CN105758411A - 一种基于车载摄像头提升车载gps定位精度的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统和方法，系统包括车载摄像头、车载测距装置和处理单元，其中车载摄像头实时拍摄汽车行驶场景图像，处理单元选定图像中与本车当前位置相关的第一、第二固定参照物，并获取第一、第二固定参照物预先给定的GPS坐标，将其转换为大地坐标系坐标；处理单元再分别以第一、第二固定参照物的大地坐标系坐标为圆心，以本车到第一、第二固定参照物的距离为半径作圆，确定两个圆相交所得到的两个交点的坐标；再将本车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，计算其与两个交点的距离，将其中的较小距离所对应的交点的坐标确定为本车新的大地坐标系坐标，最后转化为GPS坐标。本发明可有效提升车载GPS定位精度。

Description

一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统和方法
技术领域
本发明涉及计算机视觉技术领域，特别涉及一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统和方法。
背景技术
现有基于车载GPS对车身进行定位精度不够，同时严重受限于行车环境中的卫星信号，对天气和高空环境有很大的依赖性。自然天象如雷雨天或者大雾天会一定程度的屏蔽GPS信号，高耸的建筑物或者地下车库也会严重影响GPS信号。同时车载GPS的地图更新也有一定的周期，也会一定程度上影响GPS定位的准确程度。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统和方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统，包括车载摄像头、车载测距装置和处理单元，其中所述车载摄像头实时拍摄汽车行驶场景图像，所述处理单元根据所述车载摄像头拍摄的汽车行驶场景图像，选定所述图像中与本车当前位置相关的第一固定参照物和第二固定参照物，并获取所述第一固定参照物和所述第二固定参照物预先给定的GPS坐标，将其转换为大地坐标系坐标；所述处理单元再分别以所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的大地坐标系坐标为圆心，以所述车载测距装置测量出的本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离为半径作圆，确定两个圆相交所得到的两个交点的坐标；再将从车载GPS获取的本车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，计算本车的大地坐标系坐标与所述两个交点的距离，将其中的较小距离所对应的交点的坐标确定为本车新的大地坐标系坐标，并将本车新的大地坐标系坐标转化为GPS坐标，作为本车更新后的GPS坐标。
进一步地：
以所述车载测距装置测量出的所述车载摄像头到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离作为本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离，优选地，所述车载测距装置为车身上设置的激光测距仪或与所述车载摄像头集成在一起的激光测距仪。
所述第一固定参照物和第二固定参照物为固定的建筑物。
所述第一固定参照物和第二固定参照物为道路两侧的边缘或道路上的交通指示牌。
所述处理单元为车载处理单元或位于远端与车载系统通过无线方式通信的处理单元。
一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，包括以下步骤：
S1、车载摄像头实时拍摄汽车行驶场景图像；
S2、处理单元根据所述车载摄像头拍摄的汽车行驶场景图像，选定所述图像中与本车当前位置相关的第一固定参照物和第二固定参照物；
S3、所述处理单元获取所述第一固定参照物和所述第二固定参照物预先给定的GPS坐标，将其转换为大地坐标系坐标；
S4、所述处理单元分别以所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的大地坐标系坐标为圆心，以本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离为半径作圆，确定两个圆相交所得到的两个交点的坐标；
S5、所述处理单元将从车载GPS获取的本车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，并计算本车的大地坐标系坐标与所述两个交点的距离；
S6、所述处理单元将本车的大地坐标系坐标与两个交点的距离中的较小距离所对应的交点的坐标确定为本车新的大地坐标系坐标，并将本车新的大地坐标系坐标转化为GPS坐标，作为本车更新后的GPS坐标。
进一步地：
以所述车载摄像头到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离作为本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离。
所述第一固定参照物和第二固定参照物为固定的建筑物。
所述第一固定参照物和第二固定参照物为道路两侧的边缘或道路上的交通指示牌。
所述处理单元为车载处理单元或位于远端与车载系统通过无线方式通信的处理单元。
本发明的有益效果：
本发明提出了一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，巧妙利用固定参照物拥有较精确GPS信息，对车身GPS定位精度进行优化。其中，通过车载摄像头对固定参照物进行定位，通过计算汽车和固定参照物之间的距离等几何方法，基于固定参照物拥有较精确的GPS数据，来对车载GPS的精度进行一定程度的提升。根据本发明，在建筑物密集同时车流量较大的情况下，可使用建筑物作为拥有精确GPS的固定参照物，在没有建筑物的情况下，可将道路两侧边缘或交通指示牌作为固定参照物，通过进行较为简单的几何计算，即可提升车载GPS的精确度。由于在计算车身GPS信息的过程中仅使用了较为精确的固定参照物的GPS信息，同时根据几何方法进行计算，所以该方法能够在一定程度上提升车载GPS的定位精确度，同时能够很好的避免天气情况和行车环境对GPS精确度的干扰。
附图说明
图1为本发明实施例的原理示意图；
图2为本发明基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的流程示意图。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参阅图1和图2，在一种实施例中，一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统，包括车载摄像头、车载测距装置和处理单元，其中所述车载摄像头实时拍摄汽车行驶场景图像，所述处理单元根据所述车载摄像头拍摄的汽车行驶场景图像，选定所述图像中与本车当前位置相关的第一固定参照物和第二固定参照物，并获取所述第一固定参照物和所述第二固定参照物预先给定的GPS坐标，将其转换为大地坐标系坐标；所述处理单元再分别以所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的大地坐标系坐标为圆心，以所述车载测距装置测量出的本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离为半径作圆，确定两个圆相交所得到的两个交点的坐标；再将从车载GPS获取的本车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，计算本车的大地坐标系坐标与所述两个交点的距离，将其中的较小距离所对应的交点的坐标确定为本车新的大地坐标系坐标，并将本车新的大地坐标系坐标转化为GPS坐标，作为本车更新后的GPS坐标。
在优选的实施例中，所述第一固定参照物和第二固定参照物可以为固定的建筑物。所述第一固定参照物和第二固定参照物也可以为道路两侧的边缘或道路上的交通指示牌等。在根据车载摄像头拍摄的汽车行驶场景进行图像处理时，处理器可通过已知算法选择使用固定建筑物还是车道边缘作为预知其精确GPS的固定参照物。
本发明实施例中，通过车载摄像头对固定参照物进行拍摄和选取，通过计算汽车和固定参照物之间的距离，利用几何方法，基于固定参照物拥有的较精确的GPS数据，来对车载GPS的精度进行提升。其中在建筑物密集同时车流量较大的情况下，优选使用建筑物作为拥有精确GPS的固定参照物，而在没有建筑物的情况下，可将道路两侧边缘或交通指示牌作为固定参照物，通过道路边缘检测的方法来进行几何计算，提升车载GPS的精确度。最终，本发明的方法通过摄像头拍摄汽车行驶场景来进行固定建筑物的智能选择，并利用固定建筑物的精确GPS，进行GPS和大地坐标系的转换，同时利用几何方法计算出车身在大地坐标系中的坐标，再将大地坐标系中的坐标转换为GPS，对车载GPS值进行优化。
在优选的实施例中，以所述车载测距装置测量出的所述车载摄像头到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离作为本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离。更优选地，所述车载测距装置为车身上设置的激光测距仪或与所述车载摄像头集成在一起的激光测距仪。
激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，就可计算出从观测者到目标的距离。
在优选的实施例中，所述处理单元为车载处理单元。在替代的实施例中，所述处理单元也可以是位于远端，与车载系统通过无线方式通信的后台系统的处理单元。
参阅图1和图2，在另一种实施例中，一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，包括以下步骤：
S1、车载摄像头实时拍摄汽车行驶场景图像；
S2、处理单元根据所述车载摄像头拍摄的汽车行驶场景图像，选定所述图像中与本车当前位置相关的第一固定参照物和第二固定参照物；
S3、所述处理单元获取所述第一固定参照物和所述第二固定参照物预先给定的GPS坐标，将其转换为大地坐标系坐标；
S4、所述处理单元分别以所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的大地坐标系坐标为圆心，以本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离为半径作圆，确定两个圆相交所得到的两个交点的坐标；
S5、所述处理单元将从车载GPS获取的本车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，并计算本车的大地坐标系坐标与所述两个交点的距离；
S6、所述处理单元将本车的大地坐标系坐标与两个交点的距离中的较小距离所对应的交点的坐标确定为本车新的大地坐标系坐标，并将本车新的大地坐标系坐标转化为GPS坐标，作为本车更新后的GPS坐标。
在优选的实施例中，所述第一固定参照物和第二固定参照物可以为固定的建筑物。所述第一固定参照物和第二固定参照物也可以为道路两侧的边缘或道路上的交通指示牌。
在优选的实施例中，以所述车载摄像头到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离作为本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离。
在优选的实施例中，所述处理单元为车载处理单元。在替代的实施例中，所述处理单元也可以是位于远端，与车载系统通过无线方式通信的后台系统的处理单元。
以下结合图1和图2对实施例进行更具体的说明。
车载摄像头拍摄汽车行驶场景，处理器通过计算机视觉处理方法可确定行驶场景中的第一固定参照物和第二固定参照物，同时获取GPS系统中预先提供的第一固定参照物和第二固定参照物的精确的GPS坐标，将GPS坐标转化为大地坐标系中的坐标。汽车距离固定参照物的距离相对于大地弧面使得我们可以将地面近似为平面。这样就可略去大地坐标中的垂直地面方向的数据。然后，根据几何方法分别以第一固定参照物和第二固定参照物为圆心，以车载摄像头到第一固定参照物和第二固定参照物的距离为半径作圆，两个圆相交得到两个交点；同时将从车载GPS获取的汽车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，计算汽车的大地坐标系坐标与两个交点各自的距离，较小距离对应的交点的坐标即作为汽车的大地坐标系新坐标，将其转化为GPS信息即为我们所求的汽车GPS定位信息。具体几何计算方法原理参见图1，如下所述。
设测得摄像头到第一固定参照物和第二固定参照物的距离分别为和，第一固定参照物和第二固定参照物的GPS信息对应的大地坐标系坐标分别为和，汽车的大地坐标系为。分别以和为圆心，以和为半径作圆，两个圆对应的方程如下所示：
根据公式(1)和公式(2)，可以得到两个交点，设为和，汽车大地坐标对应的平面坐标为，考虑到存在误差的可能，点和其中的一个交点可能不是精确的重合，所以分别计算和的大小，然后选取两者较小的值对应的点作为交点，其对应的大地坐标系的坐标为，将其转换为对应的GPS信息，即可得到所求的汽车的GPS定位信息。
由于在计算车身GPS信息的过程中只使用了较为精确的固定参照物的GPS信息，同时根据几何方法进行计算，所以该方法能够提升车载GPS的定位精确度，同时能够很好地避免天气情况和行车环境对GPS精确度的干扰。
以上内容是结合具体/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统，其特征在于，包括车载摄像头、车载测距装置和处理单元，其中所述车载摄像头实时拍摄汽车行驶场景图像，所述处理单元根据所述车载摄像头拍摄的汽车行驶场景图像，选定所述图像中与本车当前位置相关的第一固定参照物和第二固定参照物，并获取所述第一固定参照物和所述第二固定参照物预先给定的GPS坐标，将其转换为大地坐标系坐标；所述处理单元再分别以所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的大地坐标系坐标为圆心，以所述车载测距装置测量出的本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离为半径作圆，确定两个圆相交所得到的两个交点的坐标；再将从车载GPS获取的本车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，计算本车的大地坐标系坐标与所述两个交点的距离，将其中的较小距离所对应的交点的坐标确定为本车新的大地坐标系坐标，并将本车新的大地坐标系坐标转化为GPS坐标，作为本车更新后的GPS坐标。
2.如权利要求1所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统，其特征在于，以所述车载测距装置测量出的所述车载摄像头到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离作为本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离，优选地，所述车载测距装置为车身上设置的激光测距仪或与所述车载摄像头集成在一起的激光测距仪。
3.如权利要求1所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统，其特征在于，所述第一固定参照物和第二固定参照物为固定的建筑物。
4.如权利要求1所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统，其特征在于，所述第一固定参照物和第二固定参照物为道路两侧的边缘或道路上的交通指示牌。
5.如权利要求1至4任一项所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的系统，其特征在于，所述处理单元为车载处理单元或位于远端与车载系统通过无线方式通信的处理单元。
6.一种基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、车载摄像头实时拍摄汽车行驶场景图像；
S2、处理单元根据所述车载摄像头拍摄的汽车行驶场景图像，选定所述图像中与本车当前位置相关的第一固定参照物和第二固定参照物；
S3、所述处理单元获取所述第一固定参照物和所述第二固定参照物预先给定的GPS坐标，将其转换为大地坐标系坐标；
S4、所述处理单元分别以所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的大地坐标系坐标为圆心，以本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离为半径作圆，确定两个圆相交所得到的两个交点的坐标；
S5、所述处理单元将从车载GPS获取的本车GPS坐标转换为大地坐标系坐标，并计算本车的大地坐标系坐标与所述两个交点的距离；
S6、所述处理单元将本车的大地坐标系坐标与两个交点的距离中的较小距离所对应的交点的坐标确定为本车新的大地坐标系坐标，并将本车新的大地坐标系坐标转化为GPS坐标，作为本车更新后的GPS坐标。
7.如权利要求6所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，其特征在于，以所述车载摄像头到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离作为本车到所述第一固定参照物和所述第二固定参照物的距离。
8.如权利要求6所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，其特征在于，所述第一固定参照物和第二固定参照物为固定的建筑物。
9.如权利要求6所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，其特征在于，所述第一固定参照物和第二固定参照物为道路两侧的边缘或道路上的交通指示牌。
10.如权利要求6至9任一项所述的基于车载摄像头提升车载GPS定位精度的方法，其特征在于，所述处理单元为车载处理单元或位于远端与车载系统通过无线方式通信的处理单元。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160713

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