专利名称：导航设备与对车辆导航的方法
技术领域：
本发明涉及用于执行路线引导的导航设备和对车辆进行导航的方法。
背景技术：
车辆的导航设备执行路线引导。首先，导航设备为车辆搜索从起点位置(例如当前位置)到目的地位置的适当路线。然后，导航设备把该适当路线显示在显示屏上的路线图中，并且驾驶员沿着这个适当路线驾驶车辆。在车辆通过这个适当路线的引导点(例如，十字路口)时，在路线图中显示车辆转向的方向。同时，语音引导指示该方向。
然而，在这种情况下，车辆驾驶员必须识别出车辆的当前位置与引导点之间的关系。当引导点没有标志(sign)时，驾驶员可能不能把当前位置识别为引导点。
JP-A-2001-324348公开了一种车辆导航设备。这种导航设备帮助驾驶员把当前位置识别为引导点，这是因为语音导航使驾驶员找到引导点的路标。这种路标是例如便利店或者诸如邮局之类的公共建筑。
JP-A-2001-74477公开了另一种导航设备。在车辆通过引导点之前，这种导航设备显示从车辆上看到的引导点的三维实像。这种实像用实际拍摄的图片或者计算机制图(CG)图像构成。实像通常与路线图一起显示在显示屏上，以便帮助驾驶员识别出引导点。
然而，路标可能消失，这是因为便利店可能停止营业。此外，公共建筑的名称可能改变了。在这些情况中，语音引导可能是错误的，因为路标不再存在。由此，驾驶员可能会困惑，或者沿着错误路线驾驶。因此，必须对导航设备的地图数据进行更新。然而，在实际中地图数据的更新很困难。
此外，驾驶员需要一些时间来比较三维实像与真正的视图(景物)，这是因为三维实像具有大量的信息。因而，可能会不必要地增加驾驶员的工作。
发明内容
考虑到上述及其他问题，本发明的一个目的是提供一种导航设备以及一种对车辆进行导航的方法。
依据本发明的第一示例，一种车辆的导航设备包括位置检测器、控制器、显示部分、成像部分以及图像处理器。位置检测器输出车辆的当前位置。控制器从地图数据库中获得地图信息，并基于车辆的当前位置与地图信息执行预定路线的引导。显示部分基于地图信息显示路线像。成像部分从所述路线的引导点之前预定距离处开始，把所述车辆前方的前部视野成像为前部图像。图像处理器从前部图像中提取并分析道路上物体的视觉信息。控制器基于道路上物体的视觉信息与路线的地图信息指定道路上物体的位置。当道路上物体的位置与路线的引导点相对应时，控制器控制显示部分显示并加亮路线像中真实位置处的道路上物体的图像。
依据本发明的第二示例，一种对车辆进行导航的方法包括获得步骤、成像步骤、指定步骤、显示步骤以及执行步骤。在获得步骤中，获得车辆的当前位置与地图信息。在成像步骤中，从所述路线的引导点之前预定距离处开始，把所述车辆前方的前部视野成像为前部图像，以便从前部图像中提取道路上物体的视觉信息。在指定步骤中，通过将视觉信息与地图信息进行比较来指定道路上物体的位置。在显示步骤中，当道路上物体的位置与引导点相对应时，显示路线像与路线像中真实位置处的道路上物体的图像。在执行步骤中，基于车辆的当前位置与地图信息执行路线引导。
因此，可以容易且精确地识别出引导点与车辆的当前位置之间的关系。
从下面参考附图进行的详细描述中，本发明的上述和其他目的、特征以及优点将变得更明显。在附图中图1是示出了依据本发明第一实施例的导航设备的框图；图2是示出了控制导航设备的流程图；图3是示出了显示在导航设备的显示器上的样本图像的图；图4是示出了显示在导航设备的显示器上的另一样本图像的图；图5是示出了依据本发明第二实施例的导航设备的框图；图6是示出了控制导航设备的流程图；以及图7是示出了由导航设备的显示单元所显示的引导线的图。
具体实施例方式
(第一实施例)将参考图1-4对第一实施例的导航设备1进行描述。导航设备1安装在车辆上，包括控制电路2(控制器)。位置检测器3接收从全球定位系统(GPS)的卫星中输出的信号，并把该信号输入到控制电路2中作为车辆的当前位置。速度检测器4测量车辆的速度，并把车辆的速度信号输入到控制电路2中。陀螺传感器5检测车辆的横摆角速度，并把横摆角速度输入到控制电路2中。
地图数据库6与控制电路2进行电通信，并为控制电路2提供地图信息。地图数据库6由大容量数据存储介质构成，例如CD-ROM、DVD-ROM、HDD或非易失性半导体存储器。地图数据库6具有关于地图绘制、道路、十字路口、背景、地名、路标名称以及电话号码的各种数据。地图绘制数据用来显示二维或三维地图。道路数据对于地图匹配、路线搜寻以及路线引导是必需的。十字路口数据具有诸如十字路口名称之类的十字路口的详细资料。背景数据用于三维地图中的背景设计。地名显示在导航设备1的显示器7上。路标名称数据具有例如商店名和公共设施名，它们按照日语音节顺序(按字母表顺序)进行排列。电话号码与路标名称相对应。
显示器7由彩色液晶制成，并被放置在车辆的驾驶座附近。显示器7通常显示道路地图，并且道路地图的放大倍率可以以多种比例变化。显示器7还显示表示车辆的位置与航向(驾驶方向)的指示器，并且指示器与道路地图重叠。当基于使用Dijkstra方法的路线计算来执行路线引导时，引导路线显示在显示器7上，并与路线图重叠。此外，显示器7显示菜单屏幕、文字输入屏幕、帮助屏幕以及各种消息屏幕。车辆的所有者，例如，驾驶员，在输入面板上输入例如目标目的地。
所有者对操作面板8(OP)进行操作，操作命令通过操作面板8输入到控制电路2中。操作面板8由邻近于显示器7的机械开关构成，或者由形成在显示器7上的触摸面板构成。由于具有操作面板8，因此可以改变地图放大倍率、可以选择操作命令、可以输入目标目的地、可以搜寻合适的路线、可以开始路线引导、可以修改车辆的当前位置、可以改变显示屏、并且可以控制语音引导的音量。
语音(音频)控制器9包括扬声器9a。控制电路2把语音(音频)信息输入到控制器9中，语音控制器9通过扬声器9a输出语音信息。语音控制器9由语音合成电路和放大器构成。语音信息包括用于路线引导与用于对操作面板8进行操作的辅助信息。扬声器9a可以是车内语音设备的多声道扬声器的第一声道。
摄像机10(成像部分)捕获车辆前方的前部视野(景物)作为前部图像，并把与前部视野相对应的前部图像输入到图像处理器11中。摄像机10工作一个必要时间段，以便减少图像处理器11中图像数据的量。该必要时间段在车辆通过路线引导的引导点之前的预定位置时开始，并且在对象车辆通过引导点时结束。然而，摄像机10可以在路线引导期间持续工作。另外，摄像机10能够在黑暗的地方或夜间捕获前部图像。
图像处理器11确定摄像机10捕获到的前部图像是否包括十字路口名称标志(道路上物体)的图像。当前部图像中包括十字路口名称标志的图像时，图像处理器11对十字路口名称标志的图像进行分析，并提取十字路口名称作为文字(视觉)信息。然后，图像处理器11把文字信息输入到控制电路2中。将十字路口名称标志布置在十字路口的信号上。图像处理器11的确定是基于十字路口名称的文字信息与地图数据库6的地图数据之间的比较而进行的。
控制电路2由具有CPU、ROM、RAM、I/O接口以及总线的微处理器(未示出)构成。总线连接CPU、ROM、RAM以及I/O接口。导航程序存储在ROM中。在执行导航程序时，所处理的数据被暂存在RAM中。此外，RAM暂时具有从地图数据库6输出的路线图数据，以及从图像处理器11输出的文字信息。
在车辆通过引导点之前，控制电路2加亮显示器7上的十字路口名称标志的图像。此外，当通过操作面板8把操作命令输入到控制电路2时，控制电路2执行各种处理。例如，控制电路2执行地图显示、路线计算、路线引导、电话号码搜寻、代码搜寻、日语音节顺序路标搜寻、范畴搜寻、最近商店搜寻、目的地登记以及地点位置登记。在代码搜寻中，例如使用诸如地图代码之类的唯一代码。地图代码是Denso公司的商标。
将参考图2和3对用于加亮十字路口名称标志的图像的操作进行描述。如图2所示，图像处理器11对前部图像进行分析，该前部图像是摄像机10捕获到的车辆前方的图像(A1)，并确定前部图像中是否包括十字路口名称标志的图像(A2)。当前部图像中不包括十字路口名称标志的图像时(A2中为“否”)，控制电路2执行导航过程(A7)，并返回初始状态。当前部图像中包括十字路口名称标志的图像时(A2中为“是”)，则提取十字路口名称(即，文字信息)，并将其输入到控制电路2(A3)。
控制电路2通过沿着引导路线将十字路口名称与地图数据进行比较来指定十字路口名称标志的位置(A4)。然后，控制电路2确定十字路口名称标志的位置是否与引导点相对应(A5)。当十字路口名称标志的位置不与引导点相对应时(A5中为“否”)，控制电路2执行导航过程(A7)，并返回初始状态。当十字路口名称标志的位置与引导点相对应时(A5中为“是”)，在显示器7上加亮十字路口名称标志的图像(A6)。十字路口名称标志的图像是摄像机10捕获到的图像或计算机制图(CG)图像。然后，控制电路2执行导航过程(A7)，并返回初始状态。
图3示出了显示器7的示例图像。路线像A包括预定颜色的引导路线B、以及十字路口名称标志C。这里，十字路口名称标志C中的HIBIYA是作为示例的日本的一个地名。路线像A例如是三维鸟瞰图。十字路口名称标志C布置在真实的位置上，并被加亮。例如，十字路口名称标志C一闪(闪烁)一灭。
在十字路口名称标志C的图像难以显示在路线像A的真实位置的情况下，将十字路口名称标志C的图像布置在路线像A的另一不同位置上，如图4所示。在这种情况下，安排气球形圆圈D(辅助显示单元)并与十字路口名称标志C一起加亮。因而，驾驶员可以很容易地识别十字路口名称标志C的位置。
依据第一实施例，当导航设备1执行路线引导时，摄像机10至少从在路线引导的引导点之前的预定位置处捕获车辆的前部图像。图像处理器11确定前部图像中是否包括十字路口名称标志的图像。当前部图像中包括十字路口名称标志的图像时，图像处理器11对十字路口名称标志的图像进行分析，以便提取文字信息(十字路口名称)，并把提取的结果输入到控制电路2中。然后，控制电路2将十字路口名称与地图数据进行比较。由此，控制电路2指定十字路口名称标志的位置，并确定所指定的十字路口名称标志的位置是否与引导点相对应。当十字路口名称标志的位置与引导点相对应时，十字路口名称标志的图像显示在显示器7上的路线图中。十字路口名称标志的图像安排在路线图中的真实位置上，并对其加亮。
因此，当车辆通过引导点时，驾驶员可以容易且精确地在路线像中识别出十字路口名称标志的图像并在车辆的前部图像中识别出真实十字路口名称标志。因而，驾驶员可以容易且精确地在显示在显示器7上的路线像中识别出引导点与车辆当前位置之间的关系。
此外，当十字路口名称标志的图像放置在路线像之外时，也就是在十字路口名称标志的图像难以显示在路线图的真实位置上时，十字路口名称标志的图像连同气球形圆圈D一起安排在路线图的另一不同位置上。因而，驾驶员可以在路线像中容易且精确地识别出引导点与车辆当前位置之间的关系。
(第二实施例)将参考图5-7对第二实施例进行描述。第二实施例中的导航设备1包括取代第一实施例的显示器7的显示单元12。显示单元12受控制电路2所控制，并由已知的平视(head-up)显示器构成。在使用平视显示器时，驾驶员可以在他或她的头部上方看到诸如指示器之类的显示屏。也就是说，由于平视显示，驾驶员可以同时看到前部视野与指示器。平视显示器包括图像显示模块和作为一个单元的反射镜。图像显示模块是例如彩色液晶面板与光源单元的组合模块。显示单元12布置在例如与驾驶员座位的位置相对应的仪表板上。当图像信息(例如，下面要进行描述的路线图或引导线17)输入到显示单元12时，显示单元12把图像信息的图像投射在驾驶员座位前方的挡风玻璃上。因而，显示单元12把图像信息的虚像显示在挡风玻璃外。
可替换地，显示单元12可以是固定在挡风玻璃上的透射显示元件，例如，透射电致发光(EL)元件。此外，显示单元12可以是用于把图像投射到挡风玻璃上的挡风玻璃投影仪。
第二实施例中的导航设备1还包括眼睛检测器13。眼睛检测器13检测驾驶员的眼睛(视线)。眼睛检测器13包括未示出的发光部分、成像部分、图像处理部分以及计算部分。发光部分向驾驶员的面部发射红外光。成像部分把驾驶员面部反射的红外光转换成视觉信号。图像处理部分通过基于视觉信号二进制化并提取特征来提取驾驶员的面部图像。计算部分基于提取的图像检测驾驶员的视线方向和驾驶员的三维眼睛。检测的结果输入到控制电路2中。
如图6所示，类似于第一实施例，图像处理器11执行步骤A1-A3，控制电路2执行步骤A4-A5。当十字路口名称标志的位置与引导点相对应时(A5中为“是”)，控制电路2从眼睛检测器13中获得眼睛信息(A8)。然后，控制电路2形成引导线信息，并把引导线信息输入到显示单元12中(A9)。此后，控制电路2执行导航(A7)，并返回初始状态。
当驾驶员通过挡风玻璃看到十字路口名称标志时，引导线信息指示十字路口名称标志的位置。在这种情况下，驾驶员由眼睛检测器13中获得的眼睛看到十字路口名称标志。
当引导线信息输入到显示单元12中时，显示单元12显示引导线17，如图7所示。图7示出了驾驶员的简化的前部视野，包括挡风玻璃14、十字路口名称标志16、引导线17、方向盘等等。引导线17显示在挡风玻璃14外(通过挡风玻璃)。引导线17是例如指示十字路口名称标志16的位置的虚线箭头。引导线17优选被加亮。例如，引导线17一闪一灭，或者虚线箭头显示为使得驾驶员感觉虚线箭头朝着十字路口名称标志16流动。
依据第二实施例，当车辆通过引导点时，由于引导线17，驾驶员可以很容易地识别出十字路口名称标志16的位置。因而，可以基于显示单元12所显示的引导线17，容易且精确地识别出线路引导的引导点与车辆当前位置之间的关系。此外，当显示单元12在车辆的挡风玻璃14上或之外显示路线像时，可以减少驾驶员眼睛的移动距离。因此，驾驶员可以在识别出十字路口名称标志16的位置的同时安全地继续驾驶。
(其它实施例)在上述实施例中从通过摄像机10捕获的前部图像中提取十字路口名称标志的图像。替换地，可以提取布置在十字路口之前预定距离处的道路信息标志。此外，当具有标识符号(logo mark)(即图像信息)的商店布置在十字路口处时，图像处理器11提取标志符号作为视觉信息。控制电路2将图像信息与引导线路的路线图信息进行比较。由此，控制电路2指定具有标志符号的商店标志的位置。
当十字路口名称标志包括文字信息时，控制电路2可以把文字信息转换成不同的外国语言的文字信息，并且可以将该不同的文字信息加亮。在这种情况下，当例如不能阅读汉字字符的外国人在日本驾驶时，导航设备1可以帮助外国人，因为已经将文字信息转换成诸如英语之类的他或她的母语中相应的文字信息。
在上述实施例中，在导航设备1中具有地图数据库6。然而，导航设备1中也可以不具有地图数据库6。在这种情况下，地图数据库6在能够与车辆进行无线数据通信的服务中心中提供。导航设备1可以通过无线数据通信从服务中心下载必需的地图信息。
应当理解，这些变化和修改落在附加权利要求所限定的本发明的范围内。
权利要求
1.一种车辆导航设备(1)，包括位置检测器(3)，用于输出所述车辆的当前位置；控制器(2)，用于从地图数据库(6)中获得地图信息，并根据所述车辆的当前位置与所述地图信息执行预定路线的引导；显示部分(7，12)，用于根据所述地图信息显示路线像(A)；成像部分(10)，用于从所述路线的引导点之前预定距离处开始，把所述车辆的前部视野成像为前部图像；图像处理器(11)，用于从所述前部图像中提取并分析道路上物体的视觉信息，其中所述控制器(2)根据所述道路上物体的视觉信息和所述路线的地图信息来指定所述道路上物体的位置，以及在所述道路上物体的位置与所述路线的引导点相对应时，所述控制器(2)控制所述显示部分(7，12)显示并加亮在所述路线像(A)中真实位置处的道路上物体的图像(C)。
2.如权利要求1所述的导航设备(1)，其中图像处理器(11)提取文字信息作为所述视觉信息。
3.如权利要求1所述的导航设备(1)，其中图像处理器(11)提取图像信息作为所述视觉信息。
4.如权利要求2或3所述的导航设备(1)，其中当所述道路上物体的图像(C)难以显示在所述路线像(A)中的真实位置上时，所述控制器(2)控制所述显示部分(7，12)在与所述路线像(A)中的真实位置不同的位置上显示所述道路上物体的图像(C)，以及所述控制器(2)控制所述显示部分(7，12)连同所述道路上物体的图像(C)一起显示辅助显示元素(D)，以便所述车辆的驾驶员识别出所述道路上物体的位置。
5.如权利要求2所述的导航设备(1)，其中当所述道路上物体包括所述文字信息时，所述控制器(2)把所述文字信息转换成预定语言的不同文字信息。
6.如权利要求2或3所述的导航设备(1)，其中所述显示部分(12)能够在所述车辆的挡风玻璃(14)上显示输入图像。
7.如权利要求6所述的导航设备(1)，还包括眼睛检测器(13)，用于检测所述车辆的驾驶员的眼睛，其中当所述驾驶员由所述眼睛检测器(13)检测的眼睛通过所述挡风玻璃(14)看到所述道路上物体时，所述控制器(2)形成指示所述道路上物体的位置的引导线图像(17)，以及所述控制器(2)把所述引导线图像(17)输出到所述显示部分(12)中。
8.如权利要求2或3所述的导航设备(1)，其中所述显示部分(12)能够把输入图像显示在所述车辆的挡风玻璃(14)之外。
9.如权利要求8所述的导航设备(1)，还包括眼睛检测器(13)，用于检测所述车辆的驾驶员的眼睛，其中当所述驾驶员由所述眼睛检测器(13)检测的眼睛通过所述挡风玻璃(14)看到所述道路上物体时，所述控制器(2)形成指示所述道路上物体的位置的引导线图像(17)，以及所述控制器(2)把所述引导线图像(17)输出到所述显示部分(12)中。
10.一种对车辆进行导航的方法，包括获得所述车辆的当前位置与地图信息；从预定路线的引导点之前预定距离处开始，把所述车辆前方的前部视野成像为前部图像，以便从所述前部图像中提取道路上物体的视觉信息；通过将所述视觉信息与所述地图信息进行比较，指定所述道路上物体的位置；当所述道路上物体的位置与所述引导点相对应时，显示路线像和在所述路线像中真实位置处的道路上物体的图像；以及根据所述车辆的当前位置和所述地图信息执行路线引导。
全文摘要
导航设备(1)包括位置检测器(3)、控制器(2)、显示部分(7，12)、成像部分(10)以及图像处理器(11)。成像部分(10)从路线的引导点之前预定距离处开始，把车辆的前部视野成像为前部图像。图像处理器(11)从前部图像中提取并分析道路上物体的视觉信息。控制器(2)基于视觉信息与地图信息指定道路上物体的位置。当道路上物体的位置与引导点相对应时，显示部分(7，12)显示并加亮路线像(A)真实位置上的道路上物体的图像(C)。
文档编号G09B29/10GK101046390SQ20071008842
公开日2007年10月3日 申请日期2007年3月27日 优先权日2006年3月29日
发明者田中丰 申请人:株式会社电装