CN103376112A - 高架道路辅助判断系统、具有该系统的导航设备及导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于导航设备的高架道路辅助判断系统，其包括：摄像头，所述摄像头设置在能够实时地拍摄到行进路线前方的地平线的位置；图像处理器，图像处理器包括图像识别装置，而所述图像识别装置对将采集到图像进行识别和判断，从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与所述判定特征相对应的控制信号，导航装置，所述导航装置具有控制器，所述控制器与所述图像识别装置相连，并且所述图像识别装置构造成向导航装置的控制器输出所述控制信号，所述导航装置基于控制信号计算行进路线。采用本发明的系统，可以更精确地区分高架道路和地面道路。

Description

高架道路辅助判断系统、具有该系统的导航设备及导航方法

技术领域

本发明涉及导航设备，尤其是一种具有高架道路辅助判断系统的导航设备。

背景技术

目前，GPS（全球定位系统）导航设备已被广泛使用。GPS导航设备能够帮助用户准确定位当前位置，并且根据既定的目的地计算行程。一部完整的GPS汽车导航设备通常由芯片、天线、处理器、内存、显示屏、扬声器、按键、扩展功能插槽、地图导航软件等几个主要部分组成。判断GPS导航设备的优劣，一般而言，导航设备所能接收到的GPS卫星数量和路径规划能力是关键。导航设备所能接收到的有效卫星数量越多，说明它当前的信号越强，导航工作的状态也就越稳定。而导航设备的路径规划能力很大程度上取决于其所装备的地图的精确度，地图越精确，规划的路径越高效。

然而，人们在使用导航设备时常常会遇到一个问题，当在高架道路与地面道路重叠的线路上行进时，导航设备常常无法识别当前到底处于高架道路还是地面道路上，当前道路情况被错误地认定时，导航设备将会提示一条错误的路线。

目前已一些导航设备中设置有高架平面快速切换系统，当例如带有导航设备的车辆行进到高架道路与地面道路重叠路段时，该系统会在设备的显示屏上出现多个可选项，其中包括“高架道路”和“地面道路”，或者也可包括其它选项，例如“匝道”，用户可以从中选取一个选项以确认当前的道路状态，从而使得导航设备能够正确计算接下去的路线。

此外，为了解决判断是处于高架道路还是地面道路，经过不断的研发，还已提出了这样一种导航设备，该导航设备具有一种坡道判断计算系统，它可以根据GPS、导航设备中的陀螺仪以及速度等数据确定当前是否是在坡道特别是高架道路的坡道上行进，同时可以判断坡道方向为向上还是向下，但是一旦由于某些原因导航设备判断出现了错误，在到达下一个坡道之前设备并不能够马上纠正这个错误。

在当前已有的导航设备中，对于精确区分高架道路和地面道路仍存在不足，急需有一种完善的系统能够正确地识别当前所行进的道路的类型，精确判断是高架道路还是地面道路。

发明内容

为正确区分高架道路和地面道路，特别是在导航过程中当遇到高架道路与地面道路重叠的情况下，本发明提出了高架道路辅助判断系统及具有该系统的导航设备。

根据本发明的一个方面，一种具有高架道路辅助判断系统的导航设备，包括：摄像头，该摄像头设置在能够实时地拍摄到行进路线前方的地平线的位置；与摄像头相连的图像处理器，图像处理器包括图像识别装置，该图像识别装置构造成对将采集到图像进行识别和判断，从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与判定特征相对应的控制信号；以及导航装置，导航装置具有控制器，控制器与图像识别装置相连，并且图像识别装置构造成向导航装置的控制器输出控制信号，导航装置基于控制信号计算行进路线。

较佳地，图像处理器还包括图像存储装置，图像存储装置分别与摄像头和图像识别装置相连，图像存储装置构造成接收并存储由摄像头拍摄到的图像，并传送到图像识别装置。

此外，摄像头一般安装在车辆的前部，摄像头的位置构造为实时地拍摄到车辆前方的景象。摄像头安装有可以自动调整摄像头位置的调整装置。

根据本发明，判定特征包括高架道路判定特征和地面道路判定特征。当图像识别装置在图像中找到高架道路判定特征时，则向导航装置的控制器输出第一信号，表明当前行进道路为高架道路；当图像识别装置在图像中识别出地面道路判定特征时，则向导航装置的控制器输出第二信号，表明当前行进道路为地面道路；以及当图像识别装置既未从图像中找到高架道路判定特征也未找到地面道路判定特征时，图像识别装置将向导航装置的控制器输出第三信号。

较佳地，高架道路判定特征包括：沿道路两侧的持续出现的护栏。

较佳地，地面道路判定特征包括：位于道路下方的交通信号灯；以及位于地平线上方的道路。

根据本发明，图像识别装置构造成将护栏抽象为线条，线条的一端在图像的边缘处，线条或线条的延长线落在图像上的地平线上。

图像处理器和导航装置可以集成为一体。

此外，根据本发明的另一个方面，一种高架道路辅助判断系统，包括：摄像头，该摄像头设置在能够实时地拍摄到行进路线前方的地平线的位置，与摄像头相连的图像处理器，该图像处理器包括图像识别装置，而该图像识别装置对将采集到图像进行识别和判断，从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与所述判定特征相对应的控制信号。

此外，根据本发明的另一个方面，一种用于导航设备的区分高架道路和地面道路的方法，包括以下步骤：使用摄像头拍摄行进路线前方的景象的步骤；将拍摄到的图像传送到图像处理器的步骤；采用图像处理器中的图像识别装置对图像进行识别和判断的步骤，在该步骤中，图像识别装置从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与所述判定特征相对应的控制信号。

本发明的具有高架道路辅助判断系统的导航设备将导航装置和图像识别装置整合在了一起，与现有技术中的根据GPS、导航设备中的陀螺仪以及速度等数据的高架道路判断的手段相比，本发明的导航设备分辨度更高，而结构相对简单。而且，一旦出现了错误的判断，具有根据本发明的高架道路辅助判断系统的导航设备能够及时地纠正，提供正确的行进路线。

附图说明

图1为采用了根据本发明的高架道路辅助判断系统的导航设备的框图。

图2为可能被根据本发明的高架道路辅助判断系统采集到的一种判定特征。

图3为可能被根据本发明的高架道路辅助判断系统采集到的另一种判定特征。

图4为可能被根据本发明的高架道路辅助判断系统采集到的又一种判定特征。

具体实施方式

根据本发明的具有高架道路辅助判断系统的导航设备100包括摄像头110、与摄像头110相联的图像处理器120、以及导航装置130。通常摄像头110被安装在车辆的前部，能够实时地拍摄到车辆前方的景象。图像处理器120包括图像识别装置121，该图像识别装置121对将采集到图像进行识别和判断，从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征；图像处理器120还可以包括采集并存储由摄像头110拍摄到的图像的图像存储装置。导航装置具有控制器131,该控制器与图像识别装置121相连，此外，导航装置还包括天线、内存、显示屏、扬声器以及按键等。

一般情况下，判定特征分成两种：高架道路判定特征和地面道路判定特征；高架道路判定特征指可以确定当前行进的道路为高架道路的特征，而地面道路判定特征是指可以确定当前行进的道路为地面道路的特征。图像识别装置121与导航装置130的控制器131相连，以便向导航装置130的控制器131输出与判定特征相对应的控制信号，当图像识别装置121在图像中找到高架道路判定特征时，则向导航装置130的控制器131输出第一信号，表明当前行进道路为高架道路，当图像识别装置121在图像中识别出地面道路判定特征时，则向导航装置130的控制器131输出第二信号，表明当前行进道路为地面道路，此外，当图像识别装置121既未从图像中找到高架道路判定特征也未找到地面道路判定特征时，图像识别装置121将向导航装置130的控制器131输出第三信号，表明未能从当前图像中收集到足够信息、无法判断。而导航装置130中的控制器131根据采集到的第一信号、第二信号或第三信号计算行进路线。

摄像头110可以设有一个初始调整装置，用于对摄像头110的拍摄位置进行设定，以使地平线(例如位于图2-4的中部的直线条)出现在摄像头110的拍摄图像中。初始调整装置包括一个判定控制部，判定控制部检测到摄像头110的拍摄的图像中出现了地平线时，则向图像处理器120发出一个表示初始调整完成的信号。一般情况下，地平线位于图像的上下方向中的中位以下位置，较佳地，地平线可以位于图像上下方向（垂直方向）的中间位置与下方四分之一位置之间，也就是说，地平线上方图像比地下线下方图像更多是较佳地。

较佳地，初始调整装置可以为自动初始调整装置，其还包括摄像头致动部，致动部被初始调整装置控制移动直到地平线出现在摄像头110的拍摄图像中，初始调整装置使摄像头致动部停止。较佳地，初始调整装置的判定控制部可以与图像处理器120整合在一起。

当摄像头110初始化调整完毕后，图像处理器120便可以接受图像、分析判定特征了。判定特征通常有以下几种。第一种判定特征为位于道路下方的交通信号灯，即当在来自摄像机的图像中存在高架道路影像和交通信号灯影像，且交通信号灯的影像出现在高架道路的下方，例如图2所示；该第一种判定特征出现可以表明当前行驶道路为地面道路。第二种判定特征为位于地平线上方的道路，即在来自摄像机的图像中在地平线的上方出现道路，如图3所示；该第二种判定特征出现可以表明当前行驶道路为地面道路。第三种判定特征为沿道路两侧的护栏，且该护栏持续出现，例如持续出现时间为5秒以上；该第三种判定特征表明当前行驶道路为高架道路。第一、第二和第三种判定特征通常出现在地平线的上方，这些判定特征是较佳地，也可以有其它的判定特征。在上述三种判定特征中，第一种和第二种判定特征为地面道路判定特征，当出现这两种判定特征出现时，则向导航装置130的控制器131输出第二信号；第三种判定特征为高架道路判定特征，当出现这种判定特征时，则向导航装置130的控制器131输出第一信号。

在识别上述判定特征时，图像处理器120中的图像识别装置121应包括以下特性：图像识别装置121能够关注到有用的信息，图像识别装置121主要用于识别和分析地平线之上的景物；对于交通信号灯，图像识别装置121应预设有能够识别常规交通信号灯的功能；图像识别装置121应能够将道路、高架上的护栏抽象为线条，例如图4中示出的示意性的两条斜线，这些线条的一端应当在图像边缘上，而线条或线条延长线的终点应当落于地平地上，而源自于其它建筑物的线条应当被省略。

根据本发明，一种用于导航设备100的区分高架道路和地面道路的方法如下：使用摄像头110拍摄行进路线前方的景象的步骤；将拍摄到的图像传送到图像处理器120的步骤；采用图像处理器120中的图像识别装置121对图像进行识别和判断的步骤，在该步骤中，图像识别装置121从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与所述判定特征相对应的控制信号。

在采用图像处理器120中的图像识别装置121对图像进行识别和判断的步骤，区分高架道路和地面道路的方法还包括向导航装置130的控制器131输出控制信号的步骤，导航装置130基于收到的控制信号计算行进的路线。

较佳地，在使用摄像头110对行进路线前方的景象进行拍摄步骤之前，需对摄像头110进行初始化的步骤，在该步骤中，使地平线出现在摄像头110的拍摄的图像中，一般，地平线可以位于图像垂直方向的中间位置与下方四分之一位置之间。

在采用图像处理器120中的图像识别装置121对图像进行识别和判断的步骤中，判定特征包括高架道路判定特征和地面道路判定特征。当图像识别装置121在图像中找到高架道路判定特征时，则向导航装置130的控制器131输出第一信号，表明当前行进道路为高架道路；当图像识别装置121在图像中识别出地面道路判定特征时，则向导航装置130的控制器131输出第二信号，表明当前行进道路为地面道路；以及当图像识别装置121既未从图像中找到高架道路判定特征也未找到地面道路判定特征时，图像识别装置121将向导航装置130的控制器131输出第三信号。

图像识别装置121可识别的高架道路判定特征包括：沿道路两侧的持续出现的护栏。即，在图像识别装置121进行识别和判断的步骤中，图像中出现的高架道路两侧的护栏由图像识别装置121抽像为线条，图像识别装置121若确定线条的一端在图像的边缘处，而线条或所述线条的延长线落在图像上的地平线上，则图像识别装置121判定找到了高架道路判定特征，随之生成第一信号。

图像识别装置121可识别的地面道路判定特征包括：位于道路下方的交通信号灯。即，在图像识别装置121进行识别和判断的步骤中，图像识别装置121将道路抽像为线条，并找到交通信号灯，图像识别装置121若确定表示道路的线条位于地平线上，而交通信号灯位于表示高架道路的线条的下方，而图像识别装置121判定找到的地面道路判定特征，随之生成第二信号。

图像识别装置121可识别的地面道路判定特征还包括位于地平线上方的道路。即，在图像识别装置121进行识别和判断的步骤中，图像识别装置121将道路抽像为线条，若图像识别装置121确定表示道路的线条位于地平线上方，则图像识别装置121判定找到了地面道路判定特征，随之生成第二信号。

区分高架道路和地面道路的过程的开始和结束通常可以根据导航设备100的导航装置130中存储的信息来决定，例如当导航装置130中存储信息表明当前位置存在高架道路和地面道路重叠的情况，则启示摄像头110，开始区分高架道路和地面道路的过程，当导航装置130中存储信息表明当前位置不再存在高架道路和地面道路重叠的情况时，则停止运行区分高架道路和地面道路的方法，停止摄像头110。

用于导航设备100的区分高架道路和地面道路的方法可以包括连续执行模式，也可以包括触发执行模式，在连续执行模式中，一旦导航设备100进入了高架道路和地面道路的重叠区域，则高架道路辅助判断系统开始工作，摄像头110连续进行拍摄；在触发执行模式中，高架道路辅助判断系统通过一些特定的装置控制，例如导航设备100中的陀螺仪，当来自陀螺仪的数据得到一个大的角度改变，则系统开始工作。或者，导航设备100可以具备手动启动高架道路辅助判断系统的输入装置，一般输入装置设置在导航装置130中。

尽管上述附图和说明对本发明的特定实施例进行了描述，但上述描述仅为清楚描述本发明的较佳实施方式，并不对本发明的保护范围起到任何限定作用，本发明的保护范围将由所附权利要求书限定。

Claims (15)

1.一种具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，包括：

摄像头，所述摄像头设置在能够实时地拍摄行进路线前方的地平线的位置；

与摄像头相连的图像处理器，图像处理器包括图像识别装置，而所述图像识别装置对采集到图像进行识别和判断，从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与所述判定特征相对应的控制信号；以及

导航装置，所述导航装置具有控制器，所述控制器与所述图像识别装置相连，并且所述图像识别装置构造成向导航装置的控制器输出所述控制信号，所述导航装置基于控制信号计算行进路线。

2.如权利要求1所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，所述图像处理器还包括图像存储装置，所述图像存储装置分别与所述摄像头和图像识别装置相连，所述图像存储装置构造成接收并存储由摄像头拍摄到的图像，并传送到图像识别装置。

3.如权利要求1所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，所述摄像头安装在车辆的前部，所述摄像头的位置构造为实时地拍摄到车辆前方的景象。

4.如权利要求1所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，所述判定特征包括高架道路判定特征和地面道路判定特征。

5.如权利要求4所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，当图像识别装置在图像中找到高架道路判定特征时，则向导航装置的控制器输出第一信号，表明当前行进道路为高架道路；

当图像识别装置在图像中识别出地面道路判定特征时，则向导航装置的控制器输出第二信号，表明当前行进道路为地面道路；以及

当图像识别装置既未从图像中找到高架道路判定特征也未找到地面道路判定特征时，图像识别装置将向导航装置的控制器输出第三信号。

6.如权利要求4所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，所述高架道路判定特征包括：沿道路两侧的持续出现的护栏。

7.如权利要求4所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，所述地面道路判定特征包括：位于道路下方的交通信号灯；以及位于地平线上方的道路。

8.如权利要求6所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，所述护栏被抽象为线条，所述线条的一端在图像的边缘处，所述线条或所述线条的延长线落在图像上的地平线上。

9.如权利要求1所述的具有高架道路辅助判断系统的导航设备，其特征在于，所述图像处理器和所述导航装置集成为一体。

10.一种高架道路辅助判断系统，其特征在于，包括：

摄像头，所述摄像头设置在能够实时地拍摄到行进路线前方的地平线的位置，

与摄像头相连的图像处理器，图像处理器包括图像识别装置，而所述图像识别装置对将采集到图像进行识别和判断，从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与所述判定特征相对应的控制信号。

11.一种用于导航设备的区分高架道路和地面道路的方法，包括以下步骤：

使用摄像头拍摄行进路线前方的景象的步骤；

将拍摄到的图像传送到图像处理器的步骤；

采用图像处理器中的图像识别装置对图像进行识别和判断的步骤，在该步骤中，图像识别装置从图像中找寻判定高架道路或地面道路的判定特征，生成与所述判定特征相对应的控制信号。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在使用摄像头对行进路线前方的景象进行拍摄步骤之前，包括对摄像头进行初始化的步骤，在该步骤中，使地平线出现在摄像头的拍摄的图像中，较佳地，地平线可以位于图像垂直方向的中间位置与下方四分之一位置之间。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，采用图像处理器中的图像识别装置对图像进行识别和判断的步骤中，判定特征包括高架道路判定特征和地面道路判定特征，其中，当图像识别装置在图像中找到高架道路判定特征时，则向导航装置的控制器输出第一信号；当图像识别装置在图像中识别出地面道路判定特征时，则向导航装置的控制器输出第二信号；以及当图像识别装置既未从图像中找到高架道路判定特征也未找到地面道路判定特征时，图像识别装置将向导航装置的控制器输出第三信号。

14.如权利要求11或13所述的方法，其特征在于，所述高架道路判定特征包括：沿道路两侧的持续出现的护栏。

15.如权利要求11或13所述的方法，其特征在于，所述地面道路判定特征包括：位于道路下方的交通信号灯和/或位于地平线上方的道路。

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