CN102200444B - 实时扩增实境装置及其实时扩增实境方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种实时扩增实境装置及其实时扩增实境方法。实时扩增实境装置可与一导航装置以及一影像撷取装置搭配使用，导航装置可根据其一目前位置，产生一导航信息，影像撷取装置用以撷取一包含一对象的实时影像，实时扩增实境装置可根据该实时影像以及该导航信息，产生一导航影像。

Description

实时扩增实境装置及其实时扩增实境方法

技术领域

本发明是关于一种实时扩增实境装置及其实时扩增实境方法及。具体而言，本发明是关于一种可根据实时影像以及导航信息产生一导航影像的实时扩增实境装置及其实时扩增实境方法。

背景技术

随着定位与导航系统技术的成熟，其应用范围亦随之日益广泛，例如：手机、PDA及汽车……等，皆能运用定位导航系统的技术，使其更具便利性，其中，又以车内GPS定位导航装置最为普遍，下文将说明现有的车内GPS定位导航装置的运作机制。

全球定位系统(Global Positioning System；GPS)是一种中距离圆型轨道卫星系统，其为地球表面的绝大部分地区提供准确的定位，而导航系统是利用GPS确定交通工具本身的经纬度、方向、速度、高度等信息，再利用惯性导航如电子罗盘、加速计、陀螺仪等辅助计算GPS信息更新周期之间的信息，接着，还利用定位信息及地图信息，确认交通工具所处位置，并决定行进路径，最后将交通工具目前所在位置以及目前应行驶方向指示以图形方式显示。

只是现有的车内GPS定位导航系统，普遍皆以2D地图显示，仅有在某些特定区域，例如高速公路交流道，其用以3D景像示意图显示以及实景静态照片其中之一显示，加强行驶指引。当驾驶者于不熟悉的场所时，3D景像导引将发挥强大的功效，特别是行进方向与“上”“下”等三维方向相关，如复杂的高速公路交流道系统，其功效更为显著。

然而，此种3D景像导引技术皆为事前制作，车内GPS定位导航系统除了地图信息外，仍需要储存巨大的3D景像以及静态照片数据，才能发挥效果。更进一步来说，上述数据皆是以制作时间的景像为主，当实际状况发生变化，即便仅部份可供识别的标志、标线及地标等位置产生移动，车内GPS定位导航系统即必须立即更新，因此，需花费大量的时间及成本。

综上所述，如何不需要存入大量3D景像以及静态照片数据，仍可因应实际应用上的需求，使GPS定位导航系统能随时与实时影像搭配，增加该系统的弹性，实为该领域的技术者极需解决的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实时扩增实景装置及其实时扩增实景方法，可不需要存入大量3D景像以及静态照片数据，仍可因应实际应用上的需求，使GPS定位导航系统能随时与实时影像搭配，增加该系统的弹性。

根据本发明一方面提供一种实时扩增实境装置，此实时扩增实境装置可与一影像撷取装置以及一导航装置搭配使用，导航装置可根据该导航装置的一目前位置，产生一导航信息，影像撷取装置用以撷取一包含一对象的实时影像，实时扩增实境装置可根据该导航信息、该实时影像以及本身具有的数据，产生一导航影像，供其使用者作为导航之用。

本发明的实时扩增实境装置包含一传送/接收接口、一储存器以及一微处理器，微处理器与传送/接收接口以及储存器呈电性连接，传送/接收接口与导航装置以及影像撷取装置呈电性连接，以接收导航信息以及实时影像，储存器用以储存对象的一实际长度与一实际宽度，微处理器用以判断对象于实时影像中所具有的一虚拟长度以及一虚拟宽度，接着，根据实际长度、实际宽度、虚拟长度、虚拟宽度以及导航信息，产生一指引信息，最后将指引信息合成于实时影像上，以产生前述的导航影像。

此外，本发明还提供一种用于前述实时扩增实境装置的实时扩增实境方法，该实时扩增实境方法包含下列步骤：(A)令该传送/接收接口接收导航信息以及实时影像；(B)令该微处理器判断对象于实时影像中所具有的一虚拟长度以及一虚拟宽度；(C)令该微处理器根据实际长度、实际宽度、虚拟长度、虚拟宽度以及导航信息产生一指引信息；(D)令该微处理器将指引信息合成于实时影像上，以产生一导航影像。

本发明的有益技术效果是：本发明在与导航装置与影像撷取装置搭配使用下，可根据一对象的实时影像，撷取出对象的一虚拟长度以及一虚拟宽度，再搭配对象的一实际长度与一实际宽度以及一导航信息，进一步产生一指引信息，并将指引信息合成于实时影像上，产生一导航影像，换言之，本发明通过实时影像的获得，在不储存高成本的3D景像以及静态照片数据的情况下，亦可实时产生导航影像，藉此，现有的为产生导航影像除了需大量储存空间储存3D景像以及静态照片数据外，为维持导航的准确度，更需随时更新3D景像以及静态照片数据，造成时间及成本浪费的缺点得以被有效克服，进而增加定位导航产业的整体附加价值。

附图说明

在参阅结合附图对本发明的较佳实施例的详细说明后，所属技术领域具有通常知识者便可了解本发明的上述及其它目的、优点以及本发明的技术手段及实施态样，其中：

图1是本发明第一实施例的示意图；

图2是装载第一实施例的实时扩增实境导航显示系统的车辆行驶于路面的示意图；以及

图3A至图3B是本发明的第二实施例的实时扩增实境方法的流程图。

具体实施方式

以下将通过实施例来解释本发明内容，本发明的实施例并非用以限制本发明须在如实施例所述的任何特定的环境、应用或特殊方式方能实施。因此，以下实施例的描述仅为说明目的，并非本发明的限制。须说明的是，以下实施例及附图中，与本发明非直接相关的元件已省略而未绘示；且附图中各元件间的尺寸关系仅为求容易了解，非用以限制实际比例。

本发明的第一实施例如图1所示，其是一实时扩增实境导航显示系统1的示意图，实时扩增实境导航显示系统1包含一实时扩增实境装置11、一影像撷取装置13、一导航装置15以及一显示装置17。于本实施例中，实时扩增实境导航显示系统1用于一车辆，而于其它实施例中，实时扩增实境导航显示系统1亦可视使用者的实际需求，应用于其它驾驶工具，例如：飞机、船以及机车…等等，并不以此限制本发明的应用范围。以下将说明扩增实境装置11如何搭配影像撷取装置13、导航装置15以及显示装置17实现实时扩增实境导航显示系统1，接下来将说明实时扩增实境导航显示系统1所包含的各装置的作用。

实时扩增实境导航显示系统1的导航装置15是根据其目前位置产生一导航信息150，影像撷取装置13则用以撷取一包含一对象的实时影像130，而扩增实境装置11储存有该对象的一实际长度1130与一实际宽度1132，且根据实际长度1130、实际宽度1132、实时影像130以及导航信息150，产生与传送一导航影像117至显示装置17，使显示装置17可显示导航影像117，供车辆驾驶人参考。

需注意的是，于本实施例中，导航装置15是运用GPS技术确定导航装置15本身或其所安装处的经纬度、方向、速度、高度等信息，并利用惯性导航如电子罗盘、加速计、陀螺仪等，辅助计算GPS信息更新周期之间的信息，再利用定位信息与地图信息，确认交通工具所处位置，并决定行进路径，以产生导航信息150，其是属一二维信息，于其它实施例中，导航装置15可利用其它定位技术产生导航信息150，并不以此为限。

再者，影像撷取装置13所撷取的实时影像130可为直接、实时方式输入，举例而言，如装载于车辆前方的摄影机，另外，此实时影像亦可以间接、非实时方式输入，举例而言，如模拟驾驶舱将可用记录影像，或是由记录影像衍生的计算机3D影像作为实时影像130。

为方便后续说明，于本实施例中，实时扩增实境导航显示系统1是安装于一行驶中的车辆，导航装置15所产生的导航信息150可视为包含该行驶中的车辆的目前位置，而影像撷取装置13所撷取的实时影像130则可视为该行驶中车辆的周围环境景象，例如道路以及路树等等，实时影像130为车辆驾驶人所视的道路影像，而实时影像130所包含的对象可为驾驶人自车辆前方车窗看到的道路分隔线。以下将说明扩增实境装置11是如何产生导航影像117。

由图1可知，实时扩增实境装置11包含一传送/接收接口111、一储存器113以及一微处理器115，传送/接收接口111与导航装置15、影像撷取装置13以及显示装置17呈电性连接，微处理器115与传送/接收接口111以及储存器113呈电性连接，储存器113用以储存该对象(即道路分隔线)的一实际长度1130与一实际宽度1132。

于导航装置15产生导航信息150以及影像撷取装置13撷取出包含该道路分隔线的实时影像130后，传送/接收接口111可接收导航信息150以及实时影像130，接下来微处理器115可根据一对象边缘识别法，判断该道路分隔线于实时影像150中所具有的一虚拟长度与一虚拟宽度，以供后续处理之用，需注意者，本实施例所采用的对象边缘识别法可通过现有技术达成，且于其它实施例中，微处理器115亦可根据其它判断方式，判断出该道路分隔线于实时影像150中所具有的虚拟长度与虚拟宽度，并不以此为限。

接下来，微处理器115是根据实际长度1130、实际宽度1132、虚拟长度以及虚拟宽度，计算出影像撷取装置13的一影像撷取方向与一水平面间的一仰角，再根据实际长度1130、实际宽度1132、虚拟长度、虚拟宽度以及导航信息150，计算出该影像撷取方向与导航装置15的一行进方向间的一偏角，接下来，微处理器115根据该仰角、该偏角以及导航信息150，产生一指引信息，且将该指引信息合成于实时影像130上，以产生导航影像117，最后，微处理器115通过传送/接收接口111，传送导航影像117至显示装置17，使显示装置17可显示导航影像117，以供车辆驾驶人参考。

具体而言，导航影像117是微处理器115合成实时影像130以及指引信息所产生，换言之，若指引信息是一箭头符号，则实时影像130将与箭头符号合成在一起，而驾驶者所看到的导航影像117是实时影像130搭配考量垂直视角深度的指引信息所产生，需特别说明的是，指引信息还可为其它图形，并不以此限制本发明的范围。

具体说，根据道路法规的规范，道路分隔线的实际长度以及实际宽度是固定，于判断出道路分隔线的虚拟长度与虚拟宽度后，微处理器115是利用实际长度1130与虚拟长度、实际宽度1132以及虚拟宽度的比例，计算出影像撷取装置13的影像撷取方向与水平面间的仰角，且微处理器115还利用实际长度1130与虚拟长度、实际宽度1132以及虚拟宽度的比例以及导航信息150，计算出影像撷取装置13的影像撷取方向与导航装置15的行进方向间的偏角，微处理器115根据该仰角、该偏角以及导航信息150，即可产生考量垂直视角深度的指引信息。

更具体而言，请参阅图2，其是一装载实时扩增实境导航显示系统1的车辆21行驶于路面的示意图，路面上有一具有实际长度1130与实际宽度1132的道路分隔线23，影像撷取装置13是自位置27看出去的影像撷取方向撷取实时影像130，实时影像130中所包含的道路分隔线将随着车辆的行进方向以及道路所处的地形或沿伸的方向而改变，简言之，即是实时影像130中的道路分隔线的虚拟长度以及虚拟宽度是随着车辆的行进方向以及道路所处的地形或沿伸的方向而改变。

通过微处理器115连续的判断道路分隔线的虚拟长度以及虚拟宽度，目前影像撷取方向与导航装置15行进方向的偏角，以及影像撷取方向与水平面间的仰角将可连续实时计算出，以使微处理器115将导航装置15二维的导航信息转换为三维的指引信息，换言之，微处理器115是将导航装置所呈现的二维地图中的距离转换成三维投射影像中的深度，当指引信息为一箭头符号时，由于指引信息是根据仰角、偏角以及导航信息150及时产生时，箭头符号遇到突然的岔路时，仍能正确的落在岔路中央位置，不使其偏移，以指示驾驶者选择正确的路口转弯。

需强调的是，微处理器115是根据一领域转换(Domain Transform)方式，辅以根据仰角、偏角以及导航信息150，产生指引信息，换言之，是利用仰角及偏角数据，可计算出一矩阵，将导航信息150根据该矩阵做领域转换，以将用以指引道路方向的箭头符号，利用该矩阵使其上下部压缩，成为一考量垂直视角深度后的指引信息。

本发明的第二实施例如图3A-图3B所示，其是一用于如第一实施例所述的实时扩增实境装置的实时扩增实境方法的流程图，实时扩增实境装置可与一导航装置以及一影像撷取装置搭配使用，该导航装置可根据该导航装置的一目前位置，产生一导航信息，该影像撷取装置用以撷取一包含一对象的实时影像，该实时扩增实境装置包含一传送/接收接口、一储存器以及一微处理器，该传送/接收接口与该导航装置以及该影像撷取装置呈电性连接，该微处理器与该传送/接收接口以及该储存器呈电性连接，该储存器用以储存该对象的一实际长度与一实际宽度。

此外，第二实施例所描述的实时扩增实境方法可由一计算机程序产品执行，当实时扩增实境装置通过一计算机加载该计算机程序产品并执行该计算机程序产品所包含的多个指令后，即可完成第二实施例所述的实时扩增实境方法。前述的计算机程序产品可储存于计算机可读取记录媒体中，例如只读存储器(read onlymemory；ROM)、闪存、软盘、硬盘、光盘、随身碟、磁带、可由网络存取的数据库或本领域技术人员所熟悉的且具有相同功能的任何其它储存媒体中。

第二实施例实时扩增实境方法所采的技术手段实质上与第一实施例实时扩增实境装置所采知技术手段相同，本技术领域具有通常知识者将可根据第一实施例所揭示的内容，轻易得知第二实施例实时扩增实境方法是如何实现，以下将只简述实时扩增实境方法。

第二实施例的实时扩增实境方法包含以下步骤，请先参阅图3A，执行步骤301，令传送/接收接口接收导航信息以及实时影像，接着，执行步骤302，令微处理器判断对象于实时影像中所具有的一虚拟长度以及一虚拟宽度，执行步骤303，令微处理器根据实际长度、实际宽度、虚拟长度以及虚拟宽度，计算出影像撷取装置的影像撷取方向与一水平面的一仰角。

接着，执行步骤304，令微处理器根据实际长度、实际宽度、虚拟长度、虚拟宽度以及导航信息，计算出影像撷取方向与导航装置的一行进方向间的一偏角，接下来，请参阅图3B，执行步骤305，令微处理器根据该仰角、该偏角以及该导航信息产生指引信息，接着，执行步骤306，令微处理器将指引信息合成于实时影像上，以产生一导航影像，最后，执行步骤307，令微处理器还用以通过传送/接收接口，传送导航影像至显示装置，使显示装置可显示导航影像。

除了上述步骤，第二实施例亦能执行第一实施例所描述的操作及功能，所属技术领域具有通常知识者可直接了解第二实施例如何基于上述第一实施例以执行此等操作及功能，故不赘述。

综上所述，本发明在与导航装置与影像撷取装置搭配使用下，可根据一对象的实时影像，撷取出对象的一虚拟长度以及一虚拟宽度，再搭配对象的一实际长度与一实际宽度以及一导航信息，进一步产生一指引信息，并将指引信息合成于实时影像上，产生一导航影像，换言之，本发明通过实时影像的获得，在不储存高成本的3D景像以及静态照片数据的情况下，亦可实时产生导航影像，藉此，现有的为产生导航影像除了需大量储存空间储存3D景像以及静态照片数据外，为维持导航的准确度，更需随时更新3D景像以及静态照片数据，造成时间及成本浪费的缺点得以被有效克服，进而增加定位导航产业的整体附加价值。

上述的实施例仅用来例举本发明的实施态样，以及阐释本发明的技术特征，并非用来限制本发明的保护范畴。任何熟悉此技术者可轻易完成的改变或均等性的安排均属于本发明所主张的范围，本发明的权利保护范围应以申请专利范围为准。

Claims (6)

1.一种实时扩增实境装置，可与一导航装置以及一影像撷取装置搭配使用，该导航装置可根据该导航装置的一目前位置，产生一导航信息，该影像撷取装置用以撷取一包含一对象的实时影像，该实时扩增实境装置包含：

一传送/接收接口，与该导航装置以及该影像撷取装置呈电性连接，用以接收该导航信息以及该实时影像；

一储存器，用以储存该对象的一实际长度与一实际宽度；以及

一微处理器，与该传送/接收接口以及该储存器呈电性连接，并用以：

判断该对象于该实时影像中所具有的一虚拟长度以及一虚拟宽度；

根据该实际长度、该实际宽度、该虚拟长度以及该虚拟宽度，计算出该影像撷取装置的一影像撷取方向与一水平面间的一仰角；

根据该实际长度、该实际宽度、该虚拟长度、该虚拟宽度以及该导航信息，计算出该影像撷取方向与该导航装置的一行进方向间的一偏角；

根据该仰角、该偏角以及该导航信息，产生一指引信息；以及

将该指引信息合成于该实时影像上，以产生一导航影像。

2.根据权利要求1所述的实时扩增实境装置，其特征在于，该实时扩增实境装置还可与一显示装置搭配使用，该传送/接收接口还与该显示装置呈电性连接，该微处理器还用以通过该传送/接收接口，传送该导航影像至该显示装置，使该显示装置可显示该导航影像。

3.根据权利要求1所述的实时扩增实境装置，其特征在于，该微处理器是根据一对象边缘识别法，判断该对象于该实时影像中所具有的虚拟长度以及虚拟宽度。

4.一种用于一实时扩增实境装置的实时扩增实境方法，该实时扩增实境装置可与一导航装置以及一影像撷取装置搭配使用，该导航装置可根据该导航装置的一目前位置，产生一导航信息，该影像撷取装置用以撷取一包含一对象的实时影像，该实时扩增实境装置包含一传送/接收接口、一储存器以及一微处理器，该传送/接收接口与该导航装置以及该影像撷取装置呈电性连接，该微处理器与该传送/接收接口以及该储存器呈电性连接，该储存器用以储存该对象的一实际长度与一实际宽度，该实时扩增实境方法包含下列步骤：

(A)令该传送/接收接口接收该导航信息以及该实时影像；

(B)令该微处理器判断该对象于该实时影像中所具有的一虚拟长度以及一虚拟宽度；

(C1)令该微处理器根据该实际长度、该实际宽度、该虚拟长度以及该虚拟宽度计算出该影像撷取装置的一影像撷取方向与一水平面的一仰角；

(C2)令该微处理器根据该实际长度、该实际宽度、该虚拟长度、该虚拟宽度以及该导航信息计算出该影像撷取方向与该导航装置的一行进方向间的一偏角；

(C3)令该微处理器根据该仰角、该偏角以及该导航信息产生一指引信息；以及

(D)令该微处理器将该指引信息合成于该实时影像上，以产生一导航影像。

5.根据权利要求4所述的实时扩增实境方法，其特征在于，该实时扩增实境装置还可与一显示装置搭配使用，该传送/接收接口还与该显示装置呈电性连接，该实时扩增实境方法还包含下列步骤：

(E)令该微处理器通过该传送/接收接口传送该导航影像至该显示装置，使该显示装置可显示该导航影像。

6.根据权利要求4所述的实时扩增实境方法，其特征在于，该步骤(B)可为一令该微处理器根据一对象边缘识别法判断该对象于该实时影像中所具有的虚拟长度以及虚拟宽度的步骤。

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