CN1503200A - 提供地理目标立体图像和/或详细信息的装置及其方法 - Google Patents

提供地理目标立体图像和/或详细信息的装置及其方法 Download PDF

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Abstract

一种装置为每条道路采集立体图像，有效地维护所采集的图像文件，并且搜索和提供立体图像以产生更逼真的三维图像。当在产生的三维图像中选择地理目标时，该装置还提供地理目标的详细信息。该装置很容易地找出地理信息的变化，并且可选择地播放在特定区域图像中的感兴趣的事件或者主题。这一装置不仅能够就陌生人访问的一个区域或者一个感兴趣的区域提供大概的图像信息，而且能够通过利用立体匹配读出图像中地理目标的详细信息，提供地理目标的诸如名称、使用情况等等的详细信息。

Description

提供地理目标立体图像和/或详细信息 的装置及其方法
技术领域
本发明涉及一种用于提供地理目标立体图像和/或详细信息的装置及其方法，以及用于记录实施该方法的程序的计算机可读记录介质，特别涉及，用于提供地理目标的立体图像和/或详细信息的这样一种装置及其方法，和用于记录能够实施这一方法的程序的计算机可读记录介质，所述装置可以实现，当用户在他/她的终端上选择其感兴趣的区域时，搜索和提供所选区域立体图像以产生更逼真的三维图像，并且当在所产生的三维图像中选择地理目标时，识别所选地理目标并提供所选地理目标的详细信息。
背景技术
随着终端的广泛应用和第三代无线通信技术的引进，出现了多种多样的利用终端基于定位的服务(LBS)应用***。其中，利用全球定位***(GPS)的地理信息***是最有用处的***之一。地理信息***提供与当前位置或者指定位置有关的静止图像信息或者简单的活动图像信息，也就是，象在图像中的地理目标名字等等的简单信息。在这个***中的图像信息提供方法采用了数字地图上的目标和相应图像文件之间的简单连接，也就是，将地理目标和图像信息一一对应。
然而，在这种传统的方法中，由于地理信息***提供了与当前位置或者指定位置的静止图像或者简单的活动图像信息，所以不能提供三维图像，并且图像文件的数量也会随着与数字地图连接的的地理目标的增加而增加。
而且，在这种传统方法中，由于这种地理信息***仅仅能够提供诸如对应于地理目标的图像信息的简单地理目标信息，所以也不能提供地理目标的详细信息。换句话说，它不能提供详细信息，例如，在建筑以及地理目标群中是否存在任何期望的地理目标。
发明内容
本发明的目的就是提供这样一种装置及其方法，以及用于记录能够实施这一方法的程序的计算机可读记录介质，该装置可以采集每一条道路的立体图像，有效地维护所采集的图像文件，并且搜索和提供立体图像以产生效果更逼真的三维图像。
本发明的另一个目的就是提供这样一种装置及其方法，以及用于记录能够执行这一方法的程序的计算机可读记录介质，该装置可以采集每一条道路的立体图像，有效地维护所采集的图像文件，搜索和提供立体图像以产生效果更逼真的三维图像，并且，当在所产生的三维图像中选择了地理目标时，提供所选地理目标的详细信息。
根据本发明的一个方面，提供一能够提供地理目标的立体图像和/或详细信息的装置，其包括一数据采集单元，用于按照道路名称划分数字地图上的图像采集区域，并且通过利用多个摄像机为各个道路名称采集多个摄像机的内部/外部定位参数和立体图像，并且采集与该立体图像同步的全球定位***(GPS)信息和惯性导航***(INS)信息；一MPEG-7元数据生成单元，通过利用在数据采集单元中采集的数据生成MPE-7元数据；一立体图像与MPEG-7元数据存储单元，用来存储和维护在数据采集单元中采集的立体图像和在MPEG-7元数据生成单元中产生的MPEG-7元数据；以及一图像搜索与提供单元，用于根据来自终端的特定区域立体图像要求，搜索并提供在立体图像和MPEG-7元数据存储单元中存储的立体图像。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于提供用在这样一种装置中的地理图像立体视频和/或详细信息的方法，该装置用于提供地理目标的立体图像和/或详细信息，该方法包括如下步骤：(a)用于按照道路名称划分数字地图上的图像采集区域，并且通过利用多个摄像机为各个道路名称采集多个摄像机的内部/外部定位参数和立体图像，并且采集与该立体图像同步的全球定位***(GPS)信息和惯性导航***(INS)信息；(b)通过利用所采集的立体图像和摄像机内部/外部定向参数，GPS信息和INS信息生成MPEG-7元数据；(c)为各个道路名称存储所采集的立体图像和所生成的MpEG-7元数据；以及(d)根据立体图像要求搜索和提供已经存储的立体图像。
根据本发明的另一个方面，提供了一种计算机可读记录介质，该计算机可读记录介质用于记录在带处理器的可以提供地理目标的立体图像和/或详细信息的装置中执行的程序，该介质的功能为(a)按照道路名称划分数字地图上的图像采集区域，并且通过利用多个摄像机为各个道路名称采集多个摄像机的内部/外部定位参数和立体图像，并且采集与该立体图像同步的全球定位***(GPS)信息和惯性导航***(INS)信息；(b)通过利用所采集的立体图像和摄像机内部/外部定向参数，GPS信息和INS信息生成MPEG-7元数据；(c)为各个道路名称存储所采集的立体图像和所生成的MPEG-7元数据；以及(d)根据立体图像要求搜索和提供已经存储的立体图像。
附图说明
结合附图说明优选实施例，将更加明确本发明的上述以及其它的目的和特征。其中：
图1是根据本发明说明地理目标的立体图像和/或详细信息的提供单元的实施例的结构图；
图2是根据本发明用于地理目标的立体图像和/或详细信息的提供方法中的立体图像采集和维护处理的流程图；
图3是根据本发明用于在地理目标的立体图像和/或详细信息的提供方法中提供所选区域的立体图像的处理流程图；
图4是根据本发明用于地理目标的立体图像和/或详细信息的提供方法中提供地理目标的详细信息的处理流程图；
图5根据本发明提供用于描述在用于地理目标的详细信息的存储单元中的地理目标位置的简图；
图6A和6B是根据本发明的立体图像采集和维护处理的典型图解说明；
图7是根据本发明的用于设置特征点跟踪的搜索屏蔽窗(search mask)和搜索区域的过程的典型图解说明。
具体实施方式
图1显示了根据本发明的地理目标的立体图像和/或详细信息的提供单元的实施例的结构图。
如图1所示，根据本发明用于提供地理目标的立体图像和/或详细信息的装置，包括数据采集单元110，MPEG-7元数据生成单元120，立体图像与MPEG-7元数据存储单元130和立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140。
数据采集单元110采集两个摄像机的内部/外部定位参数，且由两个摄像机采集立体图像，并且采集与该立体图像同步的GPS信息和INS信息。
MPEG-7元数据生成单元120通过利用在数据采集单元110采集的数据生成MPEG-7元数据。
立体图像和MPEG-7元数据存储单元130存储并且维护在数据采集单元110中采集的立体图像和在MPEG-7元数据生成单元120产生的MPEG-7元数据。
立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140根据来自终端160特定区域立体图像要求，搜索在立体图像与MPEG-7元数据存储单元130中存储的立体图像并且将搜索到的立体图像由通信网络传送到终端160。
用于提供地理目标的立体图像和/或详细信息的装置还包括地理信息存储和搜索单元150，用于存储地理目标的详细信息，根据来自终端160的特定地理目标的详细信息要求，搜索特定地理目标的详细信息，并且通过通信网络将搜索到的详细信息提供给终端160。
接下来，对特定实施例的各个单元的进行详细的说明。
数据采集单元110通过利用车载GPS、INS和两个摄像机，采集用于提供地理信息的数据。MPEG-7元数据生成单元120根据各自道路名称所要求的区域生成MPEG-7元数据。所生成的元数据包括GPS信息、INS信息和位置以及具有预定帧间隔(例如，1秒)的两个摄像机的内部/外部定位参数。此外，MPEG-7元数据生成单元120为在图像采集中的条件例如拍摄日期、时间、天气、位置等等产生元数据，并且具有汇总关于所采集的道路上特定事件的信息的功能。例如，MPEG-7元数据生成单元120具有汇总仅仅包括在分叉道路、十字路口或者立交桥的附近区域的帧的功能，或者当有突发事件发生的时候，汇总成仅仅包括突发事故区域的图像的功能。
图6A和6B根据本发明说明了立体图像的采集与维护过程。如图6A和6B所示，由相应的摄像机采集的图像信息被转换成MPEG-7元数据并且存储为’road name_left(or right)camera.mpg7’(road1_camera1.mpg7，road1_camera2.mpg7)(‘道路名称_左(或者右)摄像机.mpg7’(道路1_摄像机1.mpg7，道路1_摄像机2.mpg7))的文件。
把所生成的立体图像和MPEG-7元数据存储在立体图像与MPEG-7元数据存储单元130中。通过立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140搜索立体图像和MPEG-7元数据，把它提供给终端160，并且将其作为用于将当前的图像信息与前一个图像信息进行对比的图像数据，以提供变更搜索的功能。
立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140在立体图像与MPEG-7元数据存储单元130内搜索有关终端160当前位置或者终端160所选位置的图像信息，以便提供给终端160。
另一方面，当用户在终端所生成的三维图像中选择想得到其详细信息的地理目标时，地理信息存储与搜索单元150为所选地理目标搜索详细信息并且将搜索到的信息提供给立体图像和MPEG-7元数据搜索单元140。然后，立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140通过通信网络提供所选择的地理目标的详细信息。当然，详细信息可以在不用通过立体图像和MPEG-7搜索单元140的情况下提供给终端160。
图2是根据本发明用于地理目标的立体图像和/或详细信息的提供方法中的立体图像采集和维护处理的流程图。
首先，在步骤210从数字地图中用各个道路划分用于按各自道路要采集立体图像的区域之后，在步骤220，从数字地图中选择要采集立体图像的道路。接下来，当选择了要采集立体图像的道路时，在步骤230，通过利用汽车采集和记录对应于所选道路的立体图像、GSP/INS信息和摄像机的外部/内部定位参数；并且在步骤240，利用记录的信息生成MPEG-7元数据。这时，相应的道路名称会自动的被指定为采集的图像的文件名称。图6A和6B是根据本发明的立体图像采集和维护处理的典型图解说明。如图6所示，在从数字地图中选择了要采集图像的道路之后，通过利用在所选道路上的汽车中的两个摄像机采集左边和右边的图像，并且分别存储为‘roadname_left(or right)camera.mpg‘(road1_camera1.mpg，road1_camera2.mpg)的文件。通过用道路名称维护图像文件，可以很容易地存取包括在立体图像文件中的区域信息。
图3是根据本发明用于在地理目标的立体图像和/或详细信息提供方法中提供所选区域的立体图像的处理流程图。
首先，在步骤310，当请求用于在GPS中接收的终端当前位置、或者由用户在数字地图中所选择的特定位置的立体图像信息时，在步骤320，立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140搜索包含请求位置信息的图像文件名称，并且确认立体图像文件。紧接着，立体图像的起点帧和最后帧能够通过包括相应位置的道路方向找到。这样做的原因就是为了不是在要求包含在每个图像文件中的整个道路的图像，而是在要求用于来自所选位置相应的道路图像时，用于提供所要求的帧。
这时，确定道路方向的方法如下所述。
首先，在步骤330，从MPEG-7元数据中读出道路起点坐标(X1，Y1)和终点坐标(Xn，Yn)，并且将绝对距离。也就是，X1-Xn的绝对值，与另一个绝对距离，也就是Y1-Yn的绝对值，相比较。当X1-Xn的绝对值比较大时，确定方向为水平的。当Y1-Yn的绝对值比较大的时候，确定方向为垂直的。
接着，为了得到起点帧的信息，每秒钟从对应的MPEG-7元数据中读出摄像机的位置坐标(X，Y)之后，在步骤340，当道路的方向为水平的时，将水平坐标(X坐标)与从终端160接收到的坐标比较，或者当道路的方向为垂直的时，将垂直坐标(Y坐标)与从终端160接收到的坐标比较，以便在步骤350发现起点帧的位置。这时，在步骤360，立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140确认记录在搜索到的立体图像的MPEG-7元数据中的用户特征资料，也就是，用户的终端特性、用户可用频带宽度、所要求的图像事件信息等等。然后，如果必要，立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140重新生成立体图像信息，也就是，在步骤370，当可用频带宽度较窄时，重新调整立体图像尺寸以适合终端的尺寸要求并且降低帧的速率，以便提供立体图像。在步骤380，将所提供的立体图像在具有三维显示功能的终端160上显示。
图4是根据本发明用于地理目标的立体图像和/或详细信息的提供方法中提供地理目标的详细信息的处理实施例的流程图。
如上所述，由立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140提供用户所请求的立体图像，并且用户可以请求得到以三维图像显示的地理目标的详细信息。在此情况下，用户可以用诸如鼠标这样的设备选择以三维图像显示的地理目标。这时，在步骤401，当前显示的图像的名称和帧数n以及所选位置的屏幕坐标被传送到立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140。另一方面，立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140自动跟踪关于被输入屏幕坐标所选特征的特征点。用于跟踪的原因是为了在立体匹配以后增强三维坐标的精确度。
下面描述跟踪特征点的过程。
首先，在步骤402，将由当前显示的图像中所选位置的屏幕坐标确定为图像帧n的特征点。然后，在步骤403，立体图像与MPEG-7元数据搜索单元140在所输入的屏幕坐标特征点的周围设置搜索屏蔽窗(8×8)(见图7)，并且从下一帧n+1中找到与搜索屏蔽窗中的象素具有最大相似度的位置。这里，相似度指在本发明的实施例中在搜索屏蔽窗范围内的象素色值平均值的差别。为了在下一帧n+1中找到特征点，在步骤404，把在前帧n的搜索屏蔽窗的当前位置的周围16×16区域设置为搜索区域(见图7)，在步骤405，在搜索区域中确定与在前帧n的搜索屏蔽窗中的象素具有最大相似度的点。因为在搜索区域中确定的点的相似度比阈值大，也就是在图像中存在特征点，在步骤407，在确定那个点为特征点以后，重复下一帧n+2的特征点跟踪过程。然而，在步骤406，因为在搜索区域中确定的点的相似度比阈值小，也就是在图像中不存在特征点，则终点特征点的跟踪。
完成特征点的跟踪之后，在步骤408，加载相应的立体图像并且通过立体匹配来计算特征点的三维坐标。当汽车向前移动的同时采集图像时，在特征点的追踪完成以后，地理目标被定位在离摄像机最近的距离，并且由于所选地理目标定位在与摄像机比较近的位置，因此减小了计算三维坐标的误差。
一旦通过立体匹配获得地理目标的三维信息，在步骤409，地理信息存储与搜索单元150就搜索包含通过立体匹配计算的三维坐标的地理信息，并且在步骤410，搜索地理目标的详细信息以便提供给终端160。
图5是根据本发明描述在用于地理目标的详细信息的存储单元中的地理目标位置的简图。建筑的三维坐标由建筑底部面的墙角坐标((X1，Y1)，...，(Xn，Yn))和各个墙角高度(H1，H2...，Hn)组成。如果所选择的特征点的坐标(Xi，Yi，Hi)是在建筑物的坐标中或者在来自于建筑物的坐标的阈值范围内，则所选特征点被认为是相应的目标上的点。地理目标的详细信息可以从数字地图中或者利用已经采集的立体图像产生。通过在立体图像上选择两个点来输入地理目标的详细信息，同时生成地理目标的三维信息和存储地理目标的详细信息。利用地理目标的详细信息，用户能够获得详细信息，例如在相应的区域中地理目标的名字、使用情况等等以及相应区域的三维图像，以便提供尽可能最多的地理信息。
如上所述，本发明方法可以通过程序来实现，该程序可以以计算机可读的形式存储在记录介质中，例如CD-ROM、RAM、ROM、软盘、硬盘、磁光盘等等。既使省略了详细的描述，本领域技术人员也可以很容易的实现这个步骤。
如上所述，通过存储和维护所采集的作为MPEG-7元数据的图像信息，本发明能够提供立体图像以及在基于定位服务(LBS)的应用***中所请求的特定区域的图像。而且，通过将一个图像和在相对前者的不同时间采集的另一个图像比较，例如，通过可以比较一个月以前采集的图像和一年以前采集的另一张图像，本发明能够很容易的发现地理信息的变化。
而且，本发明能够在特定区域的图像中选择地播放感兴趣的事件或者主题。例如，当显示特定的道路图像时，可以提供聚焦在分叉道路或者十字路口的图像信息或者汇总立交桥或者交叉口的图像。
而且，本发明的优点还在于不仅能够为陌生人访问的一个区域或者一个感兴趣的区域提供大概的图像信息，而且能够通过利用立体匹配读出基于图像的地理目标的详细信息，提供地理目标的诸如名称，使用情况等等的详细信息。
当已经通过具体实施例对本发明进行展示和说明的时，对本领域普通技术人员来说，可对本发明做出的许多变化和修改而又不脱离如所附权利要求书中限定的本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种用于提供地理目标立体图像和/或详细信息的装置，包括：
数据采集单元，用于按照道路名称划分数字地图上的图像采集区域，并且通过利用多个摄像机为各个道路名称采集多个摄像机的内部/外部定位参数和立体图像，并且采集与该立体图像同步的全球定位***(GPS)信息和惯性导航***(INS)信息；
MPEG-7元数据生成单元，用于通过利用在数据采集单元中采集的数据生成MPEG-7元数据；
立体图像与MPEG-7元数据存储单元，用于存储和维护在数据采集单元中获得的立体图像和在MPEG-7元数据生成单元中生成的MPEG-7元数据；以及
图像搜索与提供单元，用于根据来自终端的对特定区域立体图像的请求而搜索和提供立体图像与MPEG-7元数据存储单元中存储的立体图像。
2.如权利要求1所述的装置，还包括地理信息存储与搜索单元，用于存
储地理目标的详细信息，并且根据从终端发出的地理目标的详细信息的
请求，搜索和提供特定地理目标的详细信息。
3.如权利要求1或者2所述的装置，其中MPEG-7元数据生成单元具有汇总特定主题或者汇总/编辑在图像中的特定事件的功能。
4.一种用于提供地理目标的立体图像和/或详细信息的方法，其用在提供地理目标的立体图像和/或详细信息的装置中，该方法包括步骤：
(a)利用道路名称划分数字地图上的图像采集区域，并且通过利用多个摄像机为各个道路名称采集多个摄像机的内部/外部定位参数和立体图像，并且采集与该立体图像同步的全球定位***(GPS)信息和惯性导航***(INS)信息；
(b)通过利用所采集的立体图像和摄像机的内部/外部定位参数，GPS信息和INS信息生成MPEG-7元数据；
(c)为各个道路名称存储所采集的立体视频和所生成的MPEG-7元数据；以及
(d)根据立体图像的要求搜索和提供已经存储的立体图像。
5.如权利要求4所述的方法，还包括步骤(e)根据对包括在已经提供的立体图像中的地理目标的详细信息的请求，搜索和提供特定地理目标的详细信息。
6.如权利要求5所述的方法，其中步骤(e)包括步骤：
(e1)为每一帧确定由用户在所提供的立体图像的地理目标群中选择的地理目标的特征点；
(e2)确定每一帧中所确定的与摄像机最接近的特征点的图象帧，并且加载相应于该确定帧的立体图像；
(e3)通过利用所加载的立体图像，在进行立体匹配后确定特正点的三维坐标；以及
(e4)搜索和提供包括确定的特征点的三维坐标的地理目标。
7.根据权利要求6所述的方法，其中步骤(e1)包括步骤：
(e1-1)接收所选图像的名称和帧数，和所选位置的屏幕坐标；
(e1-2)确定所接收的屏幕坐标作为帧的特征点；
(e1-3)在确定的特征点的周围设置搜索屏蔽窗，并且计算在搜索屏蔽窗中象素色值的平均值；
(e1-4)在已经确定了特征点的帧的下一帧中搜索屏蔽窗的当前位置的周围设置搜索区域；
(e1-5)确定与在所设置搜索区域中计算的搜索屏蔽窗的象素色值平均值具有最高相似度的点；
(e1-6)如果在步骤(e1-5)中确定的点的相似度比阈值大，确定这一点为帧的特征点并且进入步骤(e1-3)，并且，如果在步骤(e1-5)中确定的点的相似度小于阈值，进入步骤(e2)。
8.如权利要求4-7任一项所述的方法，其中步骤(d)包括步骤：
(d1)接收从GPS接收到的终端当前位置或者在数字地图上所选位置的立体图像的请求；
(d2)确认所要求的图像文件；
(d3)确认包括确定图像文件的道路走向；
(d4)通过将道路所确定的方向分量坐标与所选位置的坐标进行对比确定起点帧与最后帧；以及
(d5)根据所确定的起点帧提供立体图像。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括步骤：
(d6)确认用户的简档、终端特征以及重新生成立体图像的有效频带。
10.如权利要求9所述的方法，其中步骤(d3)包括如下步骤：
(d3-1)以预定间隔从MPEG-7元数据读出摄像机的位置坐标(X，Y)；以及
(d3-2)将读出的坐标中的起点坐标和终点坐标的垂直距离(Y)的绝对值与读出坐标的起点坐标和终点坐标的水平距离(X)的绝对值作比较以确定比较大的一个作为道路的走向。
11.一种用于记录可执行程序的计算机可读记录介质，其用在具有处理器的、用于提供地理目标的立体图像和/或详细信息的装置中，该程序执行的过程为：
(a)按照道路名称划分数字地图上的图像采集区域，并且通过利用多个摄像机为各个道路名称采集多个摄像机的内部/外部定位参数和立体图像，并且采集与该立体图像同步的全球定位***(GPS)信息和惯性导航***(INS)信息；
(b)通过利用所采集的立体图像和摄像机的内部/外部定位参数，GPS信息和INS信息生成MPEG-7元数据；
(c)存储对应于各个道路名称的所采集立体图像和所生成的MPEG-7元数据；以及
(d)根据立体图像的要求搜索和提供所存储的立体图像。
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