CN1284191A - 数字地图数据处理器和数字地图数据处理方法 - Google Patents

Abstract

在一种用于生成一个准确道路地图和特别能用于根据生成的道路地图导航和控制行驶中车辆的数字地图数据处理设备和数字地图数据处理方法中,有一个地图图像处理站16通过卫星通信站14采集地面的图像数据,和一个图像处理部分20把该图像数据转换成一种基本上直接从上面观看的和没有畸变的垂直图像数据。一个数据提取部分22根据垂直图像数据,提取一个用道路和相关立体照相信息作成的略图(道路网数据);一个数据转换部分24根据略图计算基本道路数据;和一个地图生成部分28覆盖所需的属性数据,以生成没有畸变的很准确的数字垂直地图数据。通过一个传送部分30把数字垂直地图数据发送到车辆18,用于导航控制和行驶控制。

Description

数字地图数据处理器和数字地图数据处理方法

本发明涉及一种数字地图数据处理器和数字地图数据处理方法，更具体地说，涉及一种用于由地面照相数据产生的数字地图数据的处理器和处理方法。

近来，导航系统日益普及，它能利用全球定位系统(GPS)卫星信号指示其上装有该系统的车辆的位置，提供引向目的地的路径。还提出一种动态路径引导系统(DRGS)，它利用VICS(车辆信息通信系统)得出象来自信息中心的线路行驶时间之类的交通信息，根据所得到的交通信息检索一个为了在最短时间达到目的地而推荐的行驶路径，和向用户(司机或类似人员)提供这一路径。这样一种系统的用户，按照显示器上的显示或语音的提示，识别由该系统提供的行驶路径和各种信息。借助路径引导信息，用户能够操纵车辆，以便更舒适地驾驶，不那么疲劳。

上述系统使用的导航功能可包括航位推算导航，地图匹配，GPS等。在航位推算导航中，按照车辆上安装的方向和距离传感器的测定，从车辆的相对位置确定车辆的行驶轨迹。在地图匹配中，根据地图数据结合道路形式由航位推算导航确定车辆的行驶轨迹，以鉴定行驶过的道路，从而在地图上确定车辆的位置。结合由GPS得出的车辆的绝对位置(纬度和经度)信息，可改善地图匹配的位置精度。

为了用户识别由上述系统提供的信息而没有不适宜的感觉，关于车辆的实际状态(道路形式和周围建筑物)应当与在显示器件或类似器件上的显示内容一致，这些内容是与有关车辆一起显示的。因此，需要一个准确地指示有关车辆位置的地图。

希望使用一种通过进行实际测量、建筑物研究等而校正的地图数据，但涉及巨大的地图制作时间和成本、很长的更新间隔(例如每年一次)、和小于最佳计时的问题仍然是一些障碍。

日本专利申请拟公开号Hei7-28400公开了一种技术，其中，把由地球观测卫星捕获的卫星图像数据传送到地面上的车辆等上，把卫星图像变换成地图背景图象，和把背景图像与以前生成的地点名称数据和道路数据结合起来，以生成地图。根据这种技术，能够得到以较短周期拍摄的地面的卫星图像数据，从而能较经常地更新地图。在是实际光学图像的背景图象上显示车辆的位置，用户就能在地图上容易看到建筑物和周围的环境(车辆周围的图像)。这样，可改善信息识别程度。

然而，借助上述方法得到的地面照片只是一个图像，并不包括涉及有关道路的地点名称等的数据，和计算路径用的各个道路连接处的距离的数据。因此，有一个缺点：不能实现常规导航功能，这些功能包括很复杂的路径计算(例如通行费道路优先检索，成本优先检索等)，路径指导(避免交通拥挤，避免交通管制等)，警告控制(弯道警示，上山或下山坡度警示等)等。此外，由于照片取自拍摄时的不同拍摄角度，所以拍摄的道路形式等不同于实际的道路形式。结果，当以前生成的道路数据、地点名称数据等被覆盖时，照片上所示地点就从各数据地点(纬度和经度)移开。

因此，有一个问题：当各种信息被组合时，总地图精度下降，且不能通过上述导航功能准确地进行计算。还有一个缺点：照片上所示的位置移开由GPS识别的有关车辆的位置，且导航本身变成无意义。

本发明旨在克服上述问题，本发明之目的在于提供一种数字地图数据处理设备和数字地图数据处理方法，它能通过使用容易和经常得到的数据得出准确的道路地图数据，和能有效地使用所得出的数据。

本发明致力于一种数字地图数据处理设备，它包括：图像数据采集装置，它得到从高观看点捕获的地面图像数据；图像处理装置，它把图像数据变换成基本上直接从上面观看的垂直图像数据；数据提取装置，它根据垂直数据提取地面道路网数据；数据转换装置，它把道路网数据转换成一种相当于预定数字道路地图的数据格式；和地图生成装置，它通过把转换后的道路网数据重迭在预定的数字道路图上，生成数字垂直地图数据。

从高观看点拍摄的地面图像数据可以是由飞机或卫星之类的高纬度航天器捕获的图像数据。在此，基本上直接从上面观看的垂直图像数据不一定意味着完全垂直于地面，而只是把地面上的道路和建筑物当成在平面上观看。此外，道路网数据包括道路和涉及道路的三维信息(例如地形，设施外观等)，和数据转换装置附加高度信息，以及涉及道路和到提取道路网数据道路的各连接处和连接支路的距离的信息。此外，地图生成装置把地点名称信息、名称信息、道路相关控制信息等覆盖到网络数据上，以生成道路地图。通过这样的配置，从处于垂直投影状态的图像数据提取的和基本上直接从上面观看的道路网络数据，使道路以准确形式相当于实际的纬度和经度，从而当覆盖各种信息时，信息无位移之忧，且能生成高精度的地图。根据具有直接从上面看的全部区域的垂直图像数据，提取道路网络。因此，能够得到相当于实际道路的准确地图数据。

在上述结构中，本发明可以包括一个特征，即数据提取装置包括比较装置，它把在第一时间转换的第一垂直图像数据和在第二时间转换的第二垂直图像数据进行比较，以得到在其间的变动部分的数据，并且图像生成装置根据变动部分数据校正数字垂直图像数据。

在上述配置情况下，可以只对在第一时间与第二时间之间变动部分校正地图数据。因此，可降低地图生成成本，和经常更新地图数据。

在上述结构中，本发明还包括传送装置，它把生成的数字垂直图像数据传送到一个外部地图数据处理系统。

外部地图数据处理系统可以是一个使用地图数据进行各种处理的导航系统，和各种在车辆和信息中心之类任何地方使用的检索系统。传送装置除了用于传送的有线或无线通信装置以外，还可包括CD-ROM和DVD之类的存储装置。通过上述配置，可以容易地使用很准确的地图数据。

在上述结构情况下，本发明可以具有一个特征：由图像数据采集装置采集的图像数据是由人造卫星捕获的卫星图像数据。

按照上述配置，能经常得到图像数据，且能得到最新的道路数据。因此，能用要求的计时容易而准确地更新地图数据。

本发明还致力于一种数字地图数据处理方法，该方法包括：一个图像数据采集步骤，它得到从高观看点捕获的地面图像数据；一个图像处理步骤，它把图像数据变换成基本上直接从上面观看的垂直图像数据；一个数据提取步骤，它根据垂直图像数据提取地面道路网数据；一个数据转换步骤，它把道路网数据转换成一种相当于预定数字道路地图的数据格式；和一个地图生成步骤，它通过把转换后的道路网数据重迭在预定数字道路地图上，生成数字垂直地图数据。

本发明还致力于一种媒体，在媒体上记录用于生成数字垂直图像数据的生成软件，其特征在于生成软件是在计算机上执行的，并且包括：一个处理程序块，它把从高观看点捕获的地面图像数据转换成基本上直接从上面观看的垂直图像数据；一个提取程序块，它根据垂直图像数据提取地面道路网数据；一个数据转换程序块。它把道路网数据转换成一个相当于预定数字道路地图的数据格式；和一个生成程序块，它通过把转换后的道路网数据重迭在预定的数字道路地图上，生成数字垂直地图数据。

本发明还致力于一种数字地图数据处理设备，该设备包括：数据采集装置，它得到根据从高观看点拍摄的地面图像数据生成的数字垂直图像数据；写装置，它把所采集的数字垂直图像数据写入与导航系统有关的地图存储装置；和控制装置，它根据写入的数字垂直图像数据控制导航系统。

数据采集装置还可包括读装置，它读取来自有线或无线通信装置的数据，或来自CD-ROM或DVD之类的存储装置的数据。按照上述的配置，根据由图像数据提取的道路网数据生成的地图是处于垂直投影状态的和基本直接从上面观看的，具有相当于实际纬度和经度的道路形式，和在不移动情况下重迭的各种类型的信息。这样，地图很准，且能很准地控制导航。

在上述结构中，本发明可具有一种特征：控制装置也控制一个车载的行驶控制装置。

行驶控制设备可以包括例如：加速控制，换档控制，刹车控制，暂停控制，驱动轮控制和操纵轮控制设备。数字垂直地图数据除了经纬度数据以外，还可包括高度数据，从而可准确地计算道路的倾角和弯道的曲率半径。例如，可以按照适当的控制量用适当的计时，在弯道和上山或下山坡道的前面，作出用于减速的换档控制和加速控制。这样，车辆的控制能按地形调整。

本发明还致力于数字地图数据处理方法，该方法包括采集步骤，用它得到根据从高观看点拍摄的地面图像数据生成的数字垂直图像；写步骤，用它把所采集的数字垂直图像数据写入与导航系统有关的地图存储装置；和控制步骤，根据写入的数字垂直图像数据用它控制导航系统。

在上述结构中，本发明可具有一个特征：控制步骤也控制一个车载的行驶控制装置。

图1是原理图，根据本发明的实施例说明数字地图数据处理器的总结构；

图2是示意图，根据本发明的实施例说明用数字地图数据处理器生成数字垂直地图数据的原理；

图3是流程图，根据本发明的实施例说明用数字地图数据处理器生成数字垂直地图数据的过程；

图4是说明图，根据本发明的实施例说明用数字地图数据处理器生成数字垂直地图数据的结构；

图5是结构块图，根据本发明的实施例说明关于数字图像数据处理器的数据提取段的结构；

图6是说明图，说明在根据本发明的实施例的数字垂直地图数据与常规地图数据之间的差别；

图7是说明图，根据本发明的实施例说明基于数字垂直地图数据的模拟图像的实例；

图8是结构块图，根据本发明的实施例说明车载的数字地图数据处理器的结构；

图9是说明图，根据本发明的实施例说明数字垂直地图数据的应用实例；和

图10是说明图，根据本发明的实施例说明用于生成数字垂直地图数据的软件的应用实例。

下面参照附图描述本发明的一个优选实施例。

图1是原理图，说明本实施例的数字地图数据处理设备(以下简称处理器)的总结构。处理器主要包括一个地图图像处理站16，它通过一个用作图像数据采集装置的卫星通信站14采集地面卫星图像数据，该采集装置用于相继地接收从成像装置发送的图像数据，当卫星12或绕地球轨道飞行的类似飞行器之类的成像装置以预定的高度在地面上飞行时，它就捕捉地面的图像。通过有线或无线通信装置或CD-ROM或DVD之类的任何存储媒体，把由地图图像处理站16生成的图像数据传送到一个用户的车辆18，该用户是正在使用有着各种地图使用应用软件(例如检索系统)的地图或处理设备(例如计算机)的。

地图图像处理站16包括一个图像处理部分(图像处理装置)20，它对通过卫星通信站14得到的卫星图像进行处理；一个数据提取部分(数据提取装置)22，它从转换后的垂直图像，例如道路和设施的形状和涉及道路的地形的三维信息，提取所需的道路网数据；和一个数据转换部分(数据转换装置)24，它把所提取的道路网数据转换成一种相当于预定数字道路地图的数据格式。数据转换部分24转换具有基本信息(例如链接信息)的道路网数据，使道路网数据涉及现有的数字道路地图。地图图像处理部分16还具有一个地图生成部分(地图生成装置)28，它把从一个具有现有地图数据(例如地点名称、道路名称、交叉路口名称、各种交通管制信息、关于沿途建筑物信息等)的地图数据库26得到的属性数据等，重迭到转换后的道路网数据上，以生成数字垂直地图数据；和一个传送部分(传送装置)30，它把生成后的数字垂直地图数据传送到用户，即车辆18。

垂直图像处理是下述的处理：它对取自多个角度的一个区或相同区的卫星图像(地面图像数据)进行图像处理，以便把地面状态转换成基本上直接从上面观看的状态。当拍摄一个大区的照片时，有小拍摄角度的拍摄区的周边指示一种倾斜地观看的状态，从而地面上的道路、建筑物、地形等是变形的。但垂直图像处理能使整个拍摄区具有一种直接从上面拍摄的状态，从而地面上的道路、建筑物、地形等不变形，且具有和实际形式相同的形式。基本上直接从上面观看的状态不一定意味着完全垂直于地面，而只是意味着一种程度：在一个平面上给出地面上的道路和建筑物。

除了图1外，参照图2的示意图和图3的流程图，描述在地图图像处理站16内生成数字垂直地图数据的过程。首先，地图图像处理站16的图像处理部分20使用通信装置(无线或有线的)，得到一个由卫星通信站14采集的景物区的卫星图像(S100)。在此得到的卫星图像数据包括如上所述的从多个角度捕捉的一个区中的多个图像。一般说来，绕地球轨道运动的人造卫星会周期地通过同一轨道。为了从多个角度(例如，相对于到地面的垂线成±27°)拍摄同一地点的照片，图像处理部分20能够产生取自至少两个方向的同一地点的所谓立体照片。地图图像处理站16还可判断是否已经得到用于生成一个地图的预定区的图像数据(S101)，并且当已经得到期望的图像数据时，开始校正每个图像数据(M200)。首先，为亮度和饱和度校正所得图像数据(S102)。一般说来，人造卫星从日本北部到南部飞行约3分钟，并且由于时间滞后或取决于反射光角度的饱和度的变化而产生一种阴影。因此，实现校正，使亮度和颜色达到预定的水平，从而校正成人类友好图像。

然后，校正照相图像位置(S103)。进行这种校正，以校正由人造卫星在照相时间处理的数据，例如，根据人造卫星在照相时间的位置数据、照相角度数据等实现图像数据的校正，为了在照相范围内确定用作数据等的区域位置校正而实现图像数据的校正，和为了把图像数据和位置与角度数据联系起来而实现的校正。然后，实现匹配校正，以匹配地面参考点和图像数据上的参考点(S104)。在地球上的给定位置(有指定纬度和经度的地方)，确定地面参考点。例如，当整个日本被定为地图上示出的一个区时，就在总计200个左右的各点确定上述的参考点。借助在上述步骤(S103)和(S104)中实现的校正，地图图像处理站16能识别由人造卫星按照一系列连续数据任意地得到的图像数据。

然后，使图像数据(立体照相)经受垂直图像处理，以便把图像数据转换成一种其地面是直接从上面成像的状态。因为垂直图像处理是以用作基本数据的立体照相图像进行的，就能用三角网技术等得到各点的高度信息。结果，把图像数据转换成一种平面视图形式，并且在没有畸变的情况下示出图像数据上给定位置的道路、建筑物和地形。此外，给出各点的高度信息，使图像数据上各点的道路、建筑物和地形变成立体照相数据(S105)。

生成具有图像数据的DTM(数字拓扑模型)数据库(S106)，该图像数据具有涉及数值数据的经纬度和高度。DTM数据库是一个矩阵数据库，它具有图像数据上的5米间隔的网格，和涉及图像数据的经纬度和高度数据的各交叉点。此外，生成全景清晰的1米图像(S107)。一般说来，以各种频率拍摄卫星图像。例如，使用一种具有1米分辨率的单色近红外线胶片或一种具有4米分辨率的彩色胶片。因此，通过把这些胶片的优点结合起来，构成一种具有1米分辨率的彩色照片。通过在下文描述的比较部分中比较经历一段预定时间后的两个DTM数据，能识别建筑物高度和地形高度上的变化。同样，有可能通过比较在经历一段预定时间后的两个全景清晰的1米图像，识别道路和建筑物的新架设、修理、拆除等；并且通过自动地识别变更量，自动地更新一个最后生成的数字垂直地图。一个基于上述垂直图像的数据库具有1米的水平精度和1.5米的垂直精度。因此，通过分析转换后的垂直图像，能识别图像上的尺寸，例如道路宽度等，并且能够使用该尺寸在下述的生成略图中决定每个结构线的厚度。

适合于这点的数据是带形的数据，具有根据卫星图像生成的预定摄影宽度。然后连接各带形正交处理数据，以生成一个正交无缝隙镶嵌(S108)。在这时，各带形正交处理数据具有5米间隔的网格数据(经纬度和高度)，借此得到所期望无缝隙区的垂直图像数据(M201)。

按如上所述完成基于卫星图像的图像处理的第一半。然后，数据提取部分22根据生成的垂直图像数据提取道路网数据。尤其是，生成一个略图(S109，M202)。为了生成略图，把现有的地图数据变成垂直图像数据，并且提取垂直图像数据上的道路和关于道路的立体照像信息(道路网数据)。道路网数据除了道路数据以外，还包括例如地形、设施外观和其他数据。在这一点上，结合道路识别垂直图像数据上的像素的连续性，并且考虑到现有地图数据中未包括的新建、改建或改变的道路，以配置略图。换句话说，即使所参考的现有地图数据精度低，也能够接收那些已经准确识别实际道路和与道路相关的信息的垂直图像数据，以迅速提取道路网数据。

所生成的略图包括经纬度和高度数据，从而数据转换部分24根据在生成略图中识别的道路形式进行道路连接点的分隔，并且计算用于各道路连接点的基本道路数据(S110，M203)。基本道路数据可以包括例如连接点信息(从连接点到连接点的距离，坡度，弯道曲率半径等)，道路结构等。还保持业已得到的道路宽度、高度等，用作基本道路数据。根据基本道路数据，能顺利地进行下文描述的导航。能根据DTM5米网格数据，计算连接点信息。因此，从连接点到连接点的距离、坡度、弯道的曲率半径能够基本上相同于实际的形式，当进行要在下文描述的图像模拟时，能够构成实际的图像。

然后判断是否采集基本道路数据(S111)。当判断业已采集该数据时，地图生成部分28参考已知的数据库26，以便把属性数据覆盖到略图上，从而生成一个数字垂直地图(S112，M204)属性数据是从能按需要更新的已知数据库得到的信息，包括道路的类型(例如高速公路，一般道路，收费公路，国家级公路，县级公路，市政公路，私营公路)，路号，公路经营管理者类型(国营，地方国营等)，行政区类型，交通管制(速度限制，单向行驶，非停放区等)，地点名称，交叉路口名称，流行的公路名称，各种路标，和其他数据。如果需要，可以覆盖一个涉及道路，尤其是背景数据的立体图。背景数据包括例如河流系统数据(河、湖、池等)，铁路位置数据(路线位置，车站位置等)，设施位置数据，设施形式数据等。通过覆盖上述的背景数据，能够生成一个很接近实际景物和环境的地图。对每种类型分级其属性数据，以希望通过转换格式而只覆盖所需的信息，从而和要用的应用符合(S113，M205)。例如，该数据可以具有关于只带有其他设施信息和被省略的类似信息的道路的信息，或只涉及主要城市郊区(例如10公里半径)和限于只说明道路信息的其他地区的被添加到道路信息上的设施信息。图4说明含有基本道路数据、属性数据和背景数据的数据结构。这样，数字垂直地图经受取决于使用的应用的格式转换，从而能够有效地处理该应用。

通过传送部分30把其格式被转换的数字垂直地图传送到车辆18，或记录到CD-ROM之类的存储媒体上，再传送到车辆18上。

对于要通过各种应用有效地使用的上述数据垂直图像数据，期望经常(例如每几个月一次)校正其数据。在这种情况下，重新生成全部数字垂直图像数据是低效的。因此，期望检测数据的变化，并且只校正和更新变化后的部分。

图5是方块图，说明数据变化部分的检测。在数据提取部分中有一个存储器32，用于把早先的垂直图像数据和最新的垂直图像数据存储在一起。存储器32可以存储处于DTM5米网格数据状态或全景清晰的1米图像状态的垂直图像数据。当把新的垂直图像数据输入到存储器32时，就把新的垂直图像数据和以前存储在存储器32中的老垂直图像数据输入到比较部分(比较装置)34。比较部分34进行新老垂直图像数据的对应比较和重迭比较，以得到新老数据之间的变化的数据。略图生成部分36生成涉及变化部分采集数据的部分略图(M206)，并且数据转换部分24计算关于部分略图的基本道路数据，和转换成相当于数字道路地图的数据，以将它供给地图生成部分28。地图生成部分28根据基于变化部分数据生成的数据，校正以前生成数字垂直地图的相应部分，以反映最新图像数据的信息。换句话说，新老垂直图像数据中的未变部分，即随时间过去而变的道路形式、建筑物和地形中的未变部分，能够在处理中略去，从而能减轻处理的负担，且能迅速地更新数据。

当传送部分30传送数字垂直图像数据时，只传送那些根据变化部分数据形成的变化部分的数字垂直图像数据(部分数据)，并且更新以前由接收侧(例如车辆18)接收的数字垂直图像数据(通用数据)。这样，数据传送量明显减小，且能降低传送成本。

按如上所述生成的数字垂直图像基于基本上从上面观看的图像数据，从而道路形式和涉及道路形式的立体照相信息(例如地形，设施外观点)不会畸变。结果，能够准确地得到各个用于计算路线的道路连接点的距离，道路坡度，弯道曲率半径等。因为道路形式等不畸变，故能在最佳位置上覆盖与道路相连系的以前生成的地点名称数据，限定数据等。尤其是，根据图6(a)所示的常规方法，当地面具有高度差别时，以地面上基本相等的距离d表示的标记a1至ai的位置，按照相机出射点(摄影角)的位置而移动到图像数据上，并且相当于标记a1至ai的标记b1至bi的间距被不均匀地指示。结果，当作为已知数据的属性数据被覆盖到图像数据上时，就产生位移，从而不能按照地图作出校正指示。特别是，当存在高度差别时，标记b1至bi之间的间距的不均匀性就显得突出。此外，还不能作出完善的路线计算(例如收费公路优先检索，成本优先检索等)，该计算是导航、路线制导(避免交通拥挤、避免交通管制等)、警告控制(弯道警示、上山和下山坡道警示等)的重要功能。

另一方面，通过进行如图6(b)所示的垂直图像处理，使各标记a1至ai处于一种基本上直接从上面观看的状态，和使标记c1至ci处于一种下述状态：它们基本保持地面上的相等间距(由于地面上的高度差而有轻微的位移；d(1-cosθ))，并且被指示在垂直图像数据上。结果，当作为已知数据的属性数据被覆盖时，就能在没有位移的情况下作出准确的地图显示，和能很准确地进行上述的导航功能。

通过使用没有图像畸变的垂直图像，能够进行期望位置的图像模拟。垂直图像具有各位置的纬度数据，经度数据和高度数据，从而还能识别地面上建筑物的大小、高度等。通过把这样的数据重迭到一个由卫星得到的立体照片上，能够按图7所示合成一个模拟图像，该图像是从与车辆司机相同的出射点位置观看的(M207，M208)。还能通过把模拟图像和要在下文描述的导航系统的路线制导功能结合起来，重迭制导箭头38，且能作出良好的导航显示。通过有线或无线通信装置或借助CD-ROM或DVD之类的期望存储媒体，按照与数字垂直图像数据相同的方式，把所生成的图像模拟传送到那些使用具有各种地图使用应用软件的地图或处理设备(计算机等)的用户车辆18。

图8是具有数字地图数据处理器的导航设备的结构块图，在要提供数字垂直地图数据的车辆上安装该处理器。装在车辆上的数据采集部分40可以是一个接收器，它接收从上述地图图像处理站16(见图1)的传送部分30传送的数字垂直地图数据；或者是一个阅读器，它阅读以CD-ROM或DVD形式提供的数字垂直地图数据。通过一个写部分(写装置)42，把由数据采集部分(数据采集装置)40采集的数字垂直地图数据，写入装在车辆上的地图数据库44中。一个导航控制部分(控制装置)46，能够根据基本道路数据(连接点数据等)、属性数据、背景数据等，以及根据各种类型的数据、用存储于地图数据库44中的数字垂直地图数据处理的经纬度和高度，进行完善的路线计算(例如收费公路优先检索、成本优先检索等)，路线制导(避免交通拥挤、避免交通管制等)，警告控制(弯道警示、上山或下山坡道警示等)，如图9所示。通过显示部分48的可见指示和来自扬声器50的声音，向司机之类的用户提供这种导航控制。在这种情况下，数字垂直地图数据具有准确的道路形式和关于道路的准确立体照相信息，从而能够很准确地进行上述各种导航控制。因为覆盖的属性数据和背景数据完善地符合涉及道路形式的立体照相信息，并且道路准确地一致，所以能够显示与实际道路和库房区相当一致的高质量地图和导航信息。

此外，车辆和每个信息中心能同时得到按如上所述生成的很准确数字垂直地图数据，并且车辆和每个信息中心能进行更重大的通信。尤其是，信息中心(例如交通信息中心，警察当局等)和车辆可共享相同的数字垂直图像数据，并且信息中心能根据最新的准确地图数据向车辆给出准确快速的导向，以避免危险和交通事故。因为车辆和各信息系统共享相同的数字垂直地图数据，所以能配置一个可靠的国际通用无线电话求救信号系统。特别是，在事故或紧急等情况下，能迅速地向现场派遣救援车辆，因为信息中心和车辆共享同样的很准确地地图数据，能作出正确目的地位置的适当路线和显示和方向的选择。当信息中心从一个行驶车辆接收到关于事故等信息时，能够迅速准确地传送信息，因为车辆和信息中心处于完善的匹配状态。

导航控制部分46与报警控制同步，以向行驶控制部分52提供数字垂直地图数据的基本道路数据之类的信息，从而控制车辆在弯道、上坡、下坡等处的行驶。行驶控制部分52考虑弯道的曲率半径、道路坡度、车道数目、车辆宽度等，调节刹车闸、变速器、暂停、发动机等的控制量和控制时间。数字垂直地图数据具有准确的连接点信息(从连接点到连接点的距离、坡度、弯道曲率半径等)，从而行驶控制部分52能够准确地计算和作出安全而最佳的计时控制。行驶控制部分52除了数字垂直地图数据之外，还得到其他的信息(例如，关于有关车辆的交通状态、周围环境等)，从而能够进行转向角控制和驱动轮控制，还能进行自动驾驶控制。

如图10所示，能够在一个CD-ROM或DVD之类的媒体54中，存储用于生成数字垂直地图数据的软件(用于处理图3流程的软件)，并且能在不通过地图图像处理站16(见图1)的情况下，使用像用户计算机56之类的处理设备执行该软件，以生成上述的数字垂直地图数据。在这种情况下，通过公用线路等从卫星通信站14得到图像数据。软件至少包括一个处理程序块，它把从高处拍摄的和通过公用线路等得到的地面图像数据转换成基本上直接从上面观看的垂直图像数据；一个提取程序块，它根据垂直图像数据提取地面道路网数据；一个数据转换程序块，它把道路网数据转换成相当于预定数字道路地图的数据格式；和一个生成程序块，它通过把转换后的道路网数据覆盖到预定的数字道路地图上，生成数字垂直地图数据。这个软件能够用期望的时间和在期望的地点生成数字垂直地图数据。

当计算机56是一个车载设备时，能够按照车辆正在行驶的地区直接生成所需地区的数字垂直地图数据；并且通过把一个用于进行像图5比较部分一样的处理的程序块添加到上述软件中，就能够容易地根据变化部分数据，更新数字垂直地图数据。此外，若添加一个进行图2所示图像模拟的程序块，则有利于生成用户期望位置或出射点的模拟图像。

虽然参照用作基本数据的卫星捕捉立体图像数据描述了本实施例的示范性配置，但能用相同的方式处理任何从高观看点拍摄的立体图像，且能得到相同的效果。同样，覆盖在略图上的属性数据等也不限于本实施例中指示的那些数据，能按要求覆盖道路和涉及道路的数据，且能生成期望的数字垂直地图数据。

根据本发明，能够容易和经常地得到的图像数据，能够用来生成准确的道路地图数据，并且所生成的数据能够有效地用来进行很准确的导航和车辆控制。

如上所述，根据本发明的数字地图数据处理设备和数字地图数据处理方法可用来生成一个准确的道路地图，并且特别能用于根据生成的道路地图导航和控制行驶中的车辆。

Claims (10)

1．一种数字地图数据处理设备，包括：

图像数据采集装置，它得到从高观看点捕捉的地面图像数据；

图像处理装置，它把图像数据转换成基本上直接从上面观看的垂直图像数据；

数据提取装置，它根据垂直图像数据，提取地面的道路网数据；

数据转换装置，它把道路网数据转换成一种相当于预定数字道路地图的数据格式；和

地图生成装置，它通过把转换后的道路网数据覆盖在预定的数字道路地图上，生成数字垂直地图数据。

2．根据权利要求1的数字地图数据处理设备，其中：

数据提取装置包括比较装置，它把在第一时间转换的第一垂直图像装置和在第二时间转换的第二垂直图像装置比较，以得到其间的变化部分的数据；和

地图生成装置，它根据变化部分的数据，校正数字垂直地图数据。

3．根据权利要求1或2的数字地图数据处理设备，还包括传送装置，它把所生成的数字垂直地图数据传送到一个外部地图数据处理系统。

4．根据权利要求1的数字地图数据处理设备，其中：由图像数据采集装置采集的图像数据是由卫星捕捉的卫星图像数据。

5．一种数字地图数据处理方法，包括下述步骤：

一个图像数据采集步骤，它得到从高观看点捕捉的地面图像数据；

一个图像处理步骤，它把图像数据转换成基本上直接从上面观看的垂直图像数据；

一个数据提取步骤，它根据垂直图像数据，提取地面的道路网数据；

一个数据转换步骤，它把道路网数据转换成一种相当于预定数字道路地图的数据格式；和

一个地图生成步骤，它通过把转换后的道路网数据覆盖在预定的数字道路地图上，生成数字垂直地图数据。

6．一种在其上记录用于生成数字垂直地图数据的生成软件的媒体，其特征在于：

生成软件是在计算机上执行的，并且包括：

一个处理程序块，它把从高观看点捕捉的地面图像数据转换成基本上直接从上面观看的垂直图像数据；

一个提取程序块，它根据垂直图像数据，提取地面的道路网数据；

一个数据转换程序块，它把道路网数据转换成相当于预定数字道路地图的数据格式；和

一个生成模块，它通过把所转换的道路网数据覆盖在预定数字道路地图上，生成数字垂直地图数据。

7．一种数字地图数据处理设备，包括：

数据采集装置，它得到数字垂直地图数据，该数据是根据从高观看点拍摄的地面图像数据生成的；

写装置，它把所采集的数字垂直地图数据写入涉及导航系统的地图存储装置；和

控制装置，它根据写入的数字垂直地图数据，控制导航系统。

8．根据权利要求7的数字地图数据处理设备，其中：控制装置还控制一个车载的行驶控制设备。

9．一种数字地图数据处理方法，包括下述步骤：

一个采集步骤，它得到数字垂直地图数据，该数据是根据从高观看点拍摄的地面图像数据生成的；

一个写步骤，它把所采集的数字垂直地图写入涉及导航系统的地图存储装置；和

一个控制步骤，它根据写入的数字垂直地图数据，控制导航系统。

10．根据权利要求9的数字地图数据处理方法，其中：控制步骤还控制一个车载的行驶控制设备。

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