CN101435706A - 道路影像辨识导航装置与导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种道路影像辨识导航装置与导航方法，特别是于特定路段通过道路影像撷取与道路辨识的过程，以增进行车导航的正确性，此道路影像辨识导航方法的较佳实施例包括有先利用装设于车辆上的摄影装置拍摄道路影像，并撷取经数字化的道路影像，再与影像数据库中的道路影像进行同步化的影像比对，由此辨识道路状况，经辨识后，将产生的辨识结果传入导航系统，通过语音或是显示屏幕产生导航讯息。

Description

道路影像辨识导航装置与导航方法

技术领域

本发明为一种道路影像辨识导航装置与导航方法，特别是通过道路影像的辨识系统增进一般行车导航的正确性。

背景技术

卫星导航技术(Navigation System)逐渐成为人们依赖的工具，尤其应用在行车时的交通道路指引上。导航系统通常是配合着一个全球定位系统(Global Positioning System，GPS)，而此全球定位系统现阶段则是一种通过至少24个设置于地球轨道的卫星所发送的微波讯号(microwave signal)产生定位的功能，其中概要图式如图1所示。

图1显示为一般导航设备的装置示意图，主要是应用于行车定位与导航上，通过特定数量以上(通常至少三个)的卫星10与行车定位系统相互来往的讯号定出车辆位置，更通过特定时间内的位置讯息决定车辆速度与行车方向。其中包括接收卫星10发送的讯号的定位系统接收器(GPS receiver)14，所接收的讯号通过控制单元12进行讯号处理，能经经纬度运算后得出所处的位置，此时由地图数据库16撷取相对于所处位置的道路地图，配合经纬度的运算得到定位的功效，并且通过前后讯号的运算，进而得到相关移动速度、方向等的导航所需讯息。图式中控制单元12更电性连接至显示驱动单元17，通过显示单元18将定位讯息与地图等导航讯息显示给使用者看，或是电性连接至语音引导单元19，通过语音提示传递导航讯息。

为产生更好的导航功效，现有技术如2003年1月9日公开的美国专利公开第2003/0008665号所揭露的技术，该专利能够提供行车指引与道路讯息的全球定位系统，其特色除了能提供一般行车指引外，更能通过互联网络联机至一个行车讯息服务器(travel informationserver)，以实时获知一路上的意外报告、道路状况、天气或是其它相关的讯息，让使用者能得到整个行车的状况。其中概图如图2所示的导航系统架构图，此系统包括有一通过互联网络20联机至导航装置的行车讯息服务器22，导航装置本身具有定位系统26与无线装置24。

其中，行车讯息服务器22能提供地图信息与行车路线的指引，而定位系统26则是收集多个卫星的讯息定出使用此导航装置的车辆位置，其中具有一个如移动电话或是卫星呼叫系统(satellite pagingsystem)的无线通讯系统261。而图式中的无线装置24则是通过无线通讯连结定位系统26中的无线通讯系统261，以得到车辆定位的信息，再通过互联网络20联机到行车讯息服务器22，使用者能由此获得完整的行车指引讯息。

虽然上述的卫星导航系统带来许多在行车或是寻找位置的便利性，但是因为其中导航讯息的精确度不足也会产生不少困扰。比如遇到地图的分辨率不够，而导致在小路行驶时导航失误的问题；或是在重要需要抉择的路口无法实时反应时，也会造成驾驶者开错路的窘境；另外，导航系统遇到有高架路段的道路时，将无法判断是在地面道路行驶或是在高架路段行驶，而可能造成错误导航。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种道路影像辨识导航装置与导航方法，为改善传统导航系统针对特殊路况的限制，特别通过道路影像撷取与道路辨识的过程，以增进一般行车导航的正确性，主要实施例是于特定路段针对两条并行却有不同目的地的道路进行辨识，辅助导航系统能够正确地提醒驾驶者行驶方向，或是根据驾驶者的行驶路线进行重新规划；或是途经高架道路，通过影像辨识辅助定位系统判断车辆是在高架路段或是地面道路，辅助导航系统能正确判断与规划行车路线。

为达上述目的，本发明提供一种道路影像辨识导航装置，所述的装置包括：一影像数据库，具有多个特殊道路影像资料；一道路影像处理系统，具有一摄影装置以撷取一道路影像，该道路影像与所述的特殊道路影像资料其中之一进行比对而产生一道路辨识讯息；一导航系统，电性连接该道路影像处理系统，以接收该道路影像处理系统的一道路辨识讯息，并配合一地图数据库产生一导航线路；一定位系统，电性连接至该导航系统，接收来自多个卫星的定位讯号，提供定位讯息至该导航系统；以及一讯息输出系统，电性连接该导航系统，以输出一导航讯息。

此道路影像辨识导航装置的较佳实施例包括通过一道路影像处理系统进行道路影像的撷取与辨识，其具有装设于汽机车等交通工具上的摄影装置，经道路影像处理系统进行影像处理后，引入一影像数据库中的道路影像，比对实时拍摄的影像与数据库中的道路影像，以判断车辆所行驶的道路。

接着判断当下车辆所行驶的道路，并将辨识结果传入此导航装置中的导航系统，导航系统接收一定位系统的定位讯号，配合所连接的地图数据库的讯息产生完整的定位讯息。最后，通过一讯息输出系统输出准确的导航讯息，包括显示于显示器上导航线路或讯息，或通过语音方式提醒驾驶者目前的行驶状况。

为达上述目的，本发明还提供一种道路影像辨识导航方法，所述的方法包括：通过装设于一移动物上的一摄影装置撷取行驶中的一道路影像；将该道路影像与一影像数据库的一特殊道路影像其中之一进行比对；将辨识结果传入一导航系统；该导航系统引入一定位讯息；判断该车辆是否偏离原先已规划好的导航路线；若并未偏离原先已规划好的导航路线，则于重要需要选择的路口提醒该车辆驾驶者行驶路线；以及若已偏离原先已规划好的导航路线，该导航系统重新规划路线，并提醒该车辆驾驶者。

本发明的道路影像辨识导航方法流程包括先判断是否通过欲实施此道路影像辨识的路段，若为欲进行辨识的路段时，即启动此辨识机制，再利用装设于车辆上的摄影装置拍摄道路影像，撷取经数字化的道路影像，之后，撷取一影像数据库中的道路影像，通过时间同步化的影像比对，由此辨识道路状况；经辨识后，将产生辨识结果，将结果传入导航系统，接着产生导航讯息，其中实施例包括：于行经有平行道路或是叉路却有不同目的地的道路时能通过语音或是显示屏幕提醒驾驶者，或是当行经具有高架道路的路段时，除了导航系统能通过道路辨识提醒驾驶者应该行驶的道路外，更能于走错路线时实时提供导航讯息。

附图说明

图1为现有技术卫星导航设备的装置示意图；

图2为现有技术的导航系统架构示意图；

图3所示为道路情况示意图之一；

图4所示为道路情况示意图之二；

图5显示本发明道路影像辨识导航装置的实施例功能方块示意图；

图6显示本发明利用道路影像辨识的导航方法的实施例流程图。

图中符号说明

10   卫星            12    控制单元

16   地图数据库      14    定位系统接收器

17   显示驱动单元    18    显示单元

19   语音引导单元    20    联网络

22   行车讯息服务器  26    定位系统

24   无线装置        261   无线通讯系统

301  汽车            30，40路段

32    第一道路             34     第二道路

42    高架道路             44     地面道路

51    摄影装置             53     道路影像处理系统

55    影像数据库           56     讯息输出系统

57    导航系统             59     定位系统

54    地图数据库           58     卫星

S601～S609 道路影像辨识的导航方法的步骤

具体实施方式

本发明提供一种道路影像辨识导航装置与导航方法，主要是根据不同的道路状况提供改善传统导航系统的限制，其中所针对特殊路况的实施例至少包括有：

情况一：行经的需要选择的道路路口时，通过道路辨识系统对此具有两条并行或叉路却有不同目的地的道路进行辨识；

情况二：行经具有高架道路的路段时，通过道路辨识系统能辅助判断该车辆是行驶高架道路还是一般地面道路。

如图3所示的道路情况示意图，当汽车301行驶至具有叉路的道路的路段30，因受限于车上所设置的导航系统分辨率不够好而无法清楚显示规划中的路线，通过车上的导航系统中的地图数据库可得知目前正要通过需要道路辨识的路段，举例来说，即该导航系统无法清楚显示图中的第一道路32与第二道路34时，启动本发明所提供道路影像辨识机制，即启动其中道路影像辨识导航装置，此能经由与一影像数据库(未显示于图中)中所储存的影像进行比对，在接近叉路路段前进行图式中第一道路32与第二道路34的影像辨识，进而通过语音系统(未显示于图中)提醒驾驶者应该靠右走第二道路34或是靠左直行第一道路32。

另外，若是驾驶者仍错过此需要选择道路的叉路时，本发明所提供的路影像辨识导航装置则能先判断驾驶者所行驶的道路，并立刻重新规划与修正导航路线提供驾驶者参考。

图4所示为另一道路情况示意图，图中所示为车辆行驶于具有高架道路的路段40，车辆行驶的路线可能为高架道路42或地面道路44，因为一般的接收卫星所传送的定位讯号的导航系统无法判断该车辆行驶为高架或是地面道路，故行驶此种路段时，能通过本发明所提供的道路影像辨识导航装置对所行驶的道路进行道路影像辨识，同理，通过车上的导航系统中的地图数据库得知目前正要通过需要道路辨识的路段，即启动道路影像辨识机制，此机制能将所拍摄的道路影像与上述的影像数据库(未显示于图中)中所储存的影像进行比对，以判断该车辆是高架道路42，还是行驶于地面道路44。

当判断出该车辆所行驶的道路后，若判断与原来规划的路线有差异时，可修正或是重新规划正确的导航路线。

本发明所提供的道路影像辨识导航装置与导航方法并非限制于上述两种道路情况，而可应用于可能混淆驾驶者的路段上，包括更复杂的交叉路口的辨识，其中的较佳实施例为该导航系统的地图数据库中记载有特定需要进行道路辨识的标记，通过此地图数据库能得知目前正要通过标记的路段，以启动道路影像处理系统进行道路影像的撷取与辨识，再以辅助原来导航系统，得到更准确的导航功效。

图5则显示本发明道路影像辨识导航装置功能方块示意图，主要是通过图式中的道路影像处理系统53进行道路影像的撷取与辨识，此道路影像处理系统53电性连接一摄影装置51，摄影装置51装设于汽机车等交通工具上，以拍摄车辆前方的道路影像，所产生的影像讯号经由道路影像处理系统53进行影像处理，并引入一影像数据库55中所储存的多个特殊道路影像资料。由此，道路影像处理系统53比对实时拍摄的影像与数据库中的道路影像，以判断车辆所行驶的道路。在这里，该些特殊道路影像资料纪录一些需要执行道路影像辨识的路段，以及位于所述的特殊道路上的道路特征，举例来说，道路特征比对可依据道路中的交通号志、地面标线、行道树、路旁建筑物或是其它路面上的特征。

上述影像数据库55的实施例可为此导航装置内置储存的数据库，亦可通过网络或是其它无线连结方式所联机的远程数据库，并能随时更新当中的影像资料，以求道路辨识的准确度。

道路影像处理系统53电性连接一导航系统57，导航系统57电性连接一地图数据库54，以产生导航线路。此地图数据库54具有多个标记(图中未示)，该些标记为对应于影像数据库55的多个特殊道路影像资料的路段。当导航路线行经此标记路段前一段距离内时，即告知导航装置通过道路影像处理系统53启动此道路影像辨识机制。当通过道路影像处理系统53接收由导航系统57告知目前正要通过需要道路辨识的路段，即启动此道路影像辨识机制，比对摄影装置所撷取的道路影像与影像数据库中所储存特殊道路影像资料后，产生一道路辨识讯息，并将该道路辨识讯息传入此导航装置中的导航系统57。

上述的导航系统57更电性连接一定位系统59，此定位系统59通过天线、接收器等设备(未显示于图中)接收来自多个卫星58的定位讯号，能定出配备此导航装置的车辆或是其它移动物的位置，配合导航系统57所连接的地图数据库54的讯息产生完整的定位讯息。

之后，导航系统57将接收由道路影像处理系统53所传递的辨识讯息与定位系统59的定位讯号，经整合后，判断出所行驶的道路与前方可能混淆的路况，如上述叉路、高架路段或是容易混淆的道路，通过导航系统57所电性连接的讯息输出系统56输出准确的导航讯息，所输出的讯息包括显示于显示器(未显示于图中)上导航线路或讯息，或通过语音方式提醒驾驶者目前的行驶状况，提供给驾驶者变换车道、左转、右转等的参考。

另一种情况是，当此具有道路辨识能力的导航装置经辨识后发现驾驶者已经偏离原本规划的航道时，将实时修正或重新规划导航路线。

上述图5显示的道路影像辨识导航装置的实施例主要特征是结合装载于车辆上的影像识别系统与导航系统，利用影像辨识技术撷取前方道路影像，通过道路辨识能够实时辨识行进中的车辆行进在哪一条路面上，能于适当时机通过道路影像辨识修正导航系统，并于接近需要选择的路口时能通过语音装置提示驾驶者靠内或是靠外行驶，或是其它方向的指引。

图6则是显示此导航方法的主要流程。

流程由步骤S601开始，当具备本发明的导航装置的车辆或是其它移动物将要通过地图数据库中具有标记的路段时，于前一段距离内启动道路影像处理系统的摄影装置(步骤S601)；

利用装设于车辆上的摄影装置撷取道路影像，其实施例如通过装设于车辆前使用CCD或CMOS等感光元件的摄影机于通过上述需要辨识的路段时撷取行驶中的道路影像，或通过使用者启动拍摄功能，再撷取一道路影像(步骤S603)，道路影像为一经数字化的摄影装置拍摄的道路影像。

之后，将道路影像与一影像数据库中的一特殊道路影像资料进行辨识，(步骤S605)。于此步骤中，比对所拍摄的道路影像与特殊道路影像资料的道路特征，例如道路中的交通号志、地面标线、行道树、路旁建筑物或是其它路面上的特征进行比对，以判断实际道路状况。如此一来，可辨识上述情况一中行经具有两条并行或叉路却有不同目的地的道路，与情况二中行经具有高架道路的路段时为行驶高架道路还是一般地面道路。而影像数据库可为此导航装置内置储存的数据库，或为通过网络或是其它无线连结方式所联机的远程数据库。

经辨识后，将产生辨识结果，将结果传入导航系统(步骤S607)，接着产生导航讯息(步骤S609)，其中实施例包括：

情况一：行经有平行道路或是叉路却有不同目的地的道路时，若导航系统事先所规划的路线为向右走，则此导航系统可通过语音提示或是屏幕显示提醒驾驶者需要靠右走，若原规划为向左走，则导航系统将提前提示靠左走；但若驾驶者走错，导航系统经道路辨识后，则由系统重新规划或修正路线，再通过语音或是显示屏幕提醒驾驶者；

情况二：行经具有高架道路的路段，除了导航系统能通过道路辨识提醒驾驶者应该行驶的道路外，更能于走错路线时实时提供导航讯息。若导航系统原先规划的路线为高架道路，而驾驶者却行驶地面道路，经道路辨识后，则实时重新规划或修正原先路线；反之，若原先规划为地面道路，而驾驶者却行驶高架道路，则经道路辨识后，能实时重新规划或修正路线。

综上所述，本发明为一种道路影像辨识导航装置与导航方法，主要是通过装载于车辆上的道路影像辨识系统辅助一般的导航系统，提供更准确的导航服务。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为之等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种道路影像辨识导航装置，其特征在于，所述的装置包括：

一影像数据库，具有多个特殊道路影像资料；

一道路影像处理系统，具有一摄影装置以撷取一道路影像，该道路影像与所述的特殊道路影像资料其中之一进行比对而产生一道路辨识讯息；

一导航系统，电性连接该道路影像处理系统，以接收该道路影像处理系统的一道路辨识讯息，并配合一地图数据库产生一导航线路；

一定位系统，电性连接至该导航系统，接收来自多个卫星的定位讯号，提供定位讯息至该导航系统；以及

一讯息输出系统，电性连接该导航系统，以输出一导航讯息。

2.如权利要求1所述的道路影像辨识导航装置，其特征在于，所述的摄影装置装设于汽机车等交通工具上，以拍摄车辆前方的道路影像。

3.如权利要求1所述的道路影像辨识导航装置，其特征在于，所述的影像数据库为该导航装置内置储存的数据库。

4.如权利要求1所述的道路影像辨识导航装置，其特征在于，所述的影像数据库通过网络或是其它无线连结方式所联机的远程数据库。

5.如权利要求1所述的道路影像辨识导航装置，其特征在于，所述的道路影像处理系统的该地图数据库具有多个标记，分别对应所述的特殊道路资料的路段设置。

6.如权利要求5所述的道路影像辨识导航装置，其特征在于，所述的道路影像处理系统于具有所述的标记的路段启动该摄影装置。

7.一种道路影像辨识导航方法，其特征在于，所述的方法包括：

通过装设于一移动物上的一摄影装置撷取行驶中的一道路影像；

将该道路影像与一影像数据库的一特殊道路影像其中之一进行比对；

将辨识结果传入一导航系统；

该导航系统引入一定位讯息；

判断该车辆是否偏离原先已规划好的导航路线；

若并未偏离原先已规划好的导航路线，则于重要需要选择的路口提醒该车辆驾驶者行驶路线；以及

若已偏离原先已规划好的导航路线，该导航系统重新规划路线，并提醒该车辆驾驶者。

8.如权利要求7所述的道路影像辨识导航方法，其特征在于，所述的执行道路辨识的步骤是于该车辆行经具有两条并行或叉路却有不同目的地的道路进行辨识。

9.如权利要求7所述的道路影像辨识导航方法，其特征在于，所述的执行道路辨识的步骤是于行经具有高架道路的路段时辨识该车辆行驶高架道路还是地面道路。

10.如权利要求7所述的道路影像辨识导航方法，其特征在于，所述的影像数据库为一内置储存的数据库。

11.如权利要求7所述的道路影像辨识导航方法，其特征在于，所述的影像数据库通过网络或是其它无线连结方式所联机的远程数据库。

12.如权利要求7所述的道路影像辨识导航方法，其特征在于，所述的导航系统具有一地图数据库，具有多个标记，分别对应所述的特殊道路资料的路段设置。

13.如权利要求12所述的道路影像辨识导航方法，其特征在于，所述的其中该道路影像处理系统于具有所述的标记的路段启动该摄影装置。

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