TW201447230A - 實景導航之校正方法與系統 - Google Patents

Abstract

一種實景導航的校正方法與系統，係提供一影像擷取裝置，以擷取行車路徑上之實景影像，其中實景影像包括至少一實景路徑。提供一導航裝置，並取得一導航資料，其中導航資料包括至少一虛擬示意圖及虛擬示意圖上至少一校正點。提供一處理單元，以將虛擬示意圖套疊於實景影像，並將此合成影像輸出到螢幕顯示單元。提供一螢幕顯示單元，顯示虛擬示意圖套疊於實景影像上之合成影像。提供一調校單元，將這些校正點調整至實景路徑上。

Description

實景導航之校正方法與系統

本發明係關於一種導航方法與系統，特別是關於一種實景導航之校正方法與系統。

全球衛星定位系統(GPS)技術日趨成熟，車用導航系統的應用日漸廣泛，其係藉由電子地圖軟體配合GPS全球衛星定位系統，以即時規劃並顯示出較佳之行車建議路徑，帶給人類相當的方便性，幫助使用者對於不熟悉的道路以正確指引出行車路徑，不因使用者於駕駛中尋找路標而危及行車安全。
但是，當電子地圖與立體實景之間存在相當的差異，且使用者又對行車路徑附近的環境陌生時，即會因為缺乏與行車路徑相關之一實景影像來輔助，而有行車路徑判斷錯誤之情況發生。因此，目前市面上之車用導航系統已經出現具有實景導航之功效。值得一提的是，由於市面上之車輛的規格眾多，因此上述具有實景導航功效之車用導航系統架設於不同規格之車輛，或是架設於同款車輛之不同位置時，均需藉由調整裝置架設的高度、實景擷取裝置之焦距或是架設角度等參數來進行實景畫面之校正，以讓導航資料精確地套疊於該實景影像。但是，該些參數之取得以及輸入設定除了需耗費許多時間，導致校正時間過長之外，該些參數又多是需經由產品廠商或是相關專業人員來設定，而無法讓一般使用者自行設定，相當不便。

鑒於以上的問題，本發明是關於一種實景導航之校正方法與系統，藉以解決先前技術中導航系統造成使用者操作不便的問題以及校正時間過長與校正方式不便的問題。
本發明提供一種實景導航之校正方法，其包括下列步驟。提供一影像擷取裝置，影像擷取裝置用以擷取行車路徑之一實景影像，其中實景影像包括至少一實景路徑。提供一導航裝置，並取得一導航資料，其中導航資料包括至少一虛擬示意圖。提供一處理單元，以將虛擬示意圖套疊於實景影像上，並將此合成影像輸出到螢幕顯示單元。提供一螢幕顯示單元，顯示虛擬示意圖套疊於實景影像上之合成影像。提供一調校單元，透過這些校正點，手動或自動調整使虛擬示意圖與實景影像能彼此更正確地耦合。經過這些方法可以快速得到所需要的調整參數，讓導航指示圖示能更準確地與實景影像密合。
在本發明之一實施例中，導航資料包括一GPS衛星定位點座標及由GPS衛星定位或電子羅盤取得的車頭方向，以及包括一地理資料模型，該地理資料模型上可取得之至少一校正點，以及在考量定位點與車頭方向所對應之地理資料模型進行投影轉換後之虛擬示意圖。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的一般道路交會處，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的道路交會處，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的道路交會處，如圓環與道路的交會點、道路消失點、道路線端點等可對應的空間位置，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的道路交會處、道路消失點、道路線端點，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的河流轉折處，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的河流轉折處，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的湖泊邊緣線，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的湖泊邊緣，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的建築物基地平面多邊形，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的建築物基地，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，地理資料模型包括但不限於道路、河流、湖泊、橋梁、隧道、鐵道、綠地、建築物基地平面多邊形、興趣點等具備正確大地座標之地理資料，或是描繪於地理資料模型上之導航導引指示圖，取得這些地理資料模型或描繪於其上之導航導引指示圖上之至少一校正點，且係調整虛擬示意圖上該些校正點使其完全套疊至實景影像中所對應的空間位置，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，顯示螢幕可為一觸控顯示螢幕，而調整這些校正點之方式包括以手指操作來調整校正點。
在本發明之一實施例中，顯示螢幕可為一般顯示螢幕，而調整這些校正點之方式可透過鍵盤或滑鼠操作來調整校正點。
在本發明之一實施例中，完成虛擬示意圖與實景影像之校正後，可將導航資料中的地理資料模型不予顯示，僅顯示描繪於這些地理資料模型上的導航指引指示圖，因此經過投影轉換後得到的指引示意圖可以與實景影像上實景路徑更正確地相套疊。
本發明再提供一種實景導航之校正系統，其包括一影像擷取裝置、一導航裝置、一處理單元、一螢幕顯示單元以及一調校單元。影像擷取裝置用以擷取行車路徑之一實景影像，其中實景影像包括至少一實景路徑。導航裝置用以取得一導航資料，其中導航資料包括至少一虛擬示意圖。處理單元係與影像擷取裝置以及導航裝置耦接，將虛擬示意圖套疊於實景影像上，並將此合成影像輸出到螢幕顯示單元。螢幕顯示單元係顯示虛擬示意圖套疊於實景影像上之合成影像。調校單元係與處理單元耦接，調校單元適於接受至少一指令以將這些校正點更正確地調整並套疊至實景路徑上。
在本發明之一實施例中，導航資料包括一GPS衛星定位點座標及由GPS衛星定位或電子羅盤取得的車頭方向，以及包括一地理資料模型，該地理資料模型上可取得之至少一校正點，以及在考量定位點與車頭方向所對應之地理資料模型進行投影轉換後之虛擬示意圖。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的一般道路交會處，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的道路交會處，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的道路交會處，如圓環與道路的交會點、道路消失點、道路線端點等可對應的空間位置，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的道路交會處、道路消失點、道路線端點，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的河流轉折處，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的河流轉折處，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的湖泊邊緣線，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的湖泊邊緣，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，虛擬示意圖上之這些校正點係位於地理資料模型的建築物基地平面多邊形，且係調整使其完全套疊至實景影像中所對應的建築物基地，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，地理資料模型包括但不限於道路、河流、湖泊、橋梁、隧道、鐵道、綠地、建築物基地平面多邊形、興趣點等具備正確大地座標之地理資料，或是描繪於地理資料模型上之導航導引指示圖，取得這些地理資料模型或描繪於其上之導航導引指示圖上之至少一校正點，且係調整虛擬示意圖上該些校正點使其完全套疊至實景影像中所對應的空間位置，此虛擬示意圖之調整係對應於地理資料模型進行投影轉換參數之調整，可將此調整參數儲存並套用。
在本發明之一實施例中，顯示螢幕可為一觸控顯示螢幕，而調整這些校正點之方式包括以手指操作來調整校正點。
在本發明之一實施例中，顯示螢幕可為一般顯示螢幕，而調整這些校正點之方式可透過鍵盤或滑鼠操作來調整校正點。
在本發明之一實施例中，完成虛擬示意圖與實景影像之校正後，可將導航資料中的地理資料模型不予顯示，僅顯示描繪於這些地理資料模型上的導航指引指示圖，因此經過投影轉換後得到的指引示意圖可以與實景影像上實景路徑更正確地相套疊。
基於上述，本發明係在將導航裝置所提供之虛擬示意圖套疊於影像擷取裝置所擷取之實景影像之後，應用調校單元來將虛擬示意圖上之校正點更正確地調整至實景路徑上，進而讓一般使用者能輕易且方便地校正虛擬示意圖套疊於實景影像所產生之誤差。
以上之關於本發明內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

100．．．校正系統

110．．．擷取裝置

120．．．導航裝置

130．．．處理單元

140．．．調校單元

150．．．螢幕顯示單元

Ax．．．校正點

I1．．．實景影像圖層

I2．．．虛擬示意圖層

I3．．．合成實景影像

P1．．．實景路徑

P2．．．虛擬路徑

S1~S5．．．各個步驟

圖1繪示本發明一實施例之實景導航之校正系統的方塊圖。
圖2A繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的一顯示畫面。
圖2B繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的另一顯示畫面。
圖2C繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的再一顯示畫面。
圖2D繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的又一顯示畫面。
圖2E繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的又一顯示畫面。
圖2F繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的又一顯示畫面。
圖3繪示本發明一實施例之實景導航之校正方法的流程圖。

圖1繪示本發明一實施例之實景導航之校正系統的方塊圖。圖2A繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的一顯示畫面。圖2B繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的另一顯示畫面。圖2C繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的再一顯示畫面。圖2D繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的又一顯示畫面。圖2E繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的又一顯示畫面。圖2F繪示圖1之實景導航之校正系統其顯示螢幕的又一顯示畫面。
請同時參考圖1、圖2A、圖2B、圖2C、圖2D、圖2E、以及圖2F，本實施例之實景導航之校正系統100例如是架設於車輛之適當位置，以供駕駛人進行實景導航參考之用，其包括一影像擷取裝置110、一導航裝置120、一處理單元130、一調校單元140以及一螢幕顯示單元150。影像擷取裝置110例如是一攝影裝置，以將所擷取行車路徑之一實景影像I1輸出到處理單元130。實景影像I1係包括了至少一實景路徑P1。導航裝置120係用以取得一導航資料之一虛擬示意圖I2。虛擬示意圖I2包括了至少一虛擬路徑P2及P2上之校正點Ax，其中x=1,2,3,..，虛擬路徑P2及P2上之校正點Ax係經由地理資料模型及其上之校正點進行投影轉換所得。此導航資料的虛擬示意圖包括但不限於道路、河流、湖泊、橋梁、隧道、鐵道、綠地、建築物基地平面等圖示
此外，處理單元130則是與影像擷取裝置110以及導航裝置120耦接。當實景導航之校正系統100運作時，處理單元130係將虛擬示意圖I2套疊於實景影像I1，形成一合成實景影像I3並輸出於顯示螢幕150，合成實景影像I3係包括有實景路徑P1、虛擬路徑P2以及虛擬路徑P2上之校正點Ax。在進行校正時除了可顯示道路外，亦可顯示其他可以輔助與準確套疊於實景影像的地標或建物，校正後可儲存此參數做為日後套用。另外，調校單元140係與處理單元130耦接，調校單元140例如具有使用者可調整之介面，而使用者適於操作至少一指令，來藉由調校單元140調校這些校正點Ax並顯示在顯示螢幕150上，以將這些校正點Ax調整至實景路徑P1上，使得虛擬路徑P2更正確地位在實景路徑P1上。
其中，實景影像I1與虛擬示意圖I2例如是分別各自獨立的圖層，而調整I2圖層上的校正點Ax至I1圖層中對應位置，經由這些校正點Ax之相對位置來計算出虛擬示意圖I2之圖層相對實景影像I1之圖層之相對位置變化量，並進行調整作業，以使虛擬示意圖I2之圖層與實景影像I1之圖層位於同一參考點，進而讓虛擬路徑P2位在實景路徑P1上。當然，除了上述實施方式之外，虛擬示意圖I2亦可以嵌入之方式與實景影像I1結合，並再透過上述調整校正點Ax之方式來使虛擬路徑P2位在實景路徑P1上。凡藉由調整一虛擬示意圖上之至少一校正點Ax來使虛擬路徑P2調整至實景路徑P1上之方式皆屬本發明之精神與範疇，本文在此並不做任何限制。
另一方面，由於虛擬示意圖I2之畫面尺寸並不一定與影像擷取裝置110所擷取之實景影像I1的尺寸相同。因此，在本實施例中，虛擬路徑P2至少其中之一上之這些校正點Ax係可設於虛擬示意圖I2之道路交會處，虛擬示意圖I2之道路交會處得自於地理資料模型之道路交會處進行投影轉換，而使用者可將這些校正點Ax調整至實景路徑P1中之對應道路交會處，進而能對應調整地理資料模型之投影比例參數使虛擬示意圖能更正確地套疊於實景影像。舉例來說，虛擬路徑P2上之校正點A1例如是位於地理資料模型之一主幹線與一支幹線之交會處。同樣地，另該校正點A2、A3、A4可分別位於該主幹線與另一支幹線之交會處。因此，處理單元130可藉由調整消失點距離、鳥瞰傾斜角、放大縮小倍率等方式，依據原虛擬路徑P2上之個別校正點Ax間之距離以及調整至實景路徑P1上間之調整後的距離變化量，來得出一比例，以使虛擬示意圖I2正確地套疊於實景影像I1。
圖3繪示本發明一實施例之實景導航之校正方法的流程圖。請參考圖2A與圖3，本實施例之實景導航之校正方法包括下列步驟:首先，如步驟S1所述，提供一影像擷取裝置，以擷取行車路徑上之實景影像，其中實景影像包括至少一實景路徑。接著，請參考圖2B與圖3，如步驟S2所述，提供一導航裝置，並取得一導航資料，其中導航資料包括一GPS衛星定位點座標及由GPS衛星定位或電子羅盤取得的車頭方向，以及包括一地理資料模型，該地理資料模型上可取得至少一校正點，以及在考量定位點與車頭方向所對應之地理資料模型進行投影轉換後得到虛擬示意圖以及位在虛擬示意圖上之至少一校正點。接著，請一併參考圖2C與圖3，如步驟S3所述，提供一處理單元，以將虛擬示意圖套疊於實景影像，形成一合成實景影像I3。如圖2C所示，實景影像I1因影像擷取裝置沒有水平校準因而傾斜，虛擬示意圖I2也並未精確地套疊於實景影像I1。因此，須先將影像擷取裝置調整至適當角度，使得實景影像I1角度與地面平行之後，再進行後續步驟。接下來，請一併參考圖2D至圖2F以及圖3，如步驟S5所述，提供一調校單元，將這些校正點調整至實景路徑上。如圖2D至圖2F所示，虛擬示意圖上的虛擬路徑P2上設有校正點Ax，且圖中繪示有如手指的操作示意圖像說明，係可將虛擬路徑P2與校正點Ax調整至對應實景路徑P1；可透過調整虛擬示意圖I2的消失點距離、鳥瞰傾斜角、放大縮小倍率方式來調整校正點Ax。調整之後，即如圖2F所示，虛擬示意圖I2更正確地套疊於實景影像I1上。
當然，在其他較佳實施例中，調校單元亦可直接於合成實景影像上形成多個校正點，並透過這些校正點來手動或自動調整使虛擬示意圖與實景影像能彼此耦合。凡藉由調整校正點來使虛擬示意圖精確地位在實景路徑上之方式皆屬本發明之精神與範疇，本文在此並不做任何限制。
綜上所述，本發明係在將導航裝置所提供之虛擬示意圖套疊於影像擷取裝置所擷取之實景影像之後，應用調校單元來將虛擬路徑之校正點更正確地調整至實景路徑上，進而讓一般使用者能輕易且方便地校正虛擬示意圖套疊於實景影像時所產生之誤差，以提高使用者實際操作上的臨場感及便利性。
雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

S1~S5．．．各個步驟

Claims (14)

1. 一種實景導航之校正方法，包括：
   　 提供一影像擷取裝置，該影像擷取裝置用以擷取行車路徑之一實景影像，其中該實景影像包括至少一實景路徑；
   　 提供一導航裝置，並取得一導航資料，其中該導航資料包括至少一虛擬示意圖與位在該虛擬示意圖上之至少一校正點；
   　 提供一處理單元，以將該虛擬示意圖套疊於該實景影像上，以於該顯示螢幕上形成一合成實景影像，該合成實景影像包括該實景路徑、該虛擬示意圖與該校正點；
   　 提供一螢幕顯示單元，顯示該虛擬示意圖套疊於實景影像上之合成影像；以及
   　 提供一調校單元，將該些校正點調整至該實景路徑上。
   
2. 如請求項1所述之實景導航之校正方法，其中該虛擬示意圖與該些校正點係位於該導航資料地理資料模型之路徑或特徵物件上，且係調整至該實景路徑中之所對應的道路或實景，以對應調整該虛擬示意圖套疊於該實景影像之調整參數。
3. 如請求項1所述之實景導航之校正方法，其中該導航資料包括該地理資料模型與該些校正點之座標資訊。
4. 如請求項1所述之實景導航之校正方法，其中該導航資料中之地理資料模型經過投影轉換得到該虛擬示意圖，該地理資料模型上之該些校正點經過相同投影轉換後得到虛擬示意圖上之對應校正點。
5. 如請求項1所述之實景導航之校正方法，而調整該些校正點之方式包括以手指觸控調整等方式。
6. 如請求項1所述之實景導航之校正方法，而調整該些校正點之方式包括以鍵盤或滑鼠調整等方式。
7. 如請求項1所述之實景導航之校正方法，而調整該些校正點之方式包括以影像比對或影像處理之自動調整等方式。
8. 一種實景導航之校正系統，包括：
   　 一影像擷取裝置，該影像擷取裝置用以擷取行車路徑之一實景影像，其中該實景影像包括至少一實景路徑；
   　 一導航裝置，用以取得一導航資料，其中該導航資料包括至少一虛擬示意圖與位在該虛擬示意圖上之至少一校正點；
   　 一處理單元，與該影像擷取裝置以及該導航裝置耦接，並將該導航資料套疊於該實景影像，形成一合成實景影像並將影像輸出到顯示螢幕，該合成實景影像包括該實景路徑、該虛擬示意圖與該校正點；
   　 一螢幕顯示單元，顯示導航資料套疊於實景影像上之合成影像；以及
   　 一調校單元，與該處理單元耦接，適於接受至少一指令以將該些校正點調整至該實景路徑上。
   
9. 如請求項8所述之實景導航之校正系統，其中該些校正點係位於該導航資料之道路之中或是道路交會處，且適於經該調校單元調整至該實景路徑中之所對應的道路之中或是道路交會處，以對應調整該導航資料套疊於該實景影像之調整參數。
10. 如請求項8所述之實景導航之校正系統，其中該導航資料包括該虛擬示意圖與該校正點之座標資訊。
11.  如請求項8所述之實景導航之校正系統，其中該導航資料中之地理資料模型經過投影轉換得到該虛擬示意圖，該地理資料模型上之該些校正點經過相同投影轉換後得到虛擬示意圖上之對應校正點。
12. 如請求項8所述之實景導航之校正系統，其中該顯示螢幕為一觸控顯示螢幕，而調整該些校正點之方式包括以手指調整消失點距離、鳥瞰傾斜角、放大縮小倍率等方式。
13. 如請求項8所述之實景導航之校正系統，其中該顯示螢幕為一般顯示螢幕，而調整該些校正點之方式包括以鍵盤或滑鼠調整消失點距離、鳥瞰傾斜角、放大縮小倍率等方式。
14. 如請求項8所述之實景導航之校正系統，該調校單元可透過影像處理，比對實景影像與虛擬示意圖的輪廓，讓系統自動調整消失點距離、鳥瞰傾斜角、放大縮小倍率，讓該些校正點精確地調整至該實景路徑上。