TWI810809B - 街道路牌之大地座標處理方法 - Google Patents
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Abstract
一種街道路牌之大地座標處理方法，係利用一控制單元對一移動中之交通載具所提供之街道感測資訊進行處理而實現，該方法包括：接收代表該交通載具之一軌跡之一組大地軌跡座標；同步接收多幀相片影像數據及多幀3D點雲數據，並對該些幀3D點雲數據各進行一轉換運算以產生多幀平面映射點數據，以使該些幀平面映射點數據與該些幀相片影像數據有共同的二維座標系統；辨識出該些幀相片影像數據中代表路牌之至少一區域，依所述至少一區域選擇該些幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得至少一所述路牌之多組局部3D點雲數據，及對該些組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生各所述路牌之相對3D座標；以及依各所述相對3D座標和與其在同一參考時間上之一參考大地座標之和產生各所述路牌之大地座標，其中，各該參考大地座標係各依一所述參考時間對該組大地軌跡座標進行一內插計算而產生。
Description
本發明係有關於一種街道路牌之大地座標處理方法，特別是關於一種可精確產生街道路牌之大地座標之街道感測資訊處理方法。
傳統高精度電子地圖之製作及維護需很多的人力及昂貴的定位系統。例如***地圖便是利用配置有照相機、定位裝置及測距裝置之街景車，在司機駕駛下對街景同步進行拍照、測距及定位之感測操作，然後再對採集到的資料進行融合處理以產生電子地圖。另外，由於街景並非一成不變，尤其是街道在拓寬後路牌的位置可能會有變動，因此，電子地圖便須在一段時間後更新。
由於路牌的位置因道路施工維護而變動，為精確記錄及更新其位置，現有的街景車乃採用了高精度的GPS定位裝置。然而，此方式不僅成本較高，且在GPS信號被遮沒的情況下，路牌亦無法精確定位。
為解決上述的問題，本領域亟需一經濟且新穎的街道路牌之大地座標擷取方法。
本發明之主要目的在於揭露一種街道路牌之大地座標擷取方法，其可藉由多幀相片影像中之一路牌區映射多幀3D點雲數據以獲得一路牌中心之多個相對3D座標，並由代表一交通載具之一移動軌跡之一組大地軌跡座標中獲得之多個對應的參考大地座標與該些相對3D座標所合成之一座標集合獲得一平均座標以產生該路牌中心之大地座標，以有效補償3D點雲數據之偏差，從而提升街道路牌之定位精確度。
為達前述目的，一種街道路牌之大地座標處理方法乃被提出，其係利用一控制單元對一移動中之交通載具所提供之街道感測資訊進行處理而實現，且其包括以下步驟：
接收代表該交通載具之一軌跡之一組大地軌跡座標；同步接收多幀相片影像數據及多幀3D點雲數據，並對該些幀3D點雲數據各進行一轉換運算以產生多幀平面映射點數據，以使該些幀平面映射點數據與該些幀相片影像數據有共同的二維座標系統；辨識出該些幀相片影像數據中代表路牌之至少一區域，依所述至少一區域選擇該些幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得至少一所述路牌之多組局部3D點雲數據，及對該些組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生各所述路牌之相對3D座標；以及依各所述相對3D座標和與其在同一參考時間上之一參考大地座標之和產生各所述路牌之大地座標，其中，各該參考大地座標係各依一所述參考時間對該組大地軌跡座標進行一內插計算而產生。
在一實施例中，所述路牌係呈圓形或方形。
在一實施例中，該初始大地座標係由該交通載具上之一定位系統提供。
在一實施例中，該些幀相片影像數據係由該交通載具上之一相機提供。
在一實施例中，該些幀3D點雲數據係由該交通載具上之一光學雷達提供。
在一實施例中，該轉換運算係以下式代表：
其中，s為代表一尺度因子之正實數，(u、v)為代表所述平面映射點數據在所述二維座標系統中的座標，A C 為一相機內之方位參數，R LC 為一光學雷達與該相機間的旋轉矩陣，T LC 為該光學雷達與該相機間的轉移矩陣，及(X L 、Y L 、Z L )代表所述3D點雲數據。
為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及其目的，茲附以圖式及較佳具體實施例之詳細說明如後。
步驟a:接收代表該交通載具之一軌跡之一組大地軌跡座標
步驟b:同步接收多幀相片影像數據及多幀3D點雲數據，並對該些幀3D點雲數據各進行一轉換運算以產生多幀平面映射點數據，以使該些幀平面映射點數據與該些幀相片影像數據有共同的二維座標系統
步驟c:辨識出該些幀相片影像數據中代表路牌之至少一區域，依所述至少一區域選擇該些幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得至少一所述路牌之多組局部3D點雲數據，及對該些組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生各所述路牌之相對3D座標
步驟d:依各所述相對3D座標和與其在同一參考時間上之一參考大地座標之和產生各所述路牌之大地座標，其中，各該參考大地座標係各依一所述參考時間對該組大地軌跡座標進行一內插計算而產生
圖1為本發明之街道路牌之大地座標處理方法之一實施例之流程圖。
圖2為圖1之方法應用在一街道邊之一圓形路牌之示意圖。
圖3為圖1之方法應用在一街道邊之兩個圓形路牌之示意圖。
本發明的原理在於：(一)基於定位軌跡同步接收相片影像數據及由一光學雷達提供之3D點雲數據；(二)對3D點雲數據進行一轉換運算以產生落在相片影像數據所屬之二維座標系統中之平面映射點數據；(三)依各幀相片影像數據中代表路牌之至少一區域選擇各對應幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得至少一所述路牌之多組局部3D點雲數據；(四)對該些組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生各所述路牌之相對3D座標；以及(五)依一初始大地座標和各所述相對3D座標之和產生各所述路牌之大地座標。
由於光學雷達之單次掃描的精確度會因掃描距離不同而有差異，因此，其所得數據會有偏差，為此，本發明乃採多次掃描之平均以補償光學雷達之數據偏差，從而能夠精確定位街道上的路牌。
請參照圖1，其為本發明之街道路牌之大地座標擷取方法之一實施例之流程圖，其中，該方法係利用一控制單元對一移動中之交通載具所提供之街道感測資訊進行處理而實現。如圖1所示，該街道路牌之大地座標擷取方法包括以下步驟：接收代表該交通載具之一軌跡之一組大地軌跡座標(步驟a)；
同步接收多幀相片影像數據及多幀3D點雲數據，並對該些幀3D點雲數據各進行一轉換運算以產生多幀平面映射點數據，以使該些幀平面映射點數據與該些幀相片影像數據有共同的二維座標系統(步驟b)；辨識出該些幀相片影像數據中代表路牌之至少一區域，依所述至少一區域選擇該些幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得至少一所述路牌之多組局部3D點雲數據，及對該些組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生各所述路牌之相對3D座標(步驟c)；以及依各所述相對3D座標和與其在同一參考時間上之一參考大地座標之和產生各所述路牌之大地座標，其中，各該參考大地座標係各依一所述參考時間對該組大地軌跡座標進行一內插計算而產生(步驟d)。
在步驟a中，該組大地軌跡座標係由該交通載具上之一定位及慣性導航系統提供。
在步驟b中，該些幀相片影像數據係由該交通載具上之一相機提供；該些幀3D點雲數據係由該交通載具上之一光學雷達提供；且，該轉換運算係以下式代表：
其中，s為代表一尺度因子之正實數，(u、v)為代表所述平面映射點數據在所述二維座標系統中的座標，A C 為一相機內之方位參數，R LC 為一光學雷達與該相機間的旋轉矩陣，T LC 為該光學雷達與該相機間的轉移矩陣，及(X L 、Y L 、Z L )代表所述3D點雲數據。
另外，所述路牌係呈圓形或方形。
舉例而言，如圖2所示，一街道邊有一圓形路牌，假設該控制單元同步接收到5幀相片影像數據及5幀3D點雲數據，則該控制單元先對各該幀3D點雲數據各進行該轉換運算以產生5幀平面映射點數據，以使該5幀平面映
射點數據與該5幀相片影像數據有共同的二維座標各幀相片影像數據。接著，該控制單元辨識出該5幀相片影像數據中代表該圓形路牌之一區域，依該區域選擇該5幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得該圓形路牌之5組局部3D點雲數據，及對該5組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生該圓形路牌之相對3D座標(Xr、Yr、Zr)，其中，該平均運算包括先求各該組局部3D點雲數據之平均數據，然後再求取5個所述平均數據之平均結果以產生該相對3D座標(Xr、Yr、Zr)。依此，該控制單元即可依一所述之參考大地座標(X0、Y0、Z0)和該相對3D座標(Xr、Yr、Zr)之和產生該圓形路牌之大地座標(X0+Xr、Y0+Yr、Z0+Zr)。
另外，如圖3所示，一街道邊有兩個圓形路牌，假設該控制單元同步接收到5幀相片影像數據及5幀3D點雲數據，則該控制單元先對各該幀3D點雲數據各進行該轉換運算以產生5幀平面映射點數據，以使該5幀平面映射點數據與該5幀相片影像數據有共同的二維座標各幀相片影像數據。接著，該控制單元辨識出該5幀相片影像數據中代表該些圓形路牌之兩個區域，依各該區域選擇該5幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得各該圓形路牌之5組局部3D點雲數據，及對各該圓形路牌之該5組局部3D點雲數據各進行一平均運算以產生該些圓形路牌之相對3D座標(Xr1、Yr1、Zr1)、(Xr2、Yr2、Zr2)，其中，該平均運算包括先求各該組局部3D點雲數據之平均數據，然後再求取5個所述平均數據之平均結果以產生該些相對3D座標(Xr1、Yr1、Zr1)及(Xr2、Yr2、Zr2)。依此，該控制單元即可依二所述參考大地座標(X0、Y0、Z0)、(X1、Y1、Z1)和該些相對3D座標(Xr、Yr、Zr)、(Xr2、Yr2、Zr2)之和產生該些圓形路牌之大地座標(X0+Xr1、Y0+Yr1、Z0+Zr1)、(X1+Xr2、Y1+Yr2、Z1+Zr2)。
藉由前述所揭露的設計，本發明乃具有以下的優點：本發明之街道路牌之大地座標擷取方法可藉由多幀相片影像中之一路牌區映射多幀3D點雲數據以獲得一路牌之多個相對3D座標，並依一參
考大地座標與該些相對3D座標之一平均座標之和產生該路牌之大地座標，從而提升街道路牌之定位精確度。
本案所揭示者，乃較佳實施例，舉凡局部之變更或修飾而源於本案之技術思想而為熟習該項技藝之人所易於推知者，俱不脫本案之專利權範疇。
綜上所陳，本案無論目的、手段與功效，皆顯示其迥異於習知技術，且其首先發明合於實用，確實符合發明之專利要件，懇請 貴審查委員明察，並早日賜予專利俾嘉惠社會，是為至禱。
步驟a:接收代表該交通載具之一軌跡之一組大地軌跡座標
步驟b:同步接收多幀相片影像數據及多幀3D點雲數據，並對該些幀3D點雲數據各進行一轉換運算以產生多幀平面映射點數據，以使該些幀平面映射點數據與該些幀相片影像數據有共同的二維座標系統
步驟c:辨識出該些幀相片影像數據中代表路牌之至少一區域，依所述至少一區域選擇該些幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得至少一所述路牌之多組局部3D點雲數據，及對該些組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生各所述路牌之相對3D座標
步驟d:依各所述相對3D座標和與其在同一參考時間上之一參考大地座標之和產生各所述路牌之大地座標，其中，各該參考大地座標係各依一所述參考時間對該組大地軌跡座標進行一內插計算而產生
Claims (6)
- 一種街道路牌之大地座標處理方法，係利用一控制單元對一移動中之交通載具所提供之街道感測資訊進行處理而實現，該方法包括：接收代表該交通載具之一軌跡之一組大地軌跡座標；同步接收多幀相片影像數據及多幀3D點雲數據，並對該些幀3D點雲數據各進行一轉換運算以產生多幀平面映射點數據，以使該些幀平面映射點數據與該些幀相片影像數據有共同的二維座標系統；辨識出該些幀相片影像數據中代表路牌之至少一區域，依所述至少一區域選擇該些幀平面映射點數據中之多個對應點數據，並對該些對應點數據進行該轉換運算之逆轉換運算以獲得至少一所述路牌之多組局部3D點雲數據，及對該些組局部3D點雲數據進行一平均運算以產生各所述路牌之相對3D座標；以及依各所述相對3D座標和與其在同一參考時間上之一參考大地座標之和產生各所述路牌之大地座標，其中，各該參考大地座標係各依一所述參考時間對該組大地軌跡座標進行一內插計算而產生。
- 如申請專利範圍第1項所述之街道路牌之大地座標處理方法，其中，所述路牌係呈圓形或方形。
- 如申請專利範圍第1項所述之街道路牌之大地座標處理方法，其中，該組大地軌跡座標係由該交通載具上之一定位系統提供。
- 如申請專利範圍第1項所述之街道路牌之大地座標處理方法，其中，該些幀相片影像數據係由該交通載具上之一相機提供。
- 如申請專利範圍第1項所述之街道路牌之大地座標處理方法，其中，該些幀3D點雲數據係由該交通載具上之一光學雷達提供。
- 如申請專利範圍第1項所述之街道路牌之大地座標處理方法，其中，該轉換運算係以下式代表：其中，s為代表一尺度因子之正實數，(u、v)為代表所述平面映射點數據在所述二維座標系統中的座標，A C 為一相機內之方位參 數，R LC 為一光學雷達與該相機間的旋轉矩陣，T LC 為該光學雷達與該相機間的轉移矩陣，及(X L 、Y L 、Z L )代表所述3D點雲數據。
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