CN108151729B - 影像定位方法及其影像定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种影像定位方法及其影像定位装置，用于寻找在一道路上行驶的一车辆的位置，道路设有多个标志。首先，提供一电子地图，其具有多个路径、多个参考影像及其特征位置。接着，依序采集最靠近车辆的标志的至少两个定位影像。在电子地图上搜寻与定位影像相同的参考影像，并以此作为特征影像。在所有特征影像的排序符合所有定位影像的排序时，根据所有特征图像映射的路径与所有特征影像的特征位置，估测车辆的位置。本发明可在不需要卫星定位系统的前提下，对车辆进行定位，同时降低电子地图的储存空间。

Description

影像定位方法及其影像定位装置

技术领域

本发明关于一种定位技术，且特别关于一种影像定位方法及其影像定位装置。

背景技术

一般来说，如图1所示，传统车辆定位系统为卫星定位导航系统。此卫星定位导航系统具有一卫星定位模块10与一惯性测量单元模块(Inertial Measurement Unit,IMU)12。卫星定位模块10从多个卫星接收定位信息，此定位信息包含驾驶数据，其至少包括车辆的经度、纬度、方向与速度。惯性测量单元模块12具有一回转仪14、一加速度器16、一角度传感器18、一导航加速度单元20与一导航速度计算单元22。因此，惯性测量单元模块12能输出目前车辆的惯性数据，其包括驾驶方向与速度等等。卫星定位导航系统根据卫星定位模块10的定位信息与惯性测量单元模块12的车辆惯性数据，决定车辆最终的卫星定位坐标。举例来说，卫星定位导航系统利用惯性测量单元模块12的驾驶方向与速度，并修改卫星定位模块10的驾驶方向与速度。

当车辆位于没有卫星定位信号或有微弱的卫星定位信号的环境时，例如在桥下或在大楼中，卫星定位模块10不能提供可靠的驾驶数据。虽然卫星定位导航系统在车辆行驶至大楼中之前，可取得最后可靠的驾驶数据，并协同惯性测量单元模块12的车辆惯性数据来产生卫星定位坐标，但因为惯性测量单元模块12的测量错误会累积，所以不准确的卫星定位坐标会被计算出来。虽然有些技术会利用影像采集器采集影像与电子地图的街景视图(street view)比对，以对车辆进行定位，但此影像传感器的分辨率必须很高，以辨识复杂的街景。为了辨识街景的唯一性，电子地图会占有许多储存空间，影像传感器的成本也较高。

发明内容

本发明的主要目的，在于提供一种影像定位方法，其在不需要卫星定位系统的前提下，比对影像以对车辆进行定位，同时降低电子地图的储存空间。

为达上述目的，本发明提供一种影像定位方法，用于寻找在一道路上行驶的一车辆的位置，此道路设有多个标志，标志沿车辆的移动方向依序设置。首先，在步骤(a)中，提供一电子地图，其具有多个路径、多个参考影像及其特征位置，参考影像的特征位置对应路径的特征位置。接着，在步骤(b)中，采集最靠近车辆的标志的第n定位影像，并在电子地图上搜寻与第n定位影像相同的参考影像，又以此作为第n特征影像，n为自然数。再来，在步骤(c)中，在车辆在道路上行驶一位移后，采集最靠近车辆的标志的第(n+1)定位影像，并根据电子地图、位移与第n特征影像的特征位置在电子地图上搜寻与第(n+1)定位影像相同的参考影像，又以此作为第(n+1)特征影像。最后，在步骤(d)中，对互相对应的所有特征影像依其搜寻时间进行排序，以建立特征影像序列，并对所有定位影像依其采集时间进行排序，以建立一定位影像序列，且判断符合定位影像序列的特征影像序列的数量是否为唯一，若是，根据位移、电子地图、定位影像序列对应的路径与第n特征影像和第(n+1)特征影像的特征位置，估测车辆的位置；以及若否，将n加1，并重复进行步骤(c)。

在本发明的一实施例中，标志为招牌(signboard)、路牌(guideboard)、路标(landmark)、交通标示(traffic sign)或交通号志灯(traffic light)。

在本发明的一实施例中，参考影像为招牌(signboard)、路牌(guideboard)、路标(landmark)、交通标示(traffic sign)或交通号志灯(traffic light)的影像。

在本发明的一实施例中，车辆的位置与特征位置为绝对坐标。

在本发明的一实施例中，位移包含直线位移与角度位移。

本发明还提供一种影像定位装置，其设于在一道路上行驶的一车辆中，道路设有多个标志，标志沿车辆的移动方向依序设置，影像定位装置包含一影像采集器、一储存器、一位移探测器与一处理器。影像采集器依序采集最靠近车辆的标志的第n定位影像与第(n+1)定位影像，n为自然数，并在影像采集器采集第n定位影像与第(n+1)定位影像时，产生驱动信号。储存器存有一电子地图，其具有多个路径、多个参考影像及其特征位置，参考影像的特征位置对应路径的特征位置。位移探测器电性连接影像采集器，并接收驱动信号，且在位移探测器接收驱动信号的两时间点之间的时段中，位移探测器探测出车辆行驶一位移。处理器电性连接位移探测器、储存器与影像采集器，并在电子地图上搜寻与第n定位影像相同的参考影像，并以此作为第n特征影像，且处理器根据电子地图、位移与第n特征影像的特征位置在电子地图上搜寻与第(n+1)定位影像相同的参考影像，又以此作为第(n+1)特征影像。处理器对互相对应的所有特征影像依其搜寻时间进行排序，以建立特征影像序列，并对所有定位影像依其采集时间进行排序，以建立一定位影像序列。在符合定位影像序列的特征影像序列的数量是唯一时，处理器根据位移、电子地图、定位影像序列对应的路径与第n特征影像和第(n+1)特征影像的特征位置，估测车辆的位置。

在本发明的一实施例中，处理器不断增加n，直到符合定位影像序列的特征影像序列的数量是唯一为止。

在本发明的一实施例中，位移探测器更包含一加速度计与一位移计算器。加速度计测量车辆在时段中的加速度。位移计算器电性连接加速度计、影像采集器与处理器，并接收加速度与驱动信号，且根据该加速度、驱动信号和时段计算出上述位移。

在本发明的一实施例中，影像采集器为摄影机(camera)。

在本发明的一实施例中，标志为招牌(signboard)、路牌(guideboard)、路标(landmark)、交通标示(traffic sign)或交通号志灯(traffic light)。

在本发明的一实施例中，参考影像为招牌(signboard)、路牌(guideboard)、路标(landmark)、交通标示(traffic sign)或交通号志灯(traffic light)等的影像。

在本发明的一实施例中，车辆的位置与特征位置为绝对坐标。

在本发明的一实施例中，位移包含直线位移与角度位移。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中卫星定位导航系统的电路方块图。

图2为本发明的影像定位装置的一实施例的电路方块图。

图3为本发明的影像定位方法的一实施例的流程图。

图4(a)至图4(c)图为本发明的采集标志的定位影像的示意图。

【符号说明】

10 卫星定位模块

12 惯性测量单元模块

14 回转仪

16 加速度器

18 角度传感器

20 导航加速度单元

22 导航速度计算单元

24 影像采集器

26 储存器

28 位移探测器

30 处理器

32 加速度计

34 位移计算器

36 车辆

38 交通标示

40 交通号志灯

42 招牌。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下请参阅图2，以下介绍本发明影像定位装置，其设于在一道路上行驶的一车辆中，道路的侧边设有多个标志，标志沿车辆的移动方向依序设置，标志例如为招牌(signboard)、路牌(guideboard)、路标(landmark)、交通标示(traffic sign)或交通号志灯(traffic light)。影像定位装置包含一影像采集器24、一储存器26、一位移探测器28与一处理器30，其中影像采集器24例如为摄影机(camera)。影像采集器24依序采集最靠近车辆的标志的第n定位影像与第(n+1)定位影像，n为自然数，并在影像采集器24采集第n定位影像与第(n+1)定位影像时，产生驱动信号R。储存器26存有一电子地图，其具有多个路径、多个参考影像及其特征位置，参考影像的特征位置对应路径的特征位置。参考影像例如为招牌(signboard)、路牌(guideboard)、路标(landmark)、交通标示(traffic sign)或交通号志灯(traffic light)的影像。车辆的位置与特征位置为绝对坐标，其包含经度与纬度。位移探测器28电性连接影像采集器24，并接收驱动信号R。在位移探测器28接收驱动信号R的两时间点之间的时段中，位移探测器28探测出车辆行驶一位移，此位移包含直线位移与角度位移。处理器30电性连接位移探测器28、储存器26与影像采集器24，并在电子地图上搜寻与第n定位影像相同的参考影像，并以此作为第n特征影像，且处理器30根据电子地图、上述位移与第n特征影像的特征位置在电子地图上搜寻与第(n+1)定位影像相同的参考影像，又以此作为第(n+1)特征影像。当影像采集器24具低分辨率时，则可至少采集定位影像的颜色、大小与轮廓，以与参考影像进行比对。因此，参考影像也不需要太复杂，故能降低电子地图的储存空间。处理器30对互相对应的所有特征影像依其搜寻时间进行排序，以建立特征影像序列，并对所有定位影像依其采集时间进行排序，以建立一定位影像序列。在符合定位影像序列的特征影像序列的数量是唯一时，处理器根据上述位移、电子地图、定位影像序列对应的路径与第n特征影像和第(n+1)特征影像的特征位置，估测车辆的位置。若符合定位影像序列的特征影像序列的数量并非唯一时，处理器30不断增加n，直到符合定位影像序列的特征影像序列的数量是唯一为止，使本发明在不需要卫星定位系统的前提下，对车辆进行定位。当影像采集器24具高分辨率时，此影像定位装置可取代现有的卫星定位系统。当影像采集器24具低分辨率时，此影像定位装置可应用于固定场域导航。因此，无论影像采集器24具高分辨率或低分辨率，此影像定位装置均可应用于自动辅助驾驶系统(AutonomousDriving Assistant System)的高精度导航。

位移探测器28更包含一加速度计32与一位移计算器34。加速度计32测量车辆在时段中的加速度。位移计算器34电性连接加速度计32、影像采集器24与处理器30，并接收加速度与驱动信号，且根据加速度、驱动信号R和时段计算出上述位移。

以下介绍本发明的影像定位方法，请同时参阅图2与图3。首先，如步骤S10所示，储存器26提供电子地图，其具有多个路径、多个参考影像及其特征位置，参考影像的特征位置对应路径的特征位置。接着，如步骤S12所示，影像采集器24采集最靠近车辆的标志的第n定位影像，并产生驱动信号R，且处理器30在电子地图上搜寻与第n定位影像相同的参考影像，并以此作为第n特征影像，n为自然数。此外，位移计算器34接收驱动信号R，并开始接收加速度计32所测量的加速度。再来，如步骤S14所示，在车辆在道路上在一时段中行驶一位移后，影像采集器24采集最靠近车辆的标志的第(n+1)定位影像，并产生驱动信号R。同时，位移计算器34接收加速度计32所测量的加速度与驱动信号R，且根据接收到的驱动信号R与加速度，计算出上述位移。处理器30根据电子地图、上述位移与第n特征影像的特征位置在电子地图上搜寻与第(n+1)定位影像相同的参考影像，并以此作为第(n+1)特征影像。最后，如步骤S16所示，处理器30对互相对应的所有特征影像依其搜寻时间进行排序，以建立特征影像序列，并对所有定位影像依其采集时间进行排序，以建立一定位影像序列，且判断符合定位影像序列的特征影像序列的数量是否为唯一，若是，进行步骤S18，若否，进行步骤S20。在步骤S18中，处理器30根据上述位移、电子地图、定位影像序列对应的路径与第n特征影像和第(n+1)特征影像的特征位置，估测车辆的位置。在步骤S20中，处理器30将n加1，并重复进行步骤S14。

请参阅图2与图4(a)至图4(c)图。具体来说，有一车辆36行驶于一道路上，道路设有多个标志，标志沿车辆36的移动方向依序设置，此些标志包含交通标示38、交通号志灯40与招牌42。首先，如图4(a)所示，影像采集器24采集最靠近车辆36的交通标示38的第一定位影像，并产生驱动信号R，且处理器30在电子地图上搜寻与第一定位影像相同的参考影像，并以此作为第一特征影像。假设第一特征影像的数量有三个，且三个第一特征影像的特征位置均不同。此外，位移计算器34接收驱动信号R，并开始接收加速度计32所测量的加速度。接着，如图4(b)图所示，在车辆36在道路上于一时段T1中行驶一位移D1后，影像采集器24采集最靠近车辆36的交通号志灯40的第二定位影像，并产生驱动信号R。同时，位移计算器34接收加速度计32所测量的加速度与驱动信号R，且根据接收到的驱动信号R与加速度，计算出上述位移D1。处理器30根据电子地图、上述位移D1与第一特征影像在电子地图上搜寻与第二定位影像相同的参考影像，并以此作为第二特征影像。假设第二特征影像的数量有二个，且两个第一特征影像的特征位置均不同。最后，如图4(c)图所示，在车辆36在道路上在一时段T2中行驶一位移D2后，影像采集器24采集最靠近车辆36的招牌42的第三定位影像，并产生驱动信号R。同时，位移计算器34接收加速度计32所测量的加速度与驱动信号R，且根据接收到的驱动信号R与加速度，计算出上述位移D2。处理器30根据电子地图、上述位移D2与第二特征影像在电子地图上搜寻与第三定位影像相同的参考影像，并以此作为第三特征影像。定位影像序列包含第一定位影像、第二定位影像与第三定位影像。特征影像序列则有三个，第一个特征影像序列仅包含第一特征影像，第二个特征影像序列仅包含第一特征影像与第二特征影像，第三个特征影像序列包含第一特征影像、第二特征影像与第三特征影像。换而言之，第三个特征影像序列符合定位影像序列。由于第三个特征影像序列的数量为唯一，故处理器30根据上述位移D2、电子地图、定位影像序列对应的路径与第二特征影像和第三特征影像的特征位置，估测车辆36的位置。

综上所述，本发明在不需要卫星定位系统的前提下，比对影像以对车辆进行定位，同时降低电子地图的储存空间。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (13)

1.一种影像定位方法，用于寻找在一道路上行驶的一车辆的位置，该道路设有多个标志，各所述标志沿该车辆的移动方向依序设置，其特征在于，该影像定位方法包含下列步骤：

(a)提供一电子地图，其具有多个路径、多个参考影像及其特征位置，各所述参考影像的该特征位置对应各所述路径的该特征位置；

(b)采集最靠近该车辆的各所述标志中其中一个的第n定位影像，并在该电子地图上搜寻与该第n定位影像相同的各所述参考影像，又以此作为第n特征影像，n为自然数；

(c)在该车辆在该道路上移动一位移后，采集最靠近该车辆的各所述标志中其中一个的第(n+1)定位影像，并根据该电子地图、该位移与该第n特征影像的该特征位置在该电子地图上搜寻与该第(n+1)定位影像相同的各所述参考影像，又以此作为第(n+1)特征影像；以及

(d)对互相对应的所有该第n特征影像与所有该第(n+1)特征影像依其搜寻时间进行排序，以建立特征影像序列，并对所有该第n定位影像与所有该第(n+1)定位影像依其采集时间进行排序，以建立一定位影像序列，且判断符合该定位影像序列的该特征影像序列的数量是否为唯一：

若是，根据该位移、该电子地图、该定位影像序列对应的该路径与该第n特征影像和该第(n+1)特征影像的该特征位置，估测该车辆的该位置；以及

若否，将n加1，并重复进行该步骤(c)。

2.根据权利要求1所述的影像定位方法，其中该标志为招牌、路牌、路标、交通标示或交通号志灯。

3.根据权利要求1所述的影像定位方法，其中该参考影像为招牌、路牌、路标、交通标示或交通号志灯的影像。

4.根据权利要求1所述的影像定位方法，其中该车辆的该位置与该特征位置为绝对坐标。

5.根据权利要求1所述的影像定位方法，其中该位移包含直线位移与角度位移。

6.一种影像定位装置，设于在一道路上行驶的一车辆中，该道路设有多个标志，各所述标志沿该车辆的移动方向依序设置，其特征在于，该影像定位装置包含：

一影像采集器，依序采集最靠近该车辆的各所述标志中其中一个或二个的第n定位影像与第(n+1)定位影像，n为自然数，并在该影像采集器采集该第n定位影像与该第(n+1)定位影像时，产生驱动信号；

一储存器，存有一电子地图，其具有多个路径、多个参考影像及其特征位置，各所述参考影像的该特征位置对应各所述路径的该特征位置；

一位移探测器，电性连接该影像采集器，并接收该驱动信号，且在该位移探测器接收该驱动信号的两时间点之间的时段中，该位移探测器探测出该车辆行驶一位移；以及

一处理器，电性连接该位移探测器、该储存器与该影像采集器，并在该电子地图上搜寻与该第n定位影像相同的各所述参考影像，并以此作为第n特征影像，且该处理器根据该电子地图、该位移与该第n特征影像的该特征位置在该电子地图上搜寻与该第(n+1)定位影像相同的各所述参考影像，又以此作为第(n+1)特征影像，该处理器对互相对应的所有该第n特征影像与所有该第(n+1)特征影像依其搜寻时间进行排序，以建立特征影像序列，并对所有该第n定位影像与所有该第(n+1)定位影像依其采集时间进行排序，以建立一定位影像序列，在符合该定位影像序列的该特征影像序列的数量是唯一时，该处理器根据该位移、该电子地图、该定位影像序列对应的该路径与该第n特征影像和该第(n+1)特征影像的该特征位置，估测该车辆的位置。

7.根据权利要求6所述的影像定位装置，其中该处理器不断增加n，直到符合该定位影像序列的该特征影像序列的该数量是唯一为止。

8.根据权利要求6所述的影像定位装置，其中该位移探测器更包含：

一加速度计，测量该车辆在该驱动信号的该两时间点之间的该时段中的加速度；以及

一位移计算器，电性连接该加速度计、该影像采集器与该处理器，并接收该加速度与该驱动信号，且根据该加速度、该时段和该驱动信号计算出该位移。

9.根据权利要求6所述的影像定位装置，其中该影像采集器为摄影机。

10.根据权利要求6所述的影像定位装置，其中该标志为招牌、路牌、路标、交通标示或交通号志灯。

11.根据权利要求6所述的影像定位装置，其中该参考影像为招牌、路牌、路标、交通标示或交通号志灯的影像。

12.根据权利要求6所述的影像定位装置，其中该车辆的该位置与该特征位置为绝对坐标。

13.根据权利要求6所述的影像定位装置，其中该位移包含直线位移与角度位移。

Images