CN101046378A - 移动使用设备的视觉定位***、方法及定位服务器 - Google Patents

移动使用设备的视觉定位***、方法及定位服务器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种移动使用设备的视觉定位***、方法及定位服务器，用以定位具有相机的移动使用设备。该方法包含接收由在该位置中的该移动使用设备的相机所拍摄的包含至少一视觉线索的静态照片；根据储存视觉线索的预定数据集的数据库辨识包含于该静态照片中的该视觉线索；以及根据该静态照片以及所辨识出来的视觉线索的该数据集计算该位置。每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位。本发明所提供的移动使用设备的视觉定位***、方法及定位服务器，可使用于视觉定位***中而无需额外的硬件以及软件来解析卫星信号，且不需要包含公众地面移动网络。

Description

移动使用设备的视觉定位***、方法及定位服务器
技术领域
本发明涉及定位，尤其是一种移动设备的视觉定位的***与方法。
背景技术
现今移动使用设备，如智能型手机以及个人数字助理(PDA)，通常具有三种功能，包含摄影、电信以及有限的计算能力。传统移动使用设备可具备两种定位机制。第一种独立定位的方法是附加卫星定位接收器以独立地解析此使用设备的位置。第二种方法仰赖基站的加值核心网络所执行的移动使用设备的射频三角定位法。
第一种方法需要额外的天线以及专门的处理模块来分析卫星信号。额外的天线以及专门的处理模块的体积对于移动使用设备而言是极大的负担。另外，由于移动使用设备的小型尺寸，其本身电信天线的传送会严重影响到附近的另一个***天线。在都市环境中，小卫星天线难以同时追踪来自各个卫星的多个信号。多路径作用的反射与偏向可能严重地不利于卫星信号的分析的精确度以及取得的时间。最关键的问题发生在室内的环境中，其需要非常高的信噪比以取得来自多个卫星的信号。
针对第二种方法，此种定位服务需要公众地面移动网络(Public Land Mobile Network，PLMN)的智能型网络(Intelligent Network，IN)架构，其在GSM/3GPP标准中通常称为移动适应***(Location Base Service，LBS)。依据基站安装的网络拓朴，智能型网络的移动适应***可提供各种精确度的位置。一般的粗粒度位置是以100×100公尺的格栅界定。精粒度位置可以25×25公尺的格栅通报，其与美国全球定位***的民用定位信号的精确度相当。惟，此移动适应***与公众地面移动网络密切关联，因为移动使用设备无线电信号的三角定位法要求来自多个基站的正确且同步化的报告。并且，于都市环境中，三角定位法亦受到多路径作用的反射与偏向的不利影响。
因此，于移动使用设备上需要具有精确定位机制而无需额外的天线以及专门的处理模块。此外，于移动使用设备上另需要具有精确的定位机制而无需专门的公众地面移动网络的支持架构。
发明内容
因此，根据上述的总结，从后续的说明以及所附的权利要求书连同附图，此发明的目的、特征以及优点将对本领域技术人员而言变得很明显。
此发明提供用以定位具有相机的移动使用设备的视觉定位***、服务器以及方法，以防止上述的缺点。
在一实施例中，本发明提供一种移动使用设备的视觉定位***，用于定位具有相机的移动使用设备的一位置。该***包含多个视觉线索以及定位服务器。每一个视觉线索具有预定的数据集，每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位。定位服务器是组态成接收至少一静态照片，其包含至少一视觉线索，由该移动使用设备拍摄以通报该位置。该定位服务器进一步包含组态成储存该多个视觉线索的该数据集的数据库；组态成根据储存于该数据库中的该数据集辨识以及识别包含于该静态照片中的该视觉线索的辨识单元；组态成根据由该辨识单元所辨识出来的视觉线索的该数据集计算该移动使用设备的该位置的计算单元。
在一实施例中，本发明另提供一种移动使用设备的定位服务器，用于定位具有相机的移动使用设备的位置。该服务器包含数据库、辨识单元以及计算单元。数据库是组态成储存多个视觉线索的数据集。每一个视觉线索具有预定的数据集，每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位。辨识单元是组态成根据储存于该数据库中的该数据集辨识以及识别包含于该静态照片中的该视觉线索。由该移动使用设备拍摄该接收到的静态照片以通报该位置。计算单元是组态成根据由该辨识单元所辨识出来的视觉线索的该数据集计算该移动使用设备的该位置。
在一实施例中，本发明还提供一种移动使用设备的视觉定位方法，用于定位具有相机的移动使用设备的位置。该方法包含接收由在该位置中的该移动使用设备的相机所拍摄的包含至少一视觉线索的静态照片；根据储存视觉线索的预定数据集的数据库辨识包含于该静态照片中的该视觉线索，其中每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位；以及根据该静态照片以及所辨识出来的视觉线索的该数据集计算该位置。每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位。
本发明所提供的移动使用设备的视觉定位***、方法及定位服务器，可使用于视觉定位***中而无需额外的硬件以及软件来解析卫星信号，且不需要包含专门的公众地面移动网络的射频三角定位。
附图说明
图1是显示用于计算距离与观看角度的传统的方法；
图2为根据本发明的一实施例的视觉定位***的方块图；
图3为根据本发明的一实施例的程序迭代的流程图；
图4为根据本发明的一实施例的完整流程图。
具体实施方式
将通过下列实施例描述本发明。然而应可了解到下列实施例并非绝对为本发明的限制，而是本发明的典型的实施。
在概述本发明的各种态样之后，将详细参照如图中所示的本发明的叙述。虽连同这些图描述本发明，绝无意图限制本发明至在此发明的实施例。相反地，所有替代、变更以及等效者应落在由所附的权利要求书所界定的本发明的精神与范畴内。
应注意到在此呈现的图示仅供图解本发明的实施例的特定特征与态样。从在此提供的叙述可理解得到实现多种替代实施例与实施而不悖离本发明的精神与范畴。
亦应注意到在此呈现的图示并非按比例绘制。某些构件的比例并非与其他构件的比例成正比，以提供详尽的描述以及强调本发明。
数字相机逐渐变成移动使用设备的基本整合的一部分。在近两年来，内嵌于主流移动使用设备的数字相机的像素元件的数量从少于30万冲过2百万。此外，大部分的内嵌相机具有电子自动对焦的能力，少数几种具有机械自动对焦的功能。诸如光圈、快门速度、镜头等等的摄影信息可与文件一起电子式记述与记录下来。例如，可交换影像文件格式(EXIF)是一种业界的标准，其为由日本电子与信息技术工业协会(JEITA)创造的相机的设计规则文件(DCF)标准的一部分，以促进影像装置之间的可交互运作性，并由各种供应商实施，以记述此类摄影的信息。除了静态照片外，内嵌的数字相机子***亦能够以诸如.3GP以及.MP4的常见的格式记录视频片段。由于摄影子***是整合到整个移动使用设备，可由移动使用设备记录并处理静态或视频片段。再者，可透过诸如多媒体信息服务(MMS)及/或GPRS的一些通讯协议而将静态或视频片段传递至连接至公众地面移动网络的其他运算装置。
请参考图1，其是显示用于计算距离与观看角度的传统方法。针对一给定的视觉线索110，此视觉线索110的静态照片122及/或视频片段124(未图示)可透露出视觉线索110以及静物摄影机120之间的距离，若知道镜头的信息以及此视觉线索110的尺寸、形状与方位。
本领域普通技术人员可轻易了解到可从视频片段124在各种时间框中撷取多个静态照片122。通常记录下来的视频片段已经过压缩，取决于视频片段124的格式，如何从视频片段选择适当的静态照片122并非本发明所关注的重点。
再者，撷取静态照片122中的信息的影像处理技术可分成三个等级。最简单的等级通常称为光学字辨识(Optical CharacterRecognition，ORC)，第二个等级是较为复杂的针对单纯的影像作图形辨识，第三个等级则涉及针对时间差异的影像信息而进行的三维物体辨识与模型化。本领域普通技术人员可轻易了解到所有这些技术全部都可用来从静态照片122或视频片段124提炼信息。
请参照图2，其为根据本发明的一实施例的视觉定位***200。视觉定位***200包含至少一已知的视觉线索210、移动使用设备220、公众地面移动网络230以及定位服务器240。针对每一个视觉线索210，会有关联的实体数据集储存于定位服务器240中。关联的数据集可包含视觉线索210本身的尺寸、形状与方位以及安装场地的确切的位置，如海拔、经度以及纬度。视觉线索210的定位数据与包含于此视觉定位***200中的坐标***有关。于一实施例中，坐标***可为全球定位***的坐标***。本领域普通技术人员可轻易了解到不同地理坐标***之间的映照为公知技术并不包含于此发明中。
于此视觉定位***200中，每一个视觉线索210的尺寸、形状以及方位可为不同，以帮助此视觉定位***200更容易地辨别每一个视觉线索210。于一实施例中，可刻意地制造并安装视觉线索210。或者于另一实施例中，众所周知的地标可作为视觉线索210。于都市的环境中，如巴黎的艾菲尔铁塔以及吉隆坡的双子星塔的具有广大视觉范围的大且高的地标，颇适合作为视觉线索210。然而，对于某些具有对称形状的地标，如台北的101大楼，则仅限于计算地标以及移动使用设备220之间的距离。
于一实施例中，关联的数据集亦可包含于各种照明条件下对应视觉线索210的照明图形。例如，有名地标的照明在晚上与白天的样子非常不一样。处理照明图案可帮助增进正确的辨识率以及视觉线索210估计的范围与角度的精确度。
具有数字相机222的移动使用设备220是连接至公众地面移动网络230，使得移动使用设备220可与定位服务器240通讯。于一实施例中，移动使用设备220以及定位服务器240之间的互联信道协议可为但不限于SMS、MMS或GPRS，使移动使用设备220可发送静态照片或动态片段以及摄影信息至定位服务器240。此外，只要移动使用设备220可与定位服务器240联系，本发明不需要包含公众地面移动网络230。于此发明中，公众地面移动网络230可实施为但不限于GSM、EDGE、WCDMA、CDMA、CDMA2000、地面中继无线***(TETRA)或任何其他中继无线网络。
定位服务器240可包含网络接口242、视觉线索辨识单元244、视觉线索数据库246以及计算单元248。网络接口242是组态成连接至少一公众地面移动网络230以与移动使用设备220通讯。视觉线索辨识单元244是组态成从由移动使用设备220发送而接收到的静态照片或动态片段取得影像的视觉线索。视觉线索数据库246是组态成储存此视觉定位***200中的每一个视觉线索210的数据集。最后，计算单元248是组态成根据视觉线索数据库246提供的视觉线索数据集以及移动使用设备220提供的摄影信息而计算移动使用设备220的位置。
于一实施例中，依据连接至定位服务器240的公众地面移动网络230的规格或标准，公众地面移动网络230可提供进一步的信息，其包含但不限于移动使用设备220的设备编号、电话号码、使用者的身份、公众地面移动网络230本身的身份以及甚至与移动使用设备220通讯的基站编号。定位服务器240可使用这些信息来帮助移动使用设备220的定位。
请参照图3，其为根据本发明的一实施例的流程图的一迭代300。于接收步骤310中，定位服务器240从移动使用设备220透过网络接口242以及公众地面移动网络230接收至少一影像视觉线索的静态照片或动态片段以及其摄影信息。接着，于辨识步骤320中由视觉线索辨识单元244自静态照片或动态片段辨识影像的视觉线索。于非必须步骤322中，由于辨识步骤320须作为数不少的比对，网络接口242可告知视觉线索辨识单元244由公众地面移动网络230所提供的信息以限制视觉线索210的搜寻范围。一旦视觉线索辨识单元244辨别出影像视觉线索，于后续步骤330中，被辨识出来的视觉线索210的对应的数据集可由视觉线索数据库246提供至计算单元248。结合数据集以及摄影信息，于计算步骤340中计算单元248可判定出估计的位置。在接续的判断步骤350中，任何另外的静态照片或被要求处理的片段是已确定的。在实施例中，判断步骤350更包含位置准确性分析。如果此一被要求的准确性是已通过上述步骤达成，则结束此一流程，否则便回到接收步骤310重新开始。
请参照图4，其为根据本发明的一实施例的完整流程图。于余留信息检验步骤410中，定位服务器240检查是否在相同的位置中仍有未被计算的由移动使用设备220的数字相机222所照到的视觉线索的静态照片或动态片段。若是，则流程进至图3中所示的迭代300以取得估计的位置。否则，流程将进至总结步骤420以平均来自所有影像视觉线索的静态照片或动态判断的所有估计的位置，以获得最佳的一个估计。于此流程400中，每一个迭代300是处理对不同视觉线索210拍到的静态照片或动态片段。
于一实施例中，移动使用设备220可包含另一移动视觉线索辨识单元224(未图示)，其用以在即时或接近即时的预览期间辨别视觉线索210。此外，移动视觉线索辨识单元224可与视觉线索数据库246联系以获取辨识用的视觉线索数据集。于另一替代例中，移动视觉线索辨识单元224可快取或储存视觉线索数据库246中的一些或所有的视觉线索数据集以供辨识。于即时或接近即时的预览期间，通过移动视觉线索辨识单元224摄影子***可指示是否至少一视觉线索210出现在预览窗或显示器之中。
于一实施例中，由于移动使用设备220的位置有时间记录，移动使用设备220的移动速度或速率可自行计算或由定位服务器240计算出来。
于一实施例中，视觉定位***200可包含耦合至定位服务器240及/或公众地面移动网络230的验证-授权-计帐(AAA)服务器以提供验证、授权以及计帐的功能。
于一实施例中，***可进一步包含拦截模块250(未图示)以拦截从移动使用设备220透过无线或有线通讯传送的任何静态照片或视频片段。拦截到的静态照片或视频片段则由拦截模块250发送至定位服务器240。于另一实施例中，拦截模块250可安装于公众地面移动网络230中以拦截在移动使用设备220以及公众地面移动网络230之间传送的任何静态照片或视频片段。
于一实施例中，视觉线索210可包含人类可读取或机器可读取码。例如，定位服务器240亦可识别地区标志、商标、标识或文字。一旦译码或理解人类可读取或机器可读取码，可更容易帮助限制视觉线索210的搜寻。
因为定位服务器240可与公众地面移动网络230不相依赖，视觉定位***200可不受限于智能网络提供的传统LBS。此外，传统的移动使用设备220，如智能型手机以及PDA，可使用于此视觉定位***200中而无需额外的硬件以及软件来解析卫星信号。
上述说明并非意图为穷举的或将本发明限制在所发明的精确形式。有鉴于上述的教示，可有明显的变更与变化。在这点上，讨论过的实施例是选择并描述以提供本发明的原理以及其实际应用的最佳解释，借此使本领域普通技术人员得利用于各种实施例中的本发明以及以适用于特定希望的用途的各种变更。所有此种变更与变化是在本发明的范围内，其是以所附的权利要求书根据其应法律上与公平上应拥有的宽度加以解读为准。
以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
附图中符号的简单说明如下：
110：视觉线索
120：静物摄影机
122：静态照片
124：视频片段
200：视觉定位***
210：视觉线索
220：移动使用设备
222：数字相机
230：公众地面移动网络(PLMN)
240：定位服务器
242：网络接口
244：视觉线索辨识单元
246：视觉线索数据库
248：计算单元
250：拦截模块
300：迭代
310：接收步骤
320：辨识步骤
322：非必须步骤
330：后续步骤
340：计算步骤
350：判断步骤
410：检验步骤
420：总结步骤

Claims (10)

1.一种移动使用设备的视觉定位***，用于定位具有相机的移动使用设备的一位置，其特征在于，包含：
多个视觉线索，其中每一个视觉线索具有预定的数据集，每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位；以及
定位服务器，组态成接收由该移动使用设备拍摄以通报该位置的至少一静态照片，其包含至少一视觉线索，其中该定位服务器进一步包含：
数据库，组态成储存该多个视觉线索的该数据集；
辨识单元，组态成根据储存于该数据库中的该数据集，辨识以及识别包含于该静态照片中的该视觉线索；
计算单元，组态成根据由该辨识单元所辨识出来的该视觉线索所对应的该数据集以计算该移动使用设备的该位置。
2.根据权利要求1中所述的移动使用设备的视觉定位***，其特征在于，该定位服务器进一步包含网络接口，用以连接至该移动使用设备的无线网络，并且从该移动使用设备接收该静态照片，其中该定位服务器进一步包含接收由该无线网络提供的信息以减少搜寻该数据库中的该数据集，其中该信息为选自下列参数之一及其任意结合：
该移动使用设备的设备编号；
该移动使用设备的电话号码；
该移动使用设备的使用者身份；
该无线网络的编号；以及
与该移动使用设备通讯的该无线网络的基站编号。
3.一种移动使用设备的定位服务器，用于定位具有相机的移动使用设备的位置，其特征在于，包含：
数据库，组态成储存多个视觉线索的数据集，其中每一个视觉线索具有预定的数据集，每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位；
辨识单元，组态成根据储存于该数据库中的该数据集辨识以及识别包含于该静态照片中的该视觉线索，其中由该移动使用设备拍摄该接收到的静态照片以通报该位置；以及
计算单元，组态成根据由该辨识单元所辨识出来的视觉线索的该数据集计算该移动使用设备的该位置。
4.根据权利要求3所述的移动使用设备的定位服务器，其特征在于，进一步包含网络接口，用以连接附接至该移动使用设备的无线网络，并且从该移动使用设备接收该静态照片，该定位服务器，进一步包含接收由该无线网络提供的信息以减少搜寻该数据库中的该数据集，其中该信息为选自下列参数之一及其任意结合：
该移动使用设备的设备编号；
该移动使用设备的电话号码；
该移动使用设备的使用者身份；
该无线网络编号；以及
与该移动使用设备通讯的该无线网络的基站编号。
5.一种移动使用设备的视觉定位方法，用于定位具有相机的移动使用设备的位置，其特征在于，包含：
接收由在该位置中的该移动使用设备的相机所拍摄的包含至少一视觉线索的静态照片；
根据储存视觉线索的预定数据集的数据库辨识包含于该静态照片中的该视觉线索，其中每一个数据集进一步包含对应的视觉线索的位置、尺寸以及方位；以及
根据该静态照片以及所辨识出来的视觉线索的该数据集计算该位置。
6.根据权利要求5所述的移动使用设备的视觉定位方法，其特征在于，该接收是透过附接至该移动使用设备的无线网络，该视觉定位方法进一步包含接收由该无线网络提供的信息以减少搜寻该数据库中的该数据集，其中该信息为选自下列参数之一及其任意结合：
该移动使用设备的设备编号；
该移动使用设备的电话号码；
该移动使用设备的使用者身份；
该无线网络编号；以及
与该移动使用设备通讯的该无线网络的基站编号。
7.根据权利要求5或6所述的移动使用设备的视觉定位方法，其特征在于，进一步从超过一张的在相同地方拍摄的静态照片计算该位置以增进该位置的精确性，其中每一张静态照片包含不同的视觉线索。
8.根据权利要求5或6所述的移动使用设备的视觉定位方法，其特征在于，进一步包含：
拦截从该移动使用设备传输的任何静态照片或视频片段。
9.根据权利要求5或6所述的移动使用设备的视觉定位方法，其特征在于，进一步包含：
辨识该视觉线索的人类可读取或机器可读取的码。
10.根据权利要求5或6所述的移动使用设备的视觉定位方法，其特征在于，该静态照片包含该计算用的摄影信息。
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