，經(jīng) 正射校正的圖像包括界定所使用的地圖投影的元數(shù)據(jù)。所述地圖投影界定地球的二維曲面 模型到平面的變換。經(jīng)正射校正的圖像為適于產(chǎn)生線性像素陣列的圖像，這是因?yàn)榍逦?界定了每一像素的地理位置(地球的二維曲面的位置)。每一圖像數(shù)據(jù)集包括與所述參考 線上的位置相關(guān)聯(lián)的參考像素。此外，每一像素表示具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素 在所述表面處的位置預(yù)界定距離處的位置的表面。所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的 位置處垂直地與所述參考線交叉。當(dāng)經(jīng)正射校正的圖像為源圖像時(shí)，線性像素陣列的值對 應(yīng)于經(jīng)正射校正的圖像中在所述經(jīng)正射校正的圖像中的經(jīng)界定位置處垂直于所述參考線 的線區(qū)段的值。界定所述參考線上的若干位置。針對所述參考線上的每一位置，從所述經(jīng) 正射校正的圖像導(dǎo)出對應(yīng)圖像數(shù)據(jù)。線性陣列中的圖像數(shù)據(jù)的組合產(chǎn)生以參考線為參考的 圖像。塊410指示圖像數(shù)據(jù)與啟用對每一像素的地理位置的計(jì)算的元數(shù)據(jù)的組合，以精確 地產(chǎn)生具有啟用對每一像素的地理位置的計(jì)算的元數(shù)據(jù)的以參考線為參考的圖像。如上所述，以參考線為參考的數(shù)據(jù)集包括構(gòu)成以參考線為參考的圖像的數(shù)據(jù)。在 以參考線為參考的圖像中，每一像素列對應(yīng)于經(jīng)正射校正的圖像中平行于參考線的曲線。 本發(fā)明用于產(chǎn)生線性道路信息。線性道路信息為大致平行于參考線(例如，道路的方向) 的信息。通過從經(jīng)正射校正的圖像到以參考線為參考的圖像的變換，將具有恒定寬度的曲 線狀道路變換成具有恒定寬度的筆直道路。圖5圖解說明從經(jīng)正射校正的圖像空間到以參 考線為參考的圖像空間的變換。左手邊圖像顯示道路502的轉(zhuǎn)彎的經(jīng)正射校正的圖像。此 夕卜，指示車輛506的軌跡線。此外，向量510指示參考線在點(diǎn)509中的方向且向量512界定 垂直于參考線506的方向的線區(qū)段的方向。右手邊圖像顯示左手邊圖像的經(jīng)正射校正的圖 像空間到以參考線為參考的圖像空間變換的結(jié)果?？煽吹?，所述參考線對應(yīng)于以參考線為 參考的圖像中的垂直線508且經(jīng)正射校正的圖像中的曲線狀中心線及路邊被變換成平行 于垂直線508的垂直線。塊412指示用以從以參考線為參考的圖像中選擇線性特征及所述圖像中的xy位 置的方法。所述方法可由數(shù)字化所述圖像的人來完成。一人將在屏幕上看到幾乎筆直的道 路。借助指向構(gòu)件(例如指針)，此人可在所述屏幕中標(biāo)記所述線性特征的位置。存儲所述 屏幕上的線性參考圖像中的經(jīng)標(biāo)記位置以供進(jìn)一步處理。用以選擇線性特征的標(biāo)記的數(shù)目 取決于所述線性參考圖像中的線性特征的筆直度。線性特征的筆直度取決于經(jīng)正射校正的 圖像中參考線與所述特征的平行度。舉例來說，如果移動車輛正在車道上移動，那么在以參 考線為參考的圖像中可見此移動為所述特征的水平移動。為在所述以參考線為參考的圖像 中精確地選擇所述線性特征，由此人添加的標(biāo)記必須跟隨此移動。如果在經(jīng)正射校正的圖 像中參考線平行于所述線性特征，那么僅須在以參考線為參考的圖像中標(biāo)記所述線性特征 的起點(diǎn)及終點(diǎn)。還可通過圖像處理算法來實(shí)施塊412。存在眾多所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的用以 在圖像中檢測線性特征的算法。由于所使用的算法并非本發(fā)明的本質(zhì)特征，因此不對此一 算法的進(jìn)一步細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。由于在以參考線為參考的圖像中將要檢測的線性特征顯現(xiàn)為 相對于像素列具有小于45度(在一實(shí)施例中，其小于5度)的角度的線，因此可使用簡單 的線檢測算法來檢測所述線性特征。如果參考線對應(yīng)于移動測繪車輛的軌跡線，那么線性特征在以參考線為參考的圖像中將主要顯示為垂直線。塊412還可以是用于檢驗(yàn)沿參考線的線性特征及坐標(biāo)系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置的方 法。在所述情況下，所述參考線可對應(yīng)于從現(xiàn)有數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫檢索的任一線性特征的位 置。使用所述位置來產(chǎn)生以參考線為參考的圖像。來自移動測繪時(shí)間段的經(jīng)正射校正的圖 像或原始源圖像顯像地球的真實(shí)表面。在一實(shí)施例中，以參考線為參考的圖像的中間像素 列對應(yīng)于從現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)庫提取的線性特征的位置。如果所述線性特征的位置正確，那么 所述線性特征將顯像于所述中間列中且因此被看作直線。然而，如果所述數(shù)據(jù)庫中的位置 不正確，那么所述線性特征將不顯像于以參考線為參考的圖像中的中間像素列中。此外，如 果線性特征在以參考線為參考的圖像中不是直線，那么此指示所述數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中未正 確地?cái)?shù)字化參考線。人們將認(rèn)為兩種情形為所述數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中的缺陷且可在以參考線 為參考的圖像中標(biāo)記所述缺陷。隨后，確定對應(yīng)于所述以參考線為參考的圖像中的標(biāo)記的 位置的缺陷的地理位置并將其存儲于數(shù)據(jù)庫中?？墒褂萌毕莸牡乩砦恢脤碜砸苿訙y繪車 輛的對應(yīng)源圖像或?qū)?yīng)經(jīng)正射校正的圖像進(jìn)行檢索，以再次數(shù)字化具有高2D分辨率的圖 像(例如經(jīng)正射校正的圖像)中的線性特征。以此方式，可高效地檢驗(yàn)并校正(如果有必 要的話)現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^采取道路的方向(例如，中心線)作為參考線 并在以參考線為參考的圖像中疊加線性特征(例如道路寬度、道路標(biāo)記)的位置來改進(jìn)所 述檢驗(yàn)方法。以參考線為參考的圖像的優(yōu)點(diǎn)是人們僅須在圖像中進(jìn)行上下滾動操作而沿道 路移動。此外，沿道路(線性特征)的分辨率可在不損失沿垂直于所述道路的方向的方向 的位置精確度的情況下變化。此在圖13及對應(yīng)描述中加以闡明。在塊414中，從塊412中的選定線性特征在以參考線為參考的圖像中的xy位置計(jì) 算所述線性特征在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的位置。與每一像素相關(guān)聯(lián)的投影坐標(biāo)參考系統(tǒng)界 定從以參考線為參考的圖像空間到地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)空間的坐標(biāo)變換。最終，將所述線性 特征及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的對應(yīng)位置存儲于數(shù)據(jù)庫中以供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用。在以下段落中，將給出參考線參考的數(shù)學(xué)。令η為自然數(shù)，r為自然數(shù)或⑴，I為實(shí)數(shù)的非空區(qū)間且t在I中。類Cr(S卩，Y 為r次連續(xù)可微)的向量值函數(shù)
">· I E7i稱為類Cr的參數(shù)曲線或曲線Y的Cr參數(shù)化。t稱為曲線、的參數(shù)。Y (I)稱 為所述曲線的圖像。對于2維空間(例如，圖像)，此曲線因此將具有以下形式y(tǒng) (t) = [x(t), y(t)]針對每一點(diǎn)處的Cl類曲線，我們可界定其切向量及法向量，其可根據(jù)以下方程式 來計(jì)算單位切向量為第一弗萊納向量力(0且被界定為務(wù)痛法向量(有時(shí)稱為曲率向量)指示曲線與直線的偏差。法向量被界定為= (t)-(y “⑴，ei(t)}ei(t)
- "Ii^fli位法向量)為第二弗萊納向量e2(t)且被界定為線的鄰域中的
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每一點(diǎn)可表示為以如下形式參考的參考線P(t，o) = Y (t)+o*e2(t)此原理可應(yīng)用于為地理參考且在所述線的鄰域中的圖像上的任一像素。以參考線為參考的圖像變換算法圖解說明于圖6中且包括以下動作1.讓我們將d(n)610界定為沿參考幾何結(jié)構(gòu)點(diǎn)612的距離序列，其中η為所述序列中的次序數(shù)，使得d(n) <d(n+l)且0<=d(n) <= G，其中G是參考幾何結(jié)構(gòu)寬度。對參考幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行取樣，其中所沿的距離由向量d(n)產(chǎn)生?？蓪⒅礡(n)= d(n)-d(n-l)視為線性參考圖像的第一或水平軸中的局部分辨率。2.針對來自向量d(n)的每一元，執(zhí)行以下操作2. 1.查詢在距離D = d(n)處垂直于參考幾何結(jié)構(gòu)602的點(diǎn)及幾何結(jié)構(gòu)方向向量 p608 ；2.2.使用方向向量ρ 608及給定樣本線寬度606來創(chuàng)建源圖像取樣線604。以給 定步長對此線進(jìn)行取樣。因此，我們?nèi)〉命c(diǎn)序列610。讓我們假設(shè)結(jié)果點(diǎn)Pt (n，m)沿根據(jù) 幾何結(jié)構(gòu)方向的方向從左到右為有序的，其中η為向量d(n)的當(dāng)前元的索引且m為參考線 處的點(diǎn)的次序數(shù)。2. 3.針對pt. 2. 2中所創(chuàng)建的點(diǎn)Pt(n，m)中的每一者2. 3. 1.使用眾所周知的空間參考系統(tǒng)轉(zhuǎn)換來找到對應(yīng)于源經(jīng)正射校正的圖像上 的點(diǎn)Pt (n, m)的像素(或像素群組)。2. 3. 2.對所找到的像素(或像素群組)執(zhí)行任何圖像處理操作以取得結(jié)果像素值。2. 3. 3.將由2. 3. 2.產(chǎn)生的像素值設(shè)定成像素位置(n，m)處的結(jié)果以參考線為參 考的圖像。換句話說，對參考線(其為參考幾何結(jié)構(gòu)，例如道路中心線或車輛的軌跡線)進(jìn)行 取樣以獲得參考線點(diǎn)。接著，針對每一參考線點(diǎn)，確定垂直于所述參考線的幾何結(jié)構(gòu)方向向 量P 608。使用所述參考線點(diǎn)及所述幾何結(jié)構(gòu)方向向量來確定經(jīng)正射校正的圖像上線區(qū)段 的地理位置。所述線區(qū)段位于一線上，所述線具有在其中穿過所述線區(qū)段的線交叉所述參 考線的點(diǎn)中垂直于所述參考線的方向的方向。使用所述線區(qū)段來產(chǎn)生像素行。所述像素行 對應(yīng)于一線上的地理位置。所述地理位置為等距的且形成以參考線為參考的圖像的直線。 使用所述地理位置來導(dǎo)出地理參考的經(jīng)正射校正的圖像中的對應(yīng)像素位置。根據(jù)所述地理 參考的經(jīng)正射校正的圖像中的對應(yīng)像素的值確定所述像素行中的像素的值。在一實(shí)施例 中，所述像素行的分辨率為0. 5cm。然而，所需分辨率取決于將要檢測的線性道路信息的尺 寸與地圖數(shù)據(jù)庫中所需位置及尺寸精確度的組合。舉例來說，道路寬度的分辨率將由所需 位置精確度界定，而道路中心線的寬度可由線的寬度界定?？山M合對應(yīng)于連續(xù)參考線點(diǎn)的像素行以形成以參考線為參考的圖像。在以參考線 為參考的圖像中，參考線的位置被投影在像素列中的一列上。以參考線為參考的圖像中的每一其它像素列對應(yīng)于距機(jī)架線預(yù)界定垂直距離處 的線。
圖6中顯示特定參考線點(diǎn)612中參考線602的方向。垂直于方向602的是線區(qū)段604。所述線區(qū)段具有預(yù)定寬度606及方向向量608。沿所述線區(qū)段，選擇若干線區(qū)段點(diǎn) 610。每一線區(qū)段點(diǎn)610在像素行中具有對應(yīng)像素。像素行可作為像素陣列但也可作為像 素行存儲于以參考線為參考的圖像中。每一線區(qū)段點(diǎn)具有一地理位置。優(yōu)選地，一個(gè)線區(qū) 段點(diǎn)具有在其中線區(qū)段604交叉參考線的位置處的地理位置。然而，本發(fā)明在線區(qū)段的區(qū) 域不覆蓋參考線時(shí)也可正常起作用。對產(chǎn)生線性道路信息的唯一約束是道路信息的地理位 置平行于參考線的地理位置。對應(yīng)于參考線點(diǎn)的像素行存儲于以參考線為參考的數(shù)據(jù)集中。每一像素行可存儲 包括表示所述像素行的像素?cái)?shù)據(jù)及表示參考線相對于所述像素行中的參考像素的位置和 定向的位置數(shù)據(jù)的個(gè)別數(shù)據(jù)集。借助所述位置數(shù)據(jù)，可精確地確定所述像素行中的每一像 素的地理位置。以此方式，可使用以下值來界定像素的每一地理參考的位置沿參考線的距 離及沿垂直于參考線的方向的方向距參考幾何結(jié)構(gòu)的距離。圖7圖解說明從經(jīng)正射校正的圖像中產(chǎn)生以參考線為參考的圖像。圖7在左邊顯 示道路702的經(jīng)正射校正的圖像。參考線710疊加于道路702上。顯示了線區(qū)段706。線 區(qū)段706具有垂直于參考線710的方向的方向，其中線區(qū)段706交叉參考線710。圖7在右 側(cè)處顯示以參考線為參考的圖像704。疊加于以參考線為參考的圖像704上的線712對應(yīng) 于參考線710。箭頭707指示從經(jīng)正射校正的源圖像中的線區(qū)段706到以參考線為參考的 圖像704的像素行706的映射?？煽吹?，經(jīng)正射校正的圖像702中具有恒定垂直距離的線 被變換成以參考線為參考的圖像704中的平行“垂直”線。圖7顯示其中沿連續(xù)參考線點(diǎn)709之間的參考線的距離為等距的實(shí)例。在一實(shí)施 例中，沿參考線的兩個(gè)參考線點(diǎn)之間的距離為1米。此具有以下優(yōu)點(diǎn)可容易地解釋通過組 合像素行所產(chǎn)生的線性參考圖像。已發(fā)現(xiàn)，沿參考線的兩個(gè)參考線點(diǎn)之間的距離介于0. 08m 到2m的范圍中會提供解釋以參考線為參考的圖像的容易性。最低距離對應(yīng)于線區(qū)段的像 素分辨率，其取決于源圖像或經(jīng)正射校正的圖像的圖像分辨率。沿一列的每一預(yù)界定位移 對應(yīng)于線區(qū)段沿參考線的相同位移。如果一人必須在以參考線為參考的圖像中標(biāo)記無法在 一個(gè)屏幕上顯像的線性特征，那么此人必須進(jìn)行垂直滾動穿過以參考線為參考的圖像的操 作。若干像素線的垂直滾動將對應(yīng)于沿參考線移動對應(yīng)距離?？蛇M(jìn)一步增加以參考線為參考的圖像中沿參考線的兩個(gè)參考線點(diǎn)之間的距離。然 而，在所述情況下，需要進(jìn)行一些預(yù)濾波以使得圖像可解釋。如果不執(zhí)行預(yù)濾波，那么例如 涂漆的虛線車道分隔帶的線性特征可消失或顯示為實(shí)線。在預(yù)濾波器的實(shí)施例中，如果工 程師想要在兩個(gè)參考線點(diǎn)之間具有例如8m的間距，那么產(chǎn)生具有Im的間距的以參考線為 參考的數(shù)據(jù)。通過沿參考線對8個(gè)連續(xù)線區(qū)段進(jìn)行濾波來獲得以參考線為參考的圖像中的 每一線。通過將所述8個(gè)連續(xù)線區(qū)段的像素的最小亮度值存儲于距參考線點(diǎn)的等效垂直距 離處來獲得以參考線為參考的圖像的每一平整線且通過將所述8個(gè)連續(xù)線區(qū)段的像素的 最大亮度值存儲于距參考線點(diǎn)的等效垂直距離處來獲得以參考線為參考的圖像的每一不 平整線。在所述情況下，人們將能夠看到圖像上的涂漆的虛線分隔帶為具有交替黑色(最 小亮度)及白色(最大亮度)像素的垂直條。兩個(gè)參考線點(diǎn)之間的較大距離可極適于在視 覺上檢驗(yàn)現(xiàn)有數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中長線性特征(例如，高速公路上的車道分隔帶)的地理位 置。通過給定實(shí)施例，替代屏幕沿道路顯示lkm，其將顯示8km。為檢驗(yàn)具有80km長度的道路，僅須檢驗(yàn)10個(gè)屏幕而非80個(gè)。此外，使人的互動減少7/8，此改進(jìn)用于檢測所述80km道路的線性道路特征的吞吐時(shí)間。如果參考線對應(yīng)于移動車輛沿道路的軌跡線，那么兩個(gè)參考線點(diǎn)之間的距離取決 于所述車輛的前進(jìn)方向相對于所述道路及因此沿所述道路的線性特征的方向的最大偏差。 所述車輛的方向相對于真實(shí)線性對象的方向的偏差將在以參考線為參考的圖像中產(chǎn)生傾 斜的線性特征。圖10顯示一實(shí)例。針對這些應(yīng)用，假設(shè)軌跡線與線性道路特征偏離不大于 5度。此允許我們沿參考線進(jìn)行取樣，此界定以參考線為參考的圖像的垂直分辨率，在經(jīng)正 射校正的空間中所述垂直分辨率的頻率比垂直于參考線的線區(qū)段的目標(biāo)分辨率(其為水 平分辨率)小11/12。沿參考線的最優(yōu)取樣將允許我們實(shí)現(xiàn)沿著以及跨越參考線的相同的 預(yù)期數(shù)字化誤差。所述誤差與reS_h0r/tan(alpha_diff)成比例，其中alpha_diff為參 考線的方向與線性特征的方向的局部差，且res_h0r為以參考線為參考的圖像的水平分辨 率。可經(jīng)由假設(shè)(參考線的方向與線性特征的方向之間的最大預(yù)期角度)或經(jīng)由圖像辨識 (其自動確定所述角度)來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)取樣，其中以參考線為參考的圖像中已辨識的線性特 征相對于像素列的角度界定所述取樣以產(chǎn)生沿參考線的后續(xù)以參考線為參考的圖像?？墒?用檢測車道改變的圖像辨識來進(jìn)一步改進(jìn)所述最優(yōu)取樣。如果參考線對應(yīng)于在高速公路上 行駛的車輛的軌跡線，那么所述車輛可跟隨道路方向或可改變車道。車道改變將在以參考 線為參考的圖像中產(chǎn)生表示線性特征的曲線，必須在所述圖像中正確地?cái)?shù)字化所述線性特 征。為這樣做，沿參考線的兩個(gè)點(diǎn)之間的距離必須足夠小。如果所述軌跡線正確地跟隨所 述道路的方向，那么所述線性特征在以參考線為參考的圖像中仍將為筆直特征且不需要改 變兩個(gè)樣本點(diǎn)之間的距離。在另一實(shí)施例中，所述距離取決于參考線的彎曲性。如果參考線或多或少地為筆 直的，那么精確地描述曲率便需要比在參考線為曲線時(shí)更少的點(diǎn)。此實(shí)施例適用于減少以 參考線為參考的數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)量。此最終可具有以下優(yōu)點(diǎn)通過普遍已知的線檢測算法 在以參考線為參考的數(shù)據(jù)中自動地檢測到線性特征。圖8顯示以參考線為參考的圖像變換算法的實(shí)例，其中參考線802不跨越道路但 平行于所述道路的外側(cè)轉(zhuǎn)彎。箭頭806指示經(jīng)正射校正的圖像中的參考線802的方向且箭 頭808指示以參考線為參考的圖像中的參考線804的方向。類似地，圖9顯示以參考線為參 考的圖像變換算法的實(shí)例，其中參考線902不跨越道路但平行于所述道路的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎。箭 頭904指示經(jīng)正射校正的圖像中的參考線902的方向且箭頭908指示以參考線為參考的圖 像中的參考線906的方向。圖10顯示以參考線為參考的圖像變換算法的實(shí)例，其中參考線 1006的定向與道路的定向成角度。箭頭1004指示經(jīng)正射校正的圖像中的參考線1004的 方向且箭頭1008指示以參考線為參考的圖像中的參考線1006的方向。在右手側(cè)處的線性 參考圖像中，可看到參考線為垂直的而線性特征(中心線1010及路邊1012)為傾斜的垂直 線。為在圖8到10中所示的經(jīng)正射校正的圖像中精確地標(biāo)記中心線及路邊的軌跡，必須在 線性特征上放置多個(gè)標(biāo)記。然而，為在圖8到10中所示的以參考線為參考的圖像中標(biāo)記中 心線及路邊的軌跡，僅須標(biāo)記中心線及兩個(gè)路邊的起點(diǎn)及終點(diǎn)。通過已知以參考線為參考 的圖像的每一像素的地理參考的位置(在真實(shí)世界坐標(biāo)中)，可精確地確定線性特征的參 考線的地理位置。因此，將以參考線為參考的圖像與相關(guān)聯(lián)地圖投影一起使用使我們能夠 加速對線性道路特征的手動標(biāo)記以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的線性特征。
鑒于上文，以參考線為參考的圖像具有以下性質(zhì) 在以參考線為參考的圖像上用于指示連續(xù)線性道路元素(邊緣、車道分隔帶等等)的點(diǎn)的總數(shù)目比在源經(jīng)正射校正的圖像上指示相同元素所必需的點(diǎn)的數(shù)目少得多，其 中假設(shè)所產(chǎn)生的曲線的相對與絕對精確度相等。由于以參考線為參考的圖像的每一點(diǎn)(像 素)可無歧義地轉(zhuǎn)換成經(jīng)正射校正的源圖像的投影的坐標(biāo)參考系統(tǒng)，因此可將曲線從以參 考線為參考的圖像轉(zhuǎn)換成地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的真實(shí)世界曲線。 在以參考線為參考的圖像上指示連續(xù)線性對象所需要的點(diǎn)的總數(shù)目取決于經(jīng) 正射校正的源圖像上的參考幾何結(jié)構(gòu)與對象之間的角度改變。所述角度越恒定，實(shí)現(xiàn)以參 考線為參考的圖像中的對象的所需精確度應(yīng)標(biāo)記的點(diǎn)越少。所述角度改變界定以參考線為 參考的圖像中的線性特征的筆直度。圖11圖解說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。在左手側(cè)處，顯示曲線狀道路的經(jīng)正射校正的圖 像。為精確地標(biāo)記道路的中心線，必須放置14個(gè)標(biāo)記。在右手側(cè)處，顯示對應(yīng)于左手側(cè)圖 像中的曲線狀道路的以參考線為參考的圖像。為獲得所述以參考線為參考的圖像，所參考 的參考線平行于所述道路的中心線。在所述以參考線為參考的圖像中，僅需要兩個(gè)標(biāo)記來 精確地標(biāo)記所述圖像中的中心線。因此，替代14個(gè)標(biāo)記，現(xiàn)在僅必須放置兩個(gè)標(biāo)記所述圖 像中的中心線的起點(diǎn)1106及終點(diǎn)1104。圖12圖解說明圖11中所示的以參考線為參考的圖像中所標(biāo)記的中心線從以參考 線為參考的圖像空間變換回到經(jīng)正射校正的圖像空間。線1200對應(yīng)于以參考線為參考的 圖像中的中心線的位置。以參考線為參考的圖像的每一像素可無歧義地轉(zhuǎn)換成經(jīng)正射校正 的圖像中的位置。因此，跨越以參考線為參考的圖像的起點(diǎn)1206與終點(diǎn)1204之間的線可 無歧義地轉(zhuǎn)換成經(jīng)正射校正的圖像上的曲線。由于經(jīng)正射校正的圖像中的每一像素均具有 地理參考的位置，因此可精確地確定所述曲線的地理參考的位置。圖13顯示以參考線為參考的圖像的其它優(yōu)點(diǎn)。在以參考線為參考的圖像中，經(jīng)正 射校正的圖像上的曲線狀參考線將為直線。此外，從圖10中獲知，即使在經(jīng)正射校正的圖 像中參考線與線性特征成恒定角度，所述線性特征在以參考線為參考的圖像中也將顯現(xiàn)為 傾斜的直線。此提供在不損失線性特征的位置信息的情況下改變以參考線為參考的圖像的 垂直分辨率的可能性。通過降低以參考線為參考的圖像中沿參考線的參考線點(diǎn)的數(shù)目，減 小了所述圖像的垂直大小。因此，沿參考線的區(qū)段將更小，同時(shí)垂直于參考線的分辨率將維 持于減小的線性參考圖像中。左手邊以參考線為參考的圖像1302顯示沿參考線具有第一 分辨率的道路段且右手邊以參考線為參考的圖像1304顯示相同道路段，但其沿參考線具 有為所述第一分辨率一半的分辨率。分辨率的改變可看作以參考線為參考的圖像的垂直比 例的改變。容許的比例因子取決于可預(yù)期到道路對象與參考幾何結(jié)構(gòu)之間的角度偏差改變 了多少。通過此比例縮放引入的誤差將隨兩個(gè)線性特征之間的正切角成比例地增加。上文所描述的本發(fā)明實(shí)施例及實(shí)例使用地理參考的經(jīng)正射校正的圖像作為圖像 數(shù)據(jù)源及地理參考的參考線數(shù)據(jù)。針對每一參考線點(diǎn)，確定經(jīng)正射校正的圖像中在所述參 考線點(diǎn)中垂直于參考線的方向的線區(qū)段的位置。使用所述位置從經(jīng)正射校正的圖像中的對 應(yīng)像素導(dǎo)出所述線區(qū)段的像素行。然而，應(yīng)注意，可直接使用移動車輛的源圖像導(dǎo)出所述像 素行的值。如上文所述，對于每一像素，已知地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的對應(yīng)位置。未公開的專 利申請案PCT/NL2006/050252教示可如何將源圖像的像素的x，y坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成經(jīng)正射校正的圖像塊的像素的X，y位置。因此，可直接轉(zhuǎn)換由安裝于移動車輛上的相機(jī)獲得的源圖像 中對應(yīng)于在參考線點(diǎn)處垂直于參考線的方向的線區(qū)段的像素行中的像素的像素的χ，y坐 標(biāo)。因此，本發(fā)明可使用圖像數(shù)據(jù)源，其中對于每一源圖像，已知相機(jī)的特性(例如視角及 焦距)及坐標(biāo)系統(tǒng)中的位置和定向。因此，由移動測繪車輛捕獲的原始數(shù)據(jù)極適于產(chǎn)生以 參考線為參考的圖像。所述原始數(shù)據(jù)包括圖像序列及所述移動測繪車輛在地理坐標(biāo)參考系 統(tǒng)中的位置和定向數(shù)據(jù)。此信息足以確定源圖像中對應(yīng)于以參考線為參考的圖像中的像素 的像素的x，y坐標(biāo)。此外，由于移動測繪車輛在道路上行駛，因此所記錄的位置信息適于用 作參考線數(shù)據(jù)。
本發(fā)明極適用于產(chǎn)生線性道路信息。然而，本發(fā)明還可用于檢驗(yàn)現(xiàn)有數(shù)字地圖數(shù) 據(jù)庫中的線性道路信息。對于每一像素，在以參考線為參考的圖像中，已知其對應(yīng)地理坐 標(biāo)。此使得將現(xiàn)有數(shù)字地圖中的線性道路信息上覆在以參考線為參考的圖像上成為可能。 通過使線性參考圖像與上覆線性道路信息一起沿參考線滾動，人們可極容易地在視覺上檢 驗(yàn)現(xiàn)有地圖中的線性道路信息是否足夠正確及精確。如果不，那么人們僅須移動以參考線 為參考的圖像上的上覆線性道路信息的位置且可存儲道路信息的最新位置以供在數(shù)字地 圖中使用。本發(fā)明允許人們一次即分析比最初在觀察經(jīng)正射校正的圖像時(shí)多20倍的信息。 到以參考線為參考的圖像的變換使觀看道路段接下來的部分所需要的多個(gè)屏幕滾動節(jié)省 6/7。此外，使數(shù)字化線性特征所必需的點(diǎn)的數(shù)目減少19/20。本發(fā)明的方法可實(shí)施于如圖3中所示的計(jì)算機(jī)布置上。出于圖解說明及描述目的，已呈現(xiàn)了對本發(fā)明的前述詳細(xì)說明。并不打算窮盡列 舉本發(fā)明的形式或?qū)⒈景l(fā)明局限于所揭示的確切形式，且顯然鑒于以上教示內(nèi)容許多修改 及變化均可行。本發(fā)明也可不與任何移動測繪系統(tǒng)數(shù)據(jù)一起使用。在一實(shí)施例中，輸入圖 像為具有充足細(xì)節(jié)以檢測線性道路信息的航攝圖像，且參考線數(shù)據(jù)對應(yīng)于來自現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫 的道路的中心線?？蓮哪切┹斎霐?shù)據(jù)源中產(chǎn)生以參考線為參考的圖像以供在上文所描述的 應(yīng)用中使用，例如，產(chǎn)生線性道路信息或檢驗(yàn)現(xiàn)有地圖數(shù)據(jù)庫中的現(xiàn)有線性道路信息的位 置并校正所述信息(如果有必要的話)。挑選所描述的實(shí)施例以便最佳地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，藉此使所屬領(lǐng) 域的技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施例中且以適于所涵蓋的特定應(yīng)用的各種修改來最佳地利用 本發(fā)明。本發(fā)明的范圍打算由所附權(quán)利要求書加以界定。
權(quán)利要求
一種捕獲供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿跨越表面的參考線的線性特征的方法，其包括從表示所述參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參考線數(shù)據(jù)及鄰近于所述參考線的所述表面的源圖像以及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置和定向數(shù)據(jù)中產(chǎn)生以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集及在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)集具有若干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段的經(jīng)正射校正的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括與所述參考線上的位置相關(guān)聯(lián)的參考像素，其中每一像素表示具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離處的位置的表面，且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地與所述參考線交叉；及，對所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集進(jìn)行后處理以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿所述參考線的線性特征及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置。
2.一種供在根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中使用的產(chǎn)生以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的方 法，所述方法包括獲取表示所述參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參考線數(shù)據(jù)；獲取鄰近于所述參考線的表面的源圖像及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置和 定向數(shù)據(jù)；在所述參考線上產(chǎn)生樣本位置序列；針對每一樣本位置，確定在所述樣本位置處垂直于所述參考線的方向的線區(qū)段的位置；產(chǎn)生每一線區(qū)段的像素線，其中每一像素在所述表面上具有所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中 的相關(guān)聯(lián)位置且已從所述源圖像的表示所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的所述相關(guān)聯(lián)位置的至 少一個(gè)像素導(dǎo)出像素值；將所述像素線及相關(guān)聯(lián)樣本位置存儲于所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述源圖像一直是來自以下群組中的一者 由安裝于移動車輛上的陸地相機(jī)捕獲的圖像、航攝圖像、衛(wèi)星圖像、經(jīng)正射校正的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述參考線來自以下群組中的一者車輛的 軌跡線、來自現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫的道路中心線、從現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫提取的其它現(xiàn)有線性道路幾何結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述樣本位置沿所述參考線為等距的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中沿所述坐標(biāo)系統(tǒng)中兩個(gè)連續(xù)樣本位置之間的所述 參考線的距離取決于所述參考線的局部曲率或筆直度。
7.一種供在根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中使用的對以參考線為參考的數(shù)據(jù)集進(jìn)行后 處理以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿跨越表面的參考線的線性特征及地理坐標(biāo)參考系 統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置的方法，所述方法包括檢索所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖 像數(shù)據(jù)集及在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù) 據(jù)集具有若干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段的 經(jīng)正射校正的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括與所述參考線上的位置相關(guān)聯(lián)的參考像素， 其中每一像素表示具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離處的位置的表面，且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地與所述參考線交 叉；將所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集變換成以參考線為參考的圖像，其中所述經(jīng)變換圖像 的每一像素列對應(yīng)于平行于所述參考線的方向的表面；在所述以參考線為參考的圖像中選擇線性特征；根據(jù)所述線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的位置及相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)確定所述線 性特征在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)；將所述線性特征的所述坐標(biāo)存儲于數(shù)據(jù)庫中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述線性特征為以下群組中的一者道路中心線、 道路寬度、道路路緣、道路油漆線、車道分隔帶、車道數(shù)目、交通島、交叉口及沿所述參考線 的所述表面的任一其它視覺可辨別的特征。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中選擇包括在屏幕上輸出所述以參考線為參考的圖像；及在所述屏幕上將指向裝置手動定位于所述線性特征上以獲得經(jīng)標(biāo)記位置以界定所述 線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的所述位置；及確定根據(jù)經(jīng)標(biāo)記位置在所述以參考線為參考的圖像中的所述位置計(jì)算所述線性特征 在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的所述坐標(biāo)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中選擇包括對所述以參考線為參考的圖像執(zhí)行線檢測算法以選擇所述線性特征；確定線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的像素位置；及，確定根據(jù)所述線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的所述像素位置計(jì)算所述線 性特征在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的所述坐標(biāo)。
11.一種供在根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法中使用的以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其包括 多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集及在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖像 數(shù)據(jù)集具有若干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段 的經(jīng)正射校正的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括與所述參考線上的位置相關(guān)聯(lián)的參考像 素，其中每一像素表示具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離處的位 置的表面，且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地與所述參考線 交叉。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述表面為近似橢圓面的 地球表面且線區(qū)段包含道路表面的區(qū)段。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集為以 參考線為參考的圖像，其中每一圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述以參考線為參考的圖像的像素行。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中圖像數(shù)據(jù)集的所述像素在 所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的位置是沿所述線區(qū)段按比例分布的。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述參考線對應(yīng)于道路中 心線的近似。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述坐標(biāo)系統(tǒng)為WGS84坐 標(biāo)系統(tǒng)。
17.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求2到6中任一權(quán)利要求所述的方法的計(jì)算機(jī)實(shí)施的系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括輸入裝置；處理器可讀存儲媒體；及處理器，其與所述輸入裝置及所述處理器可讀存儲媒體通信； 輸出裝置，其用以實(shí)現(xiàn)與顯示單元的連接；所述處理器可讀存儲媒體存儲代碼，所述代碼用以編程所述處理器以執(zhí)行包括以下動 作的方法獲取表示所述參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參考線數(shù)據(jù)； 獲取鄰近于所述參考線的表面的源圖像及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置和 定向數(shù)據(jù)；在所述參考線上產(chǎn)生樣本位置序列；針對每一樣本位置，確定在所述樣本位置處垂直于所述參考線的方向的線區(qū)段的位置；產(chǎn)生每一線區(qū)段的像素線，其中每一像素在所述表面上具有所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中 的相關(guān)聯(lián)位置且已從所述源圖像的表示所述相關(guān)聯(lián)位置處的所述表面的至少一個(gè)像素導(dǎo) 出像素值；將所述像素線及相關(guān)聯(lián)樣本位置存儲于所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集中。
18.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求7到10中任一權(quán)利要求所述的對以參考線為參考的數(shù) 據(jù)集進(jìn)行后處理以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿參考線的線性特征及坐標(biāo)系統(tǒng)中的相 關(guān)聯(lián)位置的方法的計(jì)算機(jī)實(shí)施的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括輸入裝置；處理器可讀存儲媒體；及處理器，其與所述輸入裝置及所述處理器可讀存儲媒體通信； 輸出裝置，其用以實(shí)現(xiàn)與顯示單元的連接；所述處理器可讀存儲媒體存儲代碼，所述代碼用以編程所述處理器以執(zhí)行包括以下動 作的方法檢索所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖像 數(shù)據(jù)集及在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)集具 有若干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段的經(jīng)正射 校正的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括與所述參考線上的位置相關(guān)聯(lián)的參考像素，其中每 一像素表示具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離處的位置的表面， 且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地與所述參考線交叉；將所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集變換成以參考線為參考的圖像，其中所述以參考線為 參考的圖像的每一像素列對應(yīng)于平行于所述參考線的表面； 在所述以參考線為參考的圖像中選擇線性特征；根據(jù)所述線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的像素位置及相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)確定所 述線性特征在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)； 將所述線性特征的所述坐標(biāo)存儲于數(shù)據(jù)庫中。
19.一種用于檢驗(yàn)沿參考線的線性特征及坐標(biāo)系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置的計(jì)算機(jī)實(shí)施的系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括輸入裝置；處理器可讀存儲媒體；及處理器，其與所述輸入裝置及所述處理器可讀存儲媒體通信；輸出裝置，其用以實(shí)現(xiàn)與顯示單元的連接；所述處理器可讀存儲媒體存儲代碼，所述代碼用以編程所述處理器以執(zhí)行包括以下動 作的方法從地圖數(shù)據(jù)庫中檢索表示跨越表面的參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參考線 數(shù)據(jù)；檢索所述表面的經(jīng)正射校正的圖像及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置和定向 數(shù)據(jù)；從所述參考線數(shù)據(jù)及經(jīng)正射校正的圖像中產(chǎn)生以參考線為參考的圖像，其中所述以參 考線為參考的圖像的每一像素行對應(yīng)于所述表面的垂直于所述參考線的方向的區(qū)段且所 述以參考線為參考的圖像的每一像素列對應(yīng)于平行于所述參考線的表面；檢驗(yàn)線性特征在所述以參考線為參考的圖像中的位置；依據(jù)從以下群組提取的至少一個(gè)要求標(biāo)記顯示缺陷的位置線性特征的位置、線性特 征的筆直度、線性特征的平行度；確定所述以參考線為參考的圖像中所述顯示缺陷的經(jīng)標(biāo)記位置在所述地理坐標(biāo)參考 系統(tǒng)中的坐標(biāo)；將所述經(jīng)標(biāo)記缺陷的所述坐標(biāo)存儲于數(shù)據(jù)庫中以供進(jìn)一步處理。
20.一種包括指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)加載于計(jì)算機(jī)布置上時(shí)所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品 允許所述計(jì)算機(jī)布置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到10所述的方法中的任一方法。
21.一種攜載計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的處理器可讀媒體，當(dāng)加載于計(jì)算機(jī)布置上時(shí)所述計(jì)算 機(jī)程序產(chǎn)品允許所述計(jì)算機(jī)布置執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到10所述的方法中的任一方法。
22.—種攜載以參考線為參考的數(shù)據(jù)集的處理器可讀媒體，所述以參考線為參考的數(shù) 據(jù)集包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集及在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)， 所述圖像數(shù)據(jù)集具有若干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面 的線區(qū)段的經(jīng)正射校正的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括與所述參考線上的位置相關(guān)聯(lián)的 參考像素，其中每一像素表示具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離 處的位置的表面，且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地與所述 參考線交叉。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿跨越表面的參考線的線性特征的方法。所述方法包括從表示所述參考線在地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的坐標(biāo)的參考線數(shù)據(jù)及鄰近于所述參考線的所述表面的源圖像以及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置和定向數(shù)據(jù)中產(chǎn)生以參考線為參考的數(shù)據(jù)集，其中所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集包括多個(gè)圖像數(shù)據(jù)集及在所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中界定跨越表面的參考線的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，所述圖像數(shù)據(jù)集具有若干像素，其中圖像數(shù)據(jù)集對應(yīng)于所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中所述表面的線區(qū)段的經(jīng)正射校正的視圖表示，每一圖像數(shù)據(jù)集包括與所述參考線上的位置相關(guān)聯(lián)的參考像素，其中每一像素表示具有沿所述線區(qū)段在距所述參考像素的所述位置預(yù)界定距離處的位置的表面，且其中所述線區(qū)段在與所述參考像素相關(guān)聯(lián)的所述位置處垂直地與所述參考線交叉；及，對所述以參考線為參考的數(shù)據(jù)集進(jìn)行后處理以產(chǎn)生供在地圖數(shù)據(jù)庫中使用的沿所述參考線的線性特征及所述地理坐標(biāo)參考系統(tǒng)中的相關(guān)聯(lián)位置。
文檔編號G06T3/00GK101815928SQ200780100922
公開日2010年8月25日 申請日期2007年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月2日
發(fā)明者沃伊切赫·托馬什·諾瓦克, 馬爾欽·米夏爾·克米奇克 申請人:電子地圖有限公司