一种基于高架路面的车辆导航方法及其装置与流程

本发明涉及定位技术领域，特别涉及一种车辆导航方法及其装置。

背景技术：

随着汽车的普及和道路的建设，城际间的经济往来更加频繁，活动的区域也越来越大；另外，为了提高生活质量，大量的休闲活动使得我们不再局限活动于自己熟悉的小块区域中，在自己不熟悉的区域，不认识道路、找不到目的地的情况屡有发生，以此车载gps(globalpositioningsystem，全球定位系统)导航仪成为车主必不可少的设备，为人们的出行带来便利。

在工作过程中，车载gps导航仪中的gps天线接收来自gps卫星的数据信息，结合储存在导航仪内的电子地图，通过gps卫星信号确定的位置坐标与之匹配，进而确定导航对象在电子地图中的准确位置，并以此作为方向导引，帮助车主快速到达目的地。

但是，在导航的时候，对于车辆在高架路面上还是在高架路面下的判断，目前主要依赖于gps信号，很多情况下车载gps导航仪并不能快速且准确的做出判断，进而无法及时跟踪和更新车辆信息，导致车主在行驶过程中，需要手动对当前所处位置进行判断，选择相应路线行驶。甚至当车辆行驶在高架路下时，会由于高架路的遮挡，导致无法被gps跟踪，车载gps导航仪短时间内无法使用，给车主带来不便。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种基于高架路面的车辆导航方法及其装置，有效解决了现有gps导航仪无法快速准确地判断车辆是行驶于高架桥上还是行驶于高架桥下的技术问题。

本发明提供的技术方案包括：

一种基于高架路面的车辆导航方法，所述车辆正前方包括拍摄设备，且所述车辆在高架桥上/下行驶，所述车辆导航方法中包括：

s11根据车辆行进过程中拍摄设备拍摄图像的灰度直方图判断当前是否处于白天状态，若是，跳转至步骤s21；

s21判断该图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度阈值，若是，跳转至步骤s31；

s31判断该图像上部分灰度平均值是否大于下部分灰度平均值，若是，跳转至步骤s41，否则跳转至步骤s51；

s41判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航；

s51判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航。

在本技术方案中，车辆行进过程中，通过拍摄设备拍摄正前方得到图像，并根据该图像判断当前是处于白天状态还是夜晚状态，同时根据图像上部分和下部分灰度平均值判断当前处于高架桥上还是处于高架桥下，以此根据判断结果给出相应的导航路线，简单方便且快速准确，帮助车主给出相应的导航路线，无需车主手动进行选择判断，为车主提供便利。

进一步优选地，在步骤s11中，若根据车辆行进过程中拍摄设备拍摄的图像的灰度直方图判断当前处于夜晚状态，跳转至步骤s21；

在步骤s21中，判断该图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度阈值，若是，跳转至步骤s31；

在步骤s31中，判断该图像上部分灰度平均值大于下部分灰度平均值，若是，跳转至步骤s51，否则跳转至步骤s41。

在本技术方案中，若判断出当前处于夜晚状态，同样根据图像中上下部分的灰度平均值判断当前是处于高架桥上还是高架桥下，判断的方式与白天相反，为车主提供便利。

进一步优选地，在步骤s11中，将车辆行进过程中拍摄的图像的灰度直方图与标准灰度直方图进行比对，以此判断当前处于白天状态还是夜晚状态。

进一步优选地，在步骤s21中，若判断图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值小于预设灰度阈值，跳转至步骤s32；

s32将该图像的灰度值与预设图像的灰度值进行比对，进而判断是车辆当前行驶于高架桥上还是行驶于高架桥上。

在本技术方案中，若判断出图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值小于预设灰度阈值，根据预设图像的灰度值判断当前所处位置，提高判断的准确度和导航的精确度。

进一步优选地，步骤s21中具体包括：

s211将该图像等分为多个区域；

s212选择处于图像上部分/下部分中间位置的某一区域，且图像上部分和下部分选中的区域上下对称；

s213分别计算所选区域的灰度平均值；

s214判断两个区域的灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度值，若是，跳转至步骤s31；

在步骤s31中具体为：判断图像上部分选中区域的灰度平均值是否大于图像下部分选中区域的灰度平均值。

在本技术方案中，为了进一步提高判断的精确度，在获取的图像中上下对称选取一块区域进行判断，且尽量选取中间区域。

进一步优选地，在步骤s211中，将该图像等分为9个区域，并根据所处行列依次进行命名；

在步骤s212中，选择处于图像中第一行第二列区域和第三行第二列区域。

本发明还提供了一种基于高架路面的车辆导航装置，所述车辆正前方包括拍摄设备，且所述车辆在高架桥上/下行驶，所述车辆导航装置中包括：

图像获取模块，用于从拍摄设备中获取拍摄的图像；

计算模块，用于分别计算图像获取模块获取的图像的上部分和下部分的灰度平均值，以及用于计算图像的上部分和下部分的灰度平均值之差；

判断模块，用于根据图像获取模块获取的图像的灰度直方图判断当前是否处于白天状态，用于判断图像获取模块获取的图像的上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度阈值，以及用于判断图像获取模块获取的图像的上部分灰度平均值是否大于下部分灰度平均值。

在本技术方案中，车辆行进过程中，通过拍摄设备拍摄正前方得到图像，并根据该图像判断当前是处于白天状态还是夜晚状态，同时根据图像上部分和下部分灰度平均值判断当前处于高架桥上还是处于高架桥下，以此根据判断结果给出相应的导航路线，简单方便且快速准确，帮助车主给出相应的导航路线，无需车主手动进行选择判断，为车主提供便利。

进一步优选地，在判断模块中：

将车辆行进过程中拍摄的图像的灰度直方图与标准灰度直方图进行比对，以此判断当前处于白天状态还是夜晚状态。

在本技术方案中，若判断出当前处于夜晚状态，同样根据图像中上下部分的灰度平均值判断当前是处于高架桥上还是高架桥下，判断的方式与白天相反，为车主提供便利。

进一步优选地，在判断模块中：

若判断当前处于白天状态，图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值大于预设灰度阈值，且图像上部分灰度平均值是大于下部分灰度平均值，判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航；

若判断当前处于白天状态，图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值大于预设灰度阈值，且图像上部分灰度平均值是小于下部分灰度平均值，判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航；

若判断当前处于夜晚状态，图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值大于预设灰度阈值，且图像上部分灰度平均值是大于下部分灰度平均值，判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航；

若判断当前处于夜晚状态，图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值大于预设灰度阈值，且图像上部分灰度平均值是小于下部分灰度平均值，判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航。

进一步优选地，所述车辆导航装置中还包括：

等分模块，用于将图像获取模块获取的图像等分为多个区域；

区域选择模块，用于根据等分模块的等分结果选择处于图像上部分/下部分中间位置的某一区域，且图像上部分和下部分选中的区域上下对称；

计算模块分别计算区域选择模块所选区域的灰度平均值；

判断模块判断两个区域的灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度阈值。

在本技术方案中，为了进一步提高判断的精确度，在获取的图像中上下对称选取一块区域进行判断，且尽量选取中间区域。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地解释。

图1为本发明中判断当前处于白天状态时车辆导航方法一种实施方式流程示意图；

图2为本发明中判断当前处于黑夜状态时车辆导航方法一种实施方式流程示意图；

图3为本发明中判断当前处于白天状态时车辆导航方法另一种实施方式流程示意图；

图4为本发明中判断当前处于黑夜状态时车辆导航方法另一种实施方式流程示意图；

图5为本发明中将拍摄图像等分为9部分示意图；

图6为本发明中判断当前处于白天状态时车辆导航方法另一种实施方式流程示意图；

图7为本发明中判断当前处于黑夜状态时车辆导航方法另一种实施方式流程示意图；

图8为本发明中基于高架路面的车辆导航装置一种实施方式示意图；

图9为本发明中基于高架路面的车辆导航装置另一种实施方式示意图。

附图标记：

100-车辆导航装置，110-图像获取模块，120-计算模块，130-判断模块，140-等分模块，150-区域选择模块。

具体实施方式

如图1所示为本发明提供的基于高架路面的车辆导航方法一种实施方式示意图，具体，该车辆正前方包括拍摄设备，如行车记录仪、摄像头等，且该车辆导航方法应用于车辆当前正处于高架桥上/下行驶的情况。从图中可以看出，在该车辆导航方法中包括：s11根据车辆行进过程中拍摄设备拍摄图像的灰度直方图判断当前是否处于白天状态，若是，跳转至步骤s21；s21判断该图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度阈值，若是，跳转至步骤s31；s31判断该图像上部分灰度平均值是否大于下部分灰度平均值，若是，跳转至步骤s41，否则跳转至步骤s51；s41判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航；s51判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航。

此外，在本实施方式中，如图2所示，在步骤s11中，若根据车辆行进过程中拍摄设备拍摄的图像的灰度直方图判断当前处于夜晚状态，跳转至步骤s21；在步骤s21中，判断该图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度阈值，若是，跳转至步骤s31；在步骤s31中，判断该图像上部分灰度平均值大于下部分灰度平均值，若是，跳转至步骤s51，否则跳转至步骤s41。

在本实施方式中，车辆在行进过程中，拍摄设备定期，如每半分钟/一分钟正对车辆前方拍摄一次图像，且根据获取的图像得到其灰度直方图；之后将该图像的灰度直方图与预存的标准灰度直方图进行比对，并根据比对结果判断当前是处于白天状态还是夜晚状态。我们知道，一般来说，白天时拍摄图像对应的灰度直方图的灰度值较小，黑夜时则对应的灰度值较大，故在实际应用中只要选择适当的标准灰度直方图作为阈值，在比较之后，就能判断出当前所处的环境状态。具体，上述标准灰度直方图包括表示黑夜/白天的若干灰度直方图数据，拍摄得到图像之后，随即运算得到其灰度直方图并将其与标准灰度直方图进行比较，将比较得到的差异进行排序，并将差异值最小的标准灰度直方图作为最接近的，并以此判断是夜晚还是白天。更具体来说，在本实施方式中，上述拍摄设备可以为摄像头、行车记录仪等，拍摄设备的拍摄频率还可以为每10s(秒)拍摄一次、每20s拍摄一次等，在此均不做具体限定。另外，在此我们对灰度直方图的灰度等级同样不做具体限定，如可以为256等，只要能够满足本实施方式的目的，都包括在本实施方式的内容中。

我们知道，一般来说，白天时，当车辆于高架桥上行驶时，所拍摄的图像上半部分比较亮；而当车辆于高架桥下方行驶时，所拍摄的图像上半部分由于受到高架桥的遮挡会比较暗。相反，晚上时，当车辆于高架桥上行驶时，由于车灯的影响所拍摄的图像下半部分比较亮；而当车辆于高架桥下方行驶时，所拍摄的图像上半部分由于受到路灯的影响会比较亮，基于此：

若判断出当前处于白天状态，则进一步将图片等分成上部分和下部分，分别计算上部分和下部分的灰度平均值并进行相减，得到灰度平均值之差的绝对值，若该绝对值大于预设灰度阈值，则进一步判断图像上部分灰度平均值与下部分灰度平均值之间的关系。若判断该图像上部分灰度平均值大于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航；相反，若判断该图像上部分灰度平均值小于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航。

若判断出当前处于夜晚状态，同样将图片等分成上部分和下部分，分别计算上部分和下部分的灰度平均值并进行相减，得到灰度平均值之差的绝对值，若该绝对值大于预设灰度阈值，则进一步判断图像上部分灰度平均值与下部分灰度平均值之间的关系。若判断该图像上部分灰度平均值大于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航；相反，若判断该图像上部分灰度平均值小于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航。

在一个实例中，若判断出当前处于白天状态，预设灰度阈值设定为50，灰度等级为256，且计算得到图像上部分的灰度平均值为100，下部分的灰度平均值为160，由于计算得到上部分的灰度平均值与下部分的灰度平均值之差的绝对值60大于预设灰度阈值50，且图像上部分的灰度平均值100小于下部分的灰度平均值160，以此判定车辆当前行驶于高架桥上，此后根据高架桥上行驶方式给出导航路线。

在一个实例中，若判断出当前处于夜晚状态，预设灰度阈值设定为50，灰度等级为256，且计算得到图像上部分的灰度平均值为160，下部分的灰度平均值为220，由于计算得到上部分的灰度平均值与下部分的灰度平均值之差的绝对值60大于预设灰度阈值50，且图像上部分的灰度平均值160小于下部分的灰度平均值220，以此判定车辆当前行驶于高架桥下，此后根据高架桥下行驶方式给出导航路线。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图3所示，在本实施方式中，该车辆导航方法中包括：s11根据车辆行进过程中拍摄设备拍摄图像的灰度直方图判断当前是否处于白天状态，若是，跳转至步骤s211；s211将该图像等分为多个区域；s212选择处于图像上部分/下部分中间位置的某一区域，且图像上部分和下部分选中的区域上下对称；s213分别计算所选区域的灰度平均值；s214判断两个区域的灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度值，若是，跳转至步骤s31；在步骤s31中具体为：判断图像上部分选中区域的灰度平均值是否大于图像下部分选中区域的灰度平均值；s31判断该图像上部分灰度平均值是否大于下部分灰度平均值，若是，跳转至步骤s41，否则跳转至步骤s51；s41判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航；s51判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航。

此外，如图4所示，在本实施方式中，若根据车辆行进过程中拍摄设备拍摄的图像的灰度直方图判断当前处于夜晚状态，同样跳转至步骤s211；s211将该图像等分为多个区域；s212选择处于图像上部分/下部分中间位置的某一区域，且图像上部分和下部分选中的区域上下对称；s213分别计算所选区域的灰度平均值；s214判断两个区域的灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度值，若是，跳转至步骤s31；在步骤s31中具体为：判断图像上部分选中区域的灰度平均值是否大于图像下部分选中区域的灰度平均值；s31判断该图像上部分灰度平均值是否大于下部分灰度平均值，若是，跳转至步骤s51，否则跳转至步骤s41；s41判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航；s51判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航。

在本实施方式中，为了进一步提高判断结果的精确度，在图像的上部分和下部分中对称选取特定区域进行平均灰度值的比对，具体，该特定区域在选取的过程中，以图像上部分和下部分中间部分为准。

在一实例中，预设灰度阈值设定为50，如图5所示，将该图像等分为9个区域(三行三列)，根据各个区域所处行列依次进行命名为图11(第一行第一列)、图12、图13、图21、图22、图23、图31、图32以及图33，根据上述描述，在图像上部分选取图12，在图像下部分选取图32作为比对。

若判断出当前处于白天状态，灰度等级为256，且计算得到图12的灰度平均值为85，图32的灰度平均值为150，由于计算得到图12的灰度平均值与图32的灰度平均值之差的绝对值65大于预设灰度阈值50，且图12的灰度平均值85小于下部分的灰度平均值150，以此判定车辆当前行驶于高架桥上，此后根据高架桥上行驶方式给出导航路线。要说明的是，在其他实例中，还可以将图像进行16等分、25等分等，在此不做具体限定，原则上来说，只要能够实现本实施方式的目的，都包括在本实施方式的内容中，根据实际情况进行选定即可。当然，考虑到判断结果的精确度，也不能无限制的进行等分，以免由等分得到各区域对应的图像像素过小而影响判断的精确度。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图6和图7所示，在本实施方式提供的车辆导航方法中，除了包括上述步骤之外，还包括步骤s32将该图像的灰度值与预设图像的灰度值进行比对，进而判断是车辆当前行驶于高架桥上还是行驶于高架桥上；具体，在步骤s21中，若判断图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值小于预设灰度阈值，跳转至步骤s32。

在本实施方式中，上述预设图像具体指，不同场景下，如雨雪天、傍晚等拍摄的标准图像，作为判断的基准图像。在判断的过程中，将运算得到的灰度直方图与基准图像的灰度直方图进行比较，将比较得到的差异进行排序，将其差异值最小的标准灰度直方图作为最接近的，以此判断是行驶于高架桥上还是行驶于高架桥下。

在一个实例中，若判断出当前处于夜晚状态，预设灰度阈值设定为50，且计算得到图像上部分的灰度平均值为160，下部分的灰度平均值为200，由于计算得到上部分的灰度平均值与下部分的灰度平均值之差的绝对值40小于预设灰度阈值50，则将该图像的灰度直方图与预设图像的灰度直方图进行逐一比对，根据其相似度判断是处于高架桥上还是处于高架桥下，若该图像与预存高架桥下傍晚天气图像相似度最高，则判断车辆当前行驶于高架桥下，给出相应的导航路线。

如图8所示为本发明提供的基于高架路面的车辆导航装置一种实施方式示意图，具体，该车辆导航装置应用于车辆导航仪，该车辆正前方包括拍摄设备，如行车记录仪、摄像头等，且该车辆导航方法应用于车辆当前正处于高架桥上/下行驶的情况。从图中可以看出，在该车辆导航装置100中包括：图像获取模块110、计算模块120以及判断模块130，其中，计算模块120与图像获取模块110连接，判断模块130与计算模块120连接。

在本实施方式中，车辆在行进过程中，拍摄设备定期，如每半分钟/一分钟正对车辆前方拍摄一次图像，并将拍摄的图像发送至车辆导航装置100。车辆导航装置100中的图像获取模块110接收该图片，且根据获取的图像得到其灰度直方图；之后判断模块130将该图像的灰度直方图与预存的标准灰度直方图进行比对，并根据比对结果判断当前是处于白天状态还是夜晚状态。具体，上述标准灰度直方图包括表示黑夜/白天的若干灰度直方图数据，拍摄得到图像之后，随即运算得到其灰度直方图并将其与标准灰度直方图进行比较，将比较得到的差异进行排序，并将差异值最小的标准灰度直方图作为最接近的，并以此判断是夜晚还是白天。

若判断出当前处于白天状态，则进一步将图片等分成上部分和下部分，通过计算模块120分别计算上部分和下部分的灰度平均值并进行相减，得到灰度平均值之差的绝对值；随后，通过判断模块130将得到的绝对值与预设灰度阈值进行比较，若该绝对值大于预设灰度阈值，则进一步判断图像上部分灰度平均值与下部分灰度平均值之间的关系。若判断该图像上部分灰度平均值大于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航；相反，若判断该图像上部分灰度平均值小于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航。

若判断出当前处于夜晚状态，同样将图片等分成上部分和下部分，通过计算模块120分别计算上部分和下部分的灰度平均值并进行相减，得到灰度平均值之差的绝对值；随后，通过判断模块130将得到的绝对值与预设灰度阈值进行比较，若该绝对值大于预设灰度阈值，则进一步判断图像上部分灰度平均值与下部分灰度平均值之间的关系。若判断该图像上部分灰度平均值大于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥上，并根据高架桥上行驶方式进行导航；相反，若判断该图像上部分灰度平均值小于下部分灰度平均值，则判定车辆当前行驶于高架桥下，并根据高架桥下行驶方式进行导航。

更具体来说，在本实施方式中，上述拍摄设备可以为摄像头、行车记录仪等，拍摄设备的拍摄频率还可以为每10s(秒)拍摄一次、每20s拍摄一次等，在此均不做具体限定。另外，在此我们对灰度直方图的灰度等级同样不做具体限定，如可以为256等，只要能够满足本实施方式的目的，都包括在本实施方式的内容中。

另外，在本实施方式中，在判断模块130中，若判断出图像上部分和下部分灰度平均值之差的绝对值小于预设灰度阈值，则判断模块130进一步将图像的灰度值与预设图像的灰度值进行比对，进而判断是车辆当前行驶于高架桥上还是行驶于高架桥上。具体，上述预设图像具体指，不同场景下，如雨雪天、傍晚等拍摄的标准图像，作为判断的基准图像。在判断的过程中，将运算得到的灰度直方图与基准图像的灰度直方图进行比较，将比较得到的差异进行排序，将将差异值最小的标准灰度直方图作为最接近的，以此判断是行驶于高架桥上还是行驶于高架桥下。

在一个实例中，若判断出当前处于白天状态，预设灰度阈值设定为50，且计算得到图像上部分的灰度平均值为50，下部分的灰度平均值为80，由于计算得到上部分的灰度平均值与下部分的灰度平均值之差的绝对值30小于预设灰度阈值50，则将该图像的灰度直方图与预设图像的灰度直方图进行逐一比对，根据其相似度判断是处于高架桥上还是处于高架桥下，若该图像与预存高架桥上大雪天气图像相似度最高，则判断车辆当前行驶于高架桥上，给出相应的导航路线。

对上述实施方式进行改进得到本实施方式，如图9所示，在本实施方式中，该车辆导航装置100中除了包括上述图像获取模块110、计算模块120以及判断模块130之外，还包括：等分模块140及区域选择模块150，其中，等分模块140与图像获取模块110连接，区域选择模块150与等分模块140连接，计算模块120与区域选择模块150连接，具体，区域选择模块150用于根据等分模块140的等分结果选择处于图像上部分/下部分中间位置的某一区域，且图像上部分和下部分选中的区域上下对称；以此，计算模块120分别计算区域选择模块150所选区域的灰度平均值，判断模块130判断两个区域的灰度平均值之差的绝对值是否大于预设灰度阈值。

在本实施方式中，为了进一步提高判断结果的精确度，通过等分模块140和区域选择模块150在图像的上部分和下部分中对称选取特定区域进行平均灰度值的比对，具体，该特定区域在选取的过程中，以图像上部分和下部分中间部分为准。

在一实例中，预设灰度阈值设定为50，如图3所示，将该图像等分为9个区域(三行三列)，根据各个区域所处行列依次进行命名为图11(第一行第一列)、图12、图13、图21、图22、图23、图31、图32以及图33，根据上述描述，在图像上部分选取图12，在图像下部分选取图32作为比对。

若判断出当前处于黑夜状态，灰度等级为256，且计算得到图12的灰度平均值为200，图32的灰度平均值为140，由于计算得到图12的灰度平均值与图32的灰度平均值之差的绝对值60大于预设灰度阈值50，且图12的灰度平均值200大于下部分的灰度平均值140，以此判定车辆当前行驶于高架桥上，此后根据高架桥上行驶方式给出导航路线。