CN102648393B - 在艺术地图上导航的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明披露了一种使用艺术地图导航的技术，这种艺术地图通常是非线性比例的(即不是按照固定比例尺绘制的)，而且这个地图包括多种夸张显示的目标，当一个目标的相应点被选择为目标位置，所述相应点的坐标就会被获得，然后所述相应点的坐标会被转化成由经纬度表示的实体点，从当前位置到这个实体点的方向也将会被确定，随后，随着导航地图的显示所述方向将不断地修正或者转化。

Description

在艺术地图上导航的方法和装置

【相关申请参考】

本发明主张申请于2007年8月11日，名称为“在艺术地图上导航”的美国临时申请第60/955,343号的权利，该申请作为本发明的参考。

【技术领域】

本发明涉及全球定位系统，特别地，本发明涉及在非线性比例尺地图(即不是按照固定的比例尺绘制的地图)上导航和如何在显示屏上使用恰当的颜色显示所述非线性比例尺地图。

【背景技术】

全球定位系统(GlobalPositioningSystem，简称GPS)是由美国国防部开发的一种全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，简称GNSS)。它是世界上唯一的全功能的全球导航卫星系统。其使用一群24至32颗发射精确微波信号的地球轨道卫星，能够使GPS接收者确定其当前位置、时间以及他们的速度。

GPS接收器可以通过测量它与三颗(或者更多)GPS卫星之间的距离来计算它的位置。由于微波信号传输的速度是一个已知的恒定速度，通过测量每个微波信号发射接收的时间差就可以计算出GPS接收器与每个卫星之间的距离，而且由于传输的信号上携带着关于GPS卫星所处位置的信息，通过至少三个GPS卫星与GPS接收器的距离，就可以通过三维定位法计算出GPS接收器所在的位置。

GPS接收器广泛应用于汽车领域，用于帮助驾驶员找到他们想去的地方，但是当驾驶员处于一个没有太多周边景物的偏远地区时，在GPS上能够显示出来的仅仅是驾驶员所处的那条路，像这样的显示不仅很单调，而且也并不能告诉驾驶员相对于卫星所处的位置，除非读出实际的里程数，然后根据总的里程数计算出当前的位置。

GPS接收器同时在户外休闲运动中变的逐渐流行起来，例如：在浏览城市、公园或者动物园时，旅行者可以通过导航地图上的显示找到通往他们感兴趣的地方的路，然而，除非导航地图是按照某一分辨率来显示，并且感兴趣的地方非常近，要不然很可能感兴趣的地方并不在地图中显示，用户能看到的东西只是道路和无关的路牌，直到用户足够接近感兴趣的地方，地图上才会显示出用户感兴趣的地方。

本发明揭露了一种在非线性比例尺地图中导航的技术，这个非线性比例尺地图中夸张地显示了用户可能感兴趣的点，本发明的一个有益效果就是可以导航用户更容易的从一个地方到达另一个地方。

本发明同时很适合在户外休闲运动中使用，例如游览一个城市、公园和动物园，其中路牌标志、感兴趣的点或者动物被夸张地显示后，可以帮助GPS用户更容易找到其所想要去的地方，在本发明中使用的地图可以是经过艺术处理的，以便使导航过程变成一个轻松愉快的经历。

【发明内容】

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

概括地说，本发明的实施例涉及的技术是提供一个在非线性比例尺(即不是按照固定比例尺绘制的)地图上导航的历程。

这种地图利用夸张地显示目标(或者感兴趣的点)的方法来帮助使用者确定他们的位置以及他们想要的或者说想去的地方，这里所披露的技术特征是互相关联的，而且每个技术特征都是各自有新颖性的、这里披露的技术可以单独实现也可以任意结合来形成一个新的非显而易见的系统或者系统的一部分。从广泛意义上讲，只要是这些技术特征的一个组合达到了本发明同样的技术效果，都应当认为是本发明的保护范围。

按照本发明的一个方面，这些技术特征在被适当地组合以后，产生了一套机制以显示有夸张显示的目标的艺术地图，按照本发明的一个方面，这种艺术地图是按照非线性比例绘制的，当一个目标的对应点被选择作为目标位置，然后就获得被选定的目标的对应点的坐标，这个坐标将被转化为对应的经纬度坐标，确定从当前位置到前述对应点的指示方向；和随着所述地图的显示不断修正所述指示方向。

本发明的实施可能通过不同的形式来进行，例如方法、产品或者一个系统的一部分，在一个实施例中，本发明是一个在特定区域导航的方法，所述方法包括：提供一个非线性比例尺绘制的地图，所述地图包括若干被夸张显示的目标；获得被选定的目标的对应点的坐标；转化前述坐标为对应的经纬度坐标；确定从当前位置到前述对应点的指示方向；和随着所述地图的显示不断修正所述指示方向，所述地图对应着一个通过经纬度可以精确定位的地理地图。

对于本发明的其他实施例，本发明是一个在特定区域导航的便携设备，所述便携设备包括：一个显示屏，用来显示包括若干被夸张显示的目标的艺术地图；一个存储器，用来存储代码和数据；一个微处理器，通过执行代码完成如下操作：获得被选定的目标的对应点的坐标；转化前述坐标为对应的经纬度坐标；确定从当前位置到前述对应点的指示方向；和随着所述地图的显示不断修正所述指示方向。

关于本发明的其他目的，特征以及优点，下面结合附图在具体实施方式中详细描述。

【附图说明】

接下来的具体实施方式、后面的权利要求以及附图将有助于了解本发明的具体特征，各实施例以及优点，其中：

图1示出了一个优选实施例的动物园地图100；

图2显示了一个优选实施例的地图200；

图3显示了一个从艺术地图302映射到实际地理地图304的典型实施例；

图4A显示了具有GPS功能的便携装置400(例如移动电话、导航系统设备或PDA等)的内部功能方框图；

图4B提供了非线性比例尺的地图的一个典型实施例；

图4C则表示了在屏幕402上显示的非线性比例尺的地图对应的分辨率曲线图，这样的好处是中心位置的目标被清晰的显示；

图5示出了在非线性比例尺地图上导航的方法流程图；

图6A显示了一张原始图像通过若干特征点转换成三个不同转换后变形图像的过程；

图6B显示了另外一种将地理地图中的道路网络的各种节点和形状的像素坐标(艺术图像坐标)转换成艺术地图的转换方法；和

图6C显示了一个线路转化成一系列的点，这些点被转换成像素坐标再用线连起来的示意图。

【具体实施方式】

本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法、程序、成分和电路已经很容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。此外，表示一个或多个实施例的方法、流程图或功能框图中的模块顺序并非固定的指代任何特定顺序，也不构成对本发明的限制。

现在请结合附图标记来参考附图，图1示出了一个优选实施例的动物园地图100，所述地图100是非线性比例尺绘制的，而且其中夸张地显示了一些兴趣点(POI)可以帮助游客找到其想去参观的地方，类似的地图也可以由动物园以电子方式提供，所述地图100可以是一个特定的格式并且可以通俗易懂地用GPS接收器来展现，像这样的特定格式可以是GPS交换文件格式(.gpx)或高明(Garmin)公司的地图文件格式(.gpi)，所述地图100的文件数据可以通过下载到便携设备或者个人电脑并且在配置执行后作为一个GPS接收器，所述地图100的文件数据也可以通过其他媒介传播，总而言之，不论所述地图100如何装载，GPS接收器总是在其显示屏上配置显示所述地图100而且允许使用者使用所述地图100来导航。

使用于GPS接收器的地图通常是基于GPS数据构建的，地图上的每个点都是通过一对经纬度坐标来表示的，不同于现有技术的导航系统以这种方式构建地图，在本发明的一个实施例中所使用的地图是由块和点构建的，所述块包括一个点的集合。图2显示了一个优选实施例的地图200，所述地图200包括若干块，其中每个块都被标记同时通过一对经纬度坐标来表示。换句话说，不论这个块在地图上的具体大小尺寸，一个块的任何部分都是指一个点(或者是很少几个点)，正如下文即将阐述地，有一个映射过程是用来确保GPS接收器在实际地理地图上通过一对经纬度坐标来对一个块进行精确定位的。

图3显示了一个从艺术地图302映射到实际地理地图304的典型实施例，艺术地图302是一张表示一个动物园以及夸张表示动物位于所述动物园什么地方的导游图，为了清楚地表示出动物园的轮廓，类似这样的地图是不可能按照固定的比例尺来绘制的，一些动物图像被夸张地显示在艺术地图302的若干区域内，以便显示各自的展区，然而，在艺术地图302上占据一块区域的每个展区可能实际上仅仅是实际地理地图304上的一个点，在一个实施例中，当艺术地图302覆盖的区域和实际地理地图304覆盖的区域一样时，在艺术地图302上的每个点本应该也是通过经纬度坐标来表示的，但是对于那些块上的所有点却是仅仅用一对经纬度坐标来表示的，每个块表示一个兴趣点，即每个兴趣点都是用一对经纬度坐标来表示的，也就是说，艺术地图上的一个块内可能很多点，而这个块整体只对应一个经纬度坐标。换句话说，不管一个点位于艺术地图302的什么地方，只要它是位于一个块内的，就用表示该块的经纬度坐标来表示它。

再回到动物园的话题，通过展示一个关于动物园的艺术地图可以帮助游客找到他们想要观赏的动物，然而，像这样的艺术地图并不能直接工作于GPS接收器，因为需要将在真实世界里的经纬度坐标对应的点投影成实际地理地图的笛卡尔坐标系对应的点，在一个实施例中，在艺术地图上的目标或者块上面的所有点都是通过一对笛卡尔坐标来表示的，图3示出的在艺术地图里的“狮子”就是通过实际地理地图的一对笛卡尔坐标表示的，换句话说，目标“狮子”上的任何一个点都是代表实际地理地图上的一个单一位置。

当艺术地图显示在GPS接收器上时，一个使用者想要看狮子的所在展区，并点击了在地图上显示的狮子，通过一个隐藏的映射处理过程，这个GPS就可以配置知道狮子代表的位置在实际地理地图的什么地方，并且显示朝向这个位置的路线图。

图4A显示了具有GPS功能的便携装置400(例如移动电话、导航系统设备或PDA等)的内部功能方框图；屏幕402可以是液晶或者触摸显示屏，所述屏幕402与一个屏幕驱动404相连，并被屏幕驱动404驱动，所述屏幕驱动由一个微控制器(例如处理器)406控制，存储器408可以加载一个或者多个应用模块410，再有或没有用户通过用户输入界面412输入指令的情况下，该应用模块410可以通过微控制器406执行实现预定的任务，在一个实施例中，一个应用模块被用来完成从一种地图坐标系转换成另一种地图坐标系；在另外一个实施例中，一个应用模块被用来绘制艺术地图上的经纬度坐标。在具体的执行中，当微控制器406执行一个应用模块410时，屏幕驱动404将产生控制信号驱动屏幕显示相应的应用说明用户界面。

根据本发明的一个实施例，所述屏幕402显示一个艺术地图来展示多种可能感兴趣的目标，这个目标或者说地图不是按照固定比例尺绘制的，便携装置400的使用者可能选择任何一个目标作为目的地点，对于每个目标，不管其大小尺寸，都仅仅用一个点或者一个坐标来表示，所以不管是哪一个目标被选择，所述微控制器406将被选中的目标在一个真实的地理地图上定位，并且显示朝向这个目的地点的方向，这个方向可能通过声音、视频或者其他方式结合地图显示在屏幕402上。

在一个实施例中，所述提示音将与艺术地图的显示同步，并且在当前位置需要转向时提示用户转向；在另外一个实施例中，所示提示音可能会讲解特定场所的典故、历史或者有趣的(有关的，有组织条理的)文化遗产传统风俗等等，图4B提供了非线性比例尺的地图的一个典型实施例，所述屏幕402的中心位置要比四周更为详细，图4C则表示了在屏幕402上显示的非线性比例尺的地图对应的分辨率曲线图，其得到的有益效果是，很多中心位置的目标被更清楚详细的显示了。

所述微控制器406包括一个网络接口414，其可以是RF射频网络接口，可以利用无线网络信号来与GPS系统通讯，在另外一些实施例中，所述网络接口414可以配置成普通接口用来连接服务器下载感兴趣地方的地图数据(比如动物园，度假村和公园)。

根据实际情况，用户输入界面412可能包括数个功能按钮及图形用户界面(例如使用触摸屏显示的)。用户输入界面412允许用户选择或者输入一个目标位置。在一个实施例中，用户通过放大显示的目标来确定方向。应当指出，本发明不仅仅局限在GPS接收器上实施，其他设备(诸如个人电脑、手持式智能设备)也可以用来实施本发明。

图5示出了在非线性比例尺地图上导航的方法流程图，所述流程500可能通过软件、硬件或者两者的结合来实现，在步骤502中，所述流程500用来等待一个本地地图被加载(例如图1所示的地图100)。所述本地地图是通过便携设备上的GPS功能来被加载的，所述本地地图可能通过所在地(例如一个公园内)的无线信号来传输接收到的(其中无线信号可以是蜂窝电话网络、WIMAX、802.11a/b/g，无线宽带或者蓝牙等)；或者有线连接也可以(比如USB接口)。

在收到本地地图后，所述流程500就执行步骤504，在便携设备上显示所述本地地图，不同于普通的地图，所述本地地图是经过艺术手法处理的，其中的目标或者距离是不按照固定比例尺绘制的。在一个实施例中，所述目标是用夸张的显示来表示各个兴趣点的，与此同时，便携设备的当前位置可能被标记显示在地图上以显示现在所处的位置。

随着屏幕上本地地图的显示，在步骤506中，使用该便携设备的用户选择了一个兴趣点来作为目的地点，这个目标位置可能是一个被夸张显示在本地地图上的显示，在步骤508中，用来代表所述显示的块和用来代表所述块的坐标将被定位。所述块可能是通过显示的形状来表示的，所述块上的所有点都由一对坐标来表示。

在步骤510中，在地图上的坐标将被转换成实际地理地图中经纬度表示的坐标，在实践中，在GPS中使用经纬度表示的坐标是通俗易懂的，更利于使用者对目标位置的定位，在步骤512中，将确定从当前位置到前述对应点的指示方向，并确定一系列的如何从当前位置到达目标位置的提示信息；在步骤514里，为了便于理解将前述提示方向和提示信息映射到本地地图上显示，在一个实施例中，所述提示信息不断修正使途经路线尽可能地优化，并且在若干关键的途经点显示出停顿，以便于使用者尽可能地看到最多的有用信息而不用浪费时间在从当前位置到目标位置上。

在步骤516里，一旦提示方向和提示信息被确定了，当前位置就被GPS追踪定位，应当指出，在一个实施例中，当前位置的转换和映射过程都是按照实际的当地地图来进行的，所以，尽管显示的地图是非线性比例尺的，但是所显示的当前位置及目标位置的定位准确度是令人满意的。

在实际使用中，在特定区域导航的便携设备的用户是通过所显示的艺术地图来确定正确方位的，而正确方位是被GPS设备用经纬度坐标表示的。在一个具体的实施例里，一个从经纬度坐标到图像坐标的转化也将被执行，以确保当前位置及目标位置在艺术地图上正确的显示，因为美术地图与实际地理地图可能非常的不同，所以可能使用不同的方法来进行这种转换。

一种方法是利用图像转换技术，例如：一些图像转换技术是基于特征点来进行图像转换的，通常每个特征点有两个坐标与之对应，第一坐标是原始图像的像素坐标，第二坐标是特征点在转换后的图像里的像素坐标，在一个实施例里，第二坐标是特征点在实际地理地图中的经纬度坐标。通过特征点确定两个图像之间的转换关系，然后图像中剩余的点也可以依据该转换关系实现转换。

图6A显示了一张原始图像通过若干特征点转换成三个不同转换后变形图像的过程。应当指出一幅图像通过怎样的方式来转换是不重要的，重要的是转换本身。通过特征点来转换的一个优点是通过很少几个点就可以实现转换过程。特征点的数量基本代表了GPS便携设备所要进行的工作的总量。其中对于每个特征点都要进行很精确的转换，但是对于其他部分的点就可能相当不准确。一般而言，展现的特征点越多转换就越精确。

图6B显示了另外一种将地理地图中的道路网络的各种节点和形状的像素坐标(艺术图像坐标)转换成艺术地图的转换方法。鉴于使用者的位置是与地图上道路网络的一部分相吻合，该位置的像素坐标可以通过将该相吻合部分道路的端点的像素坐标通过插值计算来获得。例如，使用者的位置是在地图上的某一条道路上，则取该条道路的两个端点的像素坐标插值计算来获取使用者当前位置的像素坐标。然后可以继续以当前位置和其中一个端点的像素坐标计算出当前位置和该端点之间的一个位置的像素坐标。

在一个实施例中，在艺术地图上显示该路线(即用户需要行进的路线)是这样实现的：所述线路的这些点属于道路网络，所以每个点的像素坐标可以用于前述实施方式中将地理坐标转换成像素坐标，然后就可以画出连接这些点的像素坐标的连线。

或者将这个线路转换成一系列相关联的点(比如均匀分布，即每两个点之间的距离是相等的)，再将这些点转换成图像像素坐标，然后如图6C所示，将这些点用线连接。

几乎所有的GPS接收器都有一个显示屏，不同的显示屏对于彩色地图的显示是不同的。在一个实施例中，艺术地图中的湖泊和河流是用蓝色绘制的，但在显示屏中被显示成了绿色。类似的色差现象经常可以被发现，主要是由于每个GPS接收器上的显示屏的制造商不同或者GPS接收器的设置不同而导致显示的颜色不同。另一些色差现象是因为人为因素造成的，比方说背光不同或者所采用的彩色地图不同而造成的。本发明的一个实施例提供一种机制，这种机制便于每个独立制造商设定颜色，而不需要让本发明应用模块的提供者为每一个制造商反复地测试颜色需求。

在一个实施例中，一种人工地图被提供。根据将要显示在地图中的目标的数量，该人工地图显示一个包括所有目标的人工景色。例如，将有五个项目显示在地图中，它们分别是高速公路、本地主干公路、医院、湖泊和高尔夫球场。则产生一个人造景色以显示这五种目标，每个目标的颜色都可以改变(例如通过位图图像)。这个人工地图在准备的时候可以包括许多目标项目或路牌。当在一种特定的显示屏上显示时，显示屏供应商可以调整各个目标项目的颜色以适应GPS接收器。这种修改过的人工地图可以称之为颜色定义地图，根据一个执行情况可以将其导出为一个文件或者颜色参考属性。

GPS接收器的应用模块加载配置时首先判断是否有一个修订过的颜色定义地图(或者颜色文件或颜色参考属性)，如果有，所述应用模块读取这些参数覆盖原来的默认参数。当给定一对坐标，所述应用模块就可以根据前述更新后的颜色参数绘制地图。例如，坐标(10，19)代表一个高尔夫球场。所述应用模块按照更新过的颜色参数来确定这个高尔夫球场用什么颜色显示。如果没有类似更新的颜色参数，所有的地图参数都是按照原来的默认参数绘制。

上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (18)

1.一种在特定区域导航的方法，其特征在于，其包括：

在便携设备上显示一个非线性比例地图，所述非线性比例地图包括被夸张显示的各种目标，每个目标包括多个点；

选定一个目标；

获取选定目标的一点的坐标；

将前述坐标转换成一个由经纬度表示的实体点，所述目标的每个点的坐标都要转化成同一经纬度坐标表示的实体点；

获取所述便携设备的当前位置；

确定从当前位置到前述实体点的指示方向；和

根据正显示的非线性比例地图同步所述指示方向。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述非线性比例地图对应于一个地理地图，前述实体点通过经纬度在所述地理地图中精确定位。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述确定从当前位置到前述实体点的指示方向是根据所述地理地图实现的。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定一系列提示信息，提示怎样从当前位置移动至前述实体点所表示的目标位置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据正显示的非线性比例地图同步所述指示方向，包括：

根据前述地理地图在所述正显示的非线性比例地图上修正所述指示方向；和

根据前述地理地图在所述正显示的非线性比例地图上修正所述提示信息。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，提示怎样从当前位置移动至一条线路中的目标位置，所述线路的众多点属于道路网络，所述线路的每一个点的像素坐标用于将每一点的地理坐标转换成图像坐标。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将前述线路的各点的像素坐标连接起来以在地图上显示所述线路。

8.根据权利要求4所述的在特定区域导航的方法，其特征在于，所述根据正显示的非线性比例地图同步所述指示方向是根据将地理地图转换成正显示的非线性比例地图所进行的转换来实现的。

9.根据权利要求1所述方法，其特征在于，还有一张彩色地图来用来设定地图上每个目标的颜色，该方法进一步包括：调整所述彩色地图上每个目标的颜色，然后产生一个颜色定义地图。

10.一种在特定区域导航的便携设备，其特征在于，其包括：

一个显示屏，用来显示包括若干被夸张显示的目标的地图，每个目标包括多个点；

一个存储器，用来存储代码；

一个处理器，通过执行代码完成如下操作：

选定一个目标；

获取选定目标的一点的坐标；

将前述坐标转换成一个由经纬度表示的实体点，所述目标的每个点的坐标都要转化成同一经纬度坐标表示的实体点；

获取所述便携设备的当前位置；

确定从当前位置到前述实体点的指示方向；和

根据正显示的地图同步所述指示方向。

11.根据权利要求10所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于：所述地图对应于一个地理地图，前述实体点通过经纬度在所述地理地图中精确定位。

12.根据权利要求11所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于：所述确定从当前位置到前述实体点的指示方向是根据所述地理地图实现的。

13.根据权利要求12所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于进一步还包括如下功能：确定一系列提示信息，提示怎样从当前位置移动至前述实体点所表示的目标位置。

14.根据权利要求13所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于，所述根据正显示的地图同步所述指示方向，包括：

根据前述地理地图在前述正在显示的地图上修正所述指示方向；和

根据前述地理地图在前述正在显示的地图上修正所述提示信息。

15.根据权利要求14所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于，提示怎样从当前位置移动至一条线路中的目标位置，所述线路的众多点属于道路网络，所述线路的每一个点的像素坐标用于将每一点的地理坐标转换成图像坐标。

16.根据权利要求15所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于，进一步还包括如下功能：将前述线路的各点的像素坐标连接起来以在地图上显示所述线路。

17.根据权利要求13所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于，所述根据正显示的地图同步所述指示方向是根据将地理地图转换成正显示的地图所进行的转换来实现的。

18.根据权利要求10所述的在特定区域导航的便携设备，其特征在于，还按照颜色定义地图来显示各种目标的颜色，所述颜色定义地图是通过对一个原始彩色地图的调整后生成的。