经改进的导航装置和方法

专利名称：经改进的导航装置和方法
技术领域：
本发明涉及一种经改进的导航装置和方法。
背景技术：
包括GPS (全球定位系统)信号接收和处理构件的便携式导航装置(PND)是众所 周知的，且广泛地用作车内导航系统。本质上，现代PND包含-处理器，-存储器(易失性存储器和非易失性存储器中的至少一者，且通常为两者)，-存储在所述存储器内的地图数据，-软件操作系统和(任选地)在其上执行的一个或一个以上额外程序，用以控制装 置的功能性并提供各种特征，-GPS天线，通过其可接收包括位置数据的卫星广播信号，且随后处理所述信号以 确定装置的当前位置，-(任选地)产生信号的电子陀螺仪(gyroscope)和加速计，所述信号能够经处理 以确定当前角加速度和线性加速度，且又，且结合从GPS信号导出的位置信息，确定装置和 因此所述装置安装于其中的交通工具的速度和相对位移，-输入和输出构件，实例包括视觉显示器(其可对触摸敏感以允许用户输入)、一 个或一个以上物理按钮以控制开/关操作或装置的其它特征、用于可听输出的扬声器，-(任选地)一个或一个以上物理连接器，借助于所述物理连接器可将电力和任选 地一个或一个以上数据信号传输到所述装置，并从所述装置接收电力和任选地一个或一个 以上数据信号，以及-(任选地)一个或一个以上无线发射器/接收器，用以允许经由移动电信以及其 它信号和数据网络(例如，Wi-Fi、Wi-Max GSM等)的通信。PND的效用主要表现在其确定出发位置或当前位置与目的地之间的路线的能力， 目的地可由计算装置的用户通过许多种不同方法中的任一种(例如，通过邮政编码、街道 名和号码)来输入，且可为先前存储的众所周知、最爱或最近到过的目的地。通常，PND是 由用于根据地图数据来计算出发地址位置与目的地地址位置之间的“最好”或“最佳”路线 的软件来启用。“最好”或“最佳”路线是基于预定准则来确定的，且不一定是最快或最短路 线。指引司机所沿着的路线的选择可能是非常复杂的，且所选择的路线可考虑现有的、预测 的以及动态和/或无线地接收到的交通和道路信息、关于道路速度的历史信息和司机对于 确定道路备选项的因素的自身偏好。此外，所述装置可连续监视道路和交通条件，且因改变 的条件而提供或选择改变路线，在此路线上将进行剩下的旅程。基于各种技术(例如，移动 电话呼叫、固定相机、GPS车队追踪)的实时交通监视系统正用来识别交通延迟且将信息馈 入到通知系统中。导航装置通常可安装在交通工具的仪表板上，但也可形成为交通工具的机载计算 机或汽车无线电的一部分。导航装置也可为手持式系统(的一部分)，例如PDA(个人导航装置)媒体播放器、移动电话或类似物，且在这些情况下，借助于将软件安装在装置上以执 行路线计算和沿着所计算的路线的导航来扩展手持式系统的正常功能性。无论如何，一旦 已计算出路线，用户就与导航装置互动以(任选地，从提议路线列表)选择所要的计算出的 路线。任选地，用户可干预或指导路线选择过程，例如通过指定对于特定旅程，应避免或者 必须遵循某些路线、道路、位置或准则。PND的路线计算方面形成所提供的一个主要功能，且 沿着此路线的导航是另一主要功能。在沿着计算出的路线导航期间，PND提供视觉和/或 可听指令，用以指引用户沿着所选择的路线到达所述路线的终点，此终点为所要的目的地。 PND通常在导航期间在屏幕上显示地图信息，此信息在屏幕上定期更新，使得所显示的地图 信息表示装置的当前位置，且因此表示用户或用户的交通工具的当前位置(如果装置正用 于车内导航)。显示在屏幕上的图标通常表示当前装置位置，且居中，其中还显示当前和周 围道路的地图信息以及其它地图特征。另外，任选地，可在所显示的地图信息上方、下方或 一侧的状态栏中显示导航信息，导航信息的实例包括从用户需要选取的当前道路到下一偏 离的距离，所述偏离的性质可能由表明偏离的特定类型(例如，左转或右转)的进一步图标 表示。导航功能还确定可听指令的内容、持续时间和时序，可借助于所述指令来指引用户沿 着路线向前。如可了解，例如“100m后左转”等简单指令需要海量处理和分析。如先前所提 到，用户与装置的互动可通过触摸屏，或者另外或替代地通过安装在驾驶杆处的遥控器、通 过语音激活或者通过任何其它适宜方法。所述装置所提供的更重要的功能是在以下情况下的自动路线重计算-在沿着先前计算出的路线导航期间，用户偏离所述路线，-实时交通条件指示替代的路线将更有利，且所述装置具有适当功能以自动辨识 此些条件，或-如果用户出于任何原因而主动致使装置执行路线重计算。还已知允许按用户定义的准则来计算路线；例如，用户可能更喜欢装置计算出风 景路线，或者可能希望避开交通堵塞可能发生、预计会发生或当前正发生的任何道路。装置 软件将接着计算各种路线，且更青睐沿途包括最高数目个关注点(已知为Ρ0Ι)(被标注为 (例如)有美景)的路线，或者使用指示特定道路上的正发生的交通条件的已存储信息，按 可能的堵塞或因堵塞而导致的延迟的等级来对计算出的路线进行排序。其它基于POI和基 于交通信息的路线计算和导航准则也是可能的。尽管路线计算和导航功能对PND的总体效用很重要，但有可能将所述装置纯粹用 于信息显示或“自由驾驶”，其中仅显示与当前装置位置相关的地图信息，且其中尚未计算 出路线且装置当前不在执行导航。此操作模式常可适用于当用户已经知道行进所要沿着的 路线且不需要导航辅助时。更近一些，PND已被制造成具有包括一个或一个以上电荷耦合装置(CXD)的集成 数字相机，且因此能够捕捉数字摄影图像，所述图像接着通常被存储在非易失性装置存储 器中。作为专用数字相机的常规实践，借助于PC与装置之间的物理(例如，USB)连接，随后 可将此些图像下载到用户的PC或其它数字图像库上。如所提到，可将图像存储在装置内的 本地非易失性存储器中，或存储在可装卸媒体存储卡(例如，安全数字或SD卡)或任何其 它此类可装卸数字媒体(例如，快闪存储器)上。将数字相机集成到PND中的一个特定优 势在于，除了通常属于此些图像的标准标注信息(例如，时间和日期)之外，所捕捉的数字图像还可标注有根据正由装置接收或近来由装置接收的GPS信号计算出的特定位置信息。 明确地说，由Navman 制造并销售的S90i装置包括此设施。Navman 还提供一种服务，藉此POI的经预先地理空间标注的图像可供经由用户 的PC(PND连接到所述PC)从图像服务器下载，且可存储在装置的存储器中，以供稍后当装 置位置被确定为在特定POI的预定接近度阈值内时显示在装置的屏幕上。POI的特定经地 理空间标注的图像的存储的另一有用特征在于，可从存储器选择所述图像，作为识别所要 目的地的一种途径，或者作为沿着到达替代的用户选定目的地的路线的所要沿途停车点。 此设施与标准POI的搜索和选择大致相同，对于标准POI，仅存储文本信息作为在PND的导 航、路线计算和自由驾驶模式中使用的地图数据的一部分_仅有的差异在于，通过特定POI 的照片的显示，用户可立即在屏幕上识别特定Ρ0Ι。尽管此些次要或附属特征是有利的且增强了总体用户体验，但所述特征除了扩大 可接入的POI的数目之外并不对装置所提供的导航功能性提供任何增强。例如远程阿特拉斯NV(TeleAtlas NV)和导航科技(NavTeq)等当前地图数据提 供公司生产呈一个或一个以上基本数据文件形式的数字地图数据，PND从所述数字地图数 据提取用于创建地理特征(例如，道路、建筑物、铁路和其它陆标和Ρ0Ι)的图形表示的信 息。此信息显示在装置的屏幕上，且几乎不断地被刷新，以为用户提供当前位置和周围区域 参照也显示在屏幕的中间的大致静止的图形交通工具指示符的不断改变的地图。地图中所 展示的细节的程度取决于许多因素，包括由用户选择的地图的特定比例尺、行进速度以及 (当然)用于装置当前所在的特定地点的由基础地图数据文件提供的细节的等级。举例来 说，当用户正在穿过乡村的高速公路上行进时，在装置的屏幕上仅显示相对较少的信息，而 当用户正在拥堵的道路上(且因此很慢地)行进穿过城市时，可在屏幕上提供相对来说大 得多的细节等级。在此后一种情形中，由于用户可使显示于屏幕上的路边或基于道路的特征与其在 沿着所讨论的特定道路驾驶时可看到的对应物理特征相关的可能性较大，因此通过在屏幕 上显示更详细的信息来增强装置所提供的导航功能性。来源于当前地图提供商的数据文件 的一个缺点在于，其细节等级仅随每一相继版本发布而增加。由此，这些情况仅相对来说偶 尔发生，且因此，由于城市和(在较小程度上)市郊地区中常发生的道路布局的改变和进入 限制的实施，地图信息有可能过时。另外，地图数据通常并不包括过渡性的道路更改，例如 可能因道路工程、车道减少或更改或者先前经地图绘制为机动车道的道路变为行人专用而 引起的道路更改。本发明的目标为提供一种PND或导航系统、一种操作所述PND或导航系统的方法 和一种藉以控制所述PND或导航系统的计算机程序，连同一种地图数据改进系统，所述地 图数据改进系统允许具有相机功能的PND使用照相捕捉的数字信息来增强所述装置藉此 提供其导航功能性的基本地图数据文件。

发明内容
根据本发明，提供一种操作PND或导航系统的方法，所述PND或导航系统具有与之 相关联的数字相机，借助于所述数字相机，可捕捉数字图像数据，所述方法的特征在于对 所捕捉的数字图像数据执行图案辨识技术以确定所述图像是否含有一个或一个以上可辨识特征，所述特征先前已由存储在所述装置的存储器中的数字信息定义，且所述图案辨识 技术在所捕捉的数字图像信息与至少一些表示特征的数字信息之间进行比较，且所述方法 的特征进一步在于至少一些信息的所述存储包括对图案辨识技术因其而成功的所识别的 特征以及识别以下各项中的至少一者的大致位置的地理空间位置数据的指示-在所述数字图像被捕捉时的瞬间或在所述瞬间的预定时间阈值内，所述装置的 位置，-在所述数字图像被捕捉的瞬间，所计算出的所述装置的预测位置，所述预测是基 于较早存储的装置位置信息，以及_所捕捉数字图像中所识别的特征的位置的所计算出的近似值。最优选的是，在成功的图案辨识后由所述装置存储的信息是其中含有所识别的一 个或一个以上特征的特定所捕捉数字图像中的一者或一者以上。最优选的是，为其提供多组数字描述符的特征是例如现代道路上、中或周围常见 的特征，实例包括人行横道、交通灯、速度相机、警告标志、速度限制、雷达天线、道路标记 等，此些特征是可在图案辨识技术中以数字方式且在现实中由交通工具的司机容易辨识且 区分的特征。在优选实施例中，数字图像数据的捕捉实质上连续地发生，使得较类似于数字视 频馈入的数字数据流被PND或系统捕捉，实质上连续地对所述流式数字数据执行所述图案 辨识技术。在又一优选实施例中，优选的是，仅存储所述流式数字数据的一部分，优选为所述 流式数字数据的一帧，丢弃其余部分，存储在所述装置或系统中的所述部分是含有对由所 述图案辨识技术成功辨识的特征的数字表示的部分。在又一优选实施例中，优选的是，所述装置或系统含有一个或一个以上所存储的 图形图标，其表示能够由所述图案辨识技术识别的一个或一个以上特征，所述PND或系统 包括例程，藉此通过在适当位置处显示表示此些特征的图形图标来扩充显示在屏幕上的地 图信息，如先前由所述PND系统在捕捉含有经识别的特征的数字图像数据时所确定。在最优选的实施例中，本发明的第一方面形成地图数据更新系统的部分，其中所 述PND或导航系统存储识别特征和其位置的信息，所述PND或导航系统包括用于将此数据 上载到数据验证服务器的构件，所述数据验证服务器处理所有接收到的特征识别和对应的 位置信息，所述处理考虑一些所上载的数据将有错误的事实，且因此依据在特定位置内或 在其接近度阈值内识别到特定特征的次数来确定特征存在于特定位置处的相对可能性，所 述数据验证服务器还创建含有经验证的特征信息和对应的位置信息的一个或一个以上地 图更新文件，所述地图数据更新系统随后接着将含有经验证的特征数据的一个或一个以上 地图更新文件发射到所述PND或导航系统。在一个实施例中，由所述验证服务器创建的地图更新文件含有经识别特征的图形 图标表示，此些图形图标表示连同基本地图数据以叠加方式一起显示在PND或导航系统的
屏幕上。在替代实施例中，PND或系统存储器存储可在从数据验证服务器接收到的地图更 新文件中识别的潜在特征的图形图标表示，所述地图更新文件仅含有可由PND或导航系统 识别的指针信息(连同对应的位置信息)，所述PND或导航系统可因此检索适当的本地存储的图形图标，以供在显示包括地图数据更新文件中的位置信息的区域的地图数据时显示在 装置或系统屏幕上。优选的是，PND具备集成数字相机，或在替代实施例中，PND或导航系统与能够控 制数字相机的软件相关联且具备所述软件，所述数字相机可借助于物理(例如，缆线)或无 线(例如，蓝牙)连接而连接到PND或导航系统。在优选实施例中，所述数字相机可从PND 或导航系统拆卸。在优选实施例中，如对大多数现有PND来说当前可能的情况一样，可通过借助于 USB缆线将PND连接到已连接因特网的PC来经由因特网下载地图更新文件。在本发明的进一步方面中，提供一种用于实施上述方法的根据需要体现于计算机 可读取媒体上的计算机程序，还提供一种适合于执行所描述的方法的PND和/或导航系统。


下文将通过使用实例实施例来更详细地描述本申请案，将在图式的辅助下阐释所 述实例实施例，其中图1说明全球定位系统(GPS)的实例视图；图2说明导航装置的电子组件的实例框图；图3说明导航装置可经由无线通信信道接收信息的方式的实例框图；图4A和图4B是导航装置的实施例的实施的透视图；图5展示所提议的藉此可用表示用户可识别的路边特征的图形指示符来扩充本 地存储在PND上的基本疯狂数据的系统的示意图。
具体实施例方式图1说明可由导航装置使用的全球定位系统(GPS)的实例视图。此些系统是已知 的，且用于多种目的。一般来说，GPS是基于卫星无线电的导航系统，其能够为不限数目个 用户确定连续的位置、速度、时间以及(在一些情况下)方向信息。以前被称为NAVSTAR的 GPS并入有在极其精确的轨道中与地球一起运转的多个卫星。基于这些精确轨道，GPS卫星 可将其位置中继给任何数目个接收单元。当经特殊装备以接收GPS数据的装置开始扫描用于GPS卫星信号的射频时，实施 GPS系统。在从GPS卫星接收到无线电信号后，所述装置经由多个不同常规方法中的一者来 确定所述卫星的精确位置。在大多数情况下，所述装置将继续扫描信号，直到其已获得至少 三个不同的卫星信号(注意，通常并非如此，但可使用其它三角量测技术而仅用两个信号 来确定位置)为止。在实施几何三角量测的情况下，接收器利用三个已知位置来确定其自 身相对于卫星的二维位置。这可以已知方式进行。另外，获取第四卫星信号将允许接收装 置通过同一几何计算以已知方式计算其三维位置。位置和速度数据可由不限数目个用户在 连续基础上实时更新。如图1中所示，GPS系统由参考标号100概括表示。多个卫星120处于围绕地球 124的轨道中。每一卫星120的轨道未必与其它卫星120的轨道同步，且实际上很可能是异 步的。GPS接收器140被展示为正从各种卫星120接收扩频GPS卫星信号160。从每一卫星120连续地发射的扩频卫星信号160利用通过极其准确的原子钟实现的高度准确的频率标准。作为每一卫星120的数据信号发射160的一部分，每一卫星120 发射指示所述特定卫星120的数据流。相关领域的技术人员应了解，GPS接收器装置140通 常从至少三个卫星120获取扩频GPS卫星信号160，以供所述GPS接收器装置140通过三角 量测来计算其二维位置。额外信号的获取(其产生来自总共四个卫星120的信号160)准 许GPS接收器装置140以已知方式计算其三维位置。图2按框组件格式说明导航装置200 的电子组件的实例框图。应注意，导航装置200的框图不包括导航装置的所有组件，而是仅 表示许多实例组件。导航装置200位于外壳(未图示)内。所述外壳包括连接到输入装置220和显示 屏240的处理器210。输入装置220可包括键盘装置、语音输入装置、触摸面板和/或用来 输入信息的任何其它已知输入装置；且显示屏240可包括任何类型的显示屏，例如，IXD显 示器。输入装置220和显示屏240集成为集成输入与显示装置，所述集成输入与显示装置 包括触摸板或触摸屏输入端，其中用户只需触摸显示屏240的一部分来选择多个显示备选 项中的一者或者激活多个虚拟按钮中的一者。此外，其它类型的输出装置250还可包括(包括但不限于)可听输出装置。因为输 出装置241可向导航装置200的用户产生可听信息，所以应同等地理解，输入装置240还可 包括麦克风以及用于接收输入语音命令的软件。在导航装置200中，处理器210经由连接 225操作地连接到输入装置240，且经设置以经由连接225从输入装置240接收输入信息， 且经由输出连接245操作地连接到显示屏240和输出装置241中的至少一者，以将信息输 出到所述至少一者。另外，处理器210经由连接235操作地连接到存储器230，且进一步适 合于经由连接275从输入/输出(I/O)端口 270接收信息/将信息发送到输入/输出(I/ 0)端口 270，其中I/O端口 270可连接到在导航装置200外部的I/O装置280。外部I/O装 置270可包括(但不限于)外部收听装置，例如耳机。到达I/O装置280的连接可另外为 到达任何其它外部装置(例如汽车立体声单元)的有线或无线连接，例如用于免提操作和 /或用于语音激活式操作；用于连接到耳机或头戴式耳机；和/或用于连接到(例如)移动 电话，其中移动电话连接可用以建立导航装置200与(例如)因特网或任何其它网络之间 的数据连接，且/或用以建立经由(例如)因特网或某一其它网络到达服务器的连接。导航装置200可经由移动装置400 (例如，移动电话、PDA和/或具有移动电话技 术的任何装置)建立与服务器302的“移动”或电信网络连接，从而建立数字连接(例如， 经由已知的蓝牙技术的数字连接)。其后，移动装置400可经由其网络服务提供商来建立与 服务器302的网络连接(例如，经由因特网)。由此，建立导航装置200 (当其单独和/或在 交通工具中行进时，其可为且时常为移动的)与服务器302之间的“移动”网络连接，以为 信息提供“实时”或至少很“新的”网关。可使用(例如)因特网410以已知方式来进行移动装置400 (经由服务提供商) 与例如服务器302等另一装置之间的网络连接的建立。举例来说，此建立可包括TCP/IP分 层协议的使用。移动装置400可利用任何数目个通信标准，例如CDMA、GSM、WAN等。由此，可利用(例如)经由数据连接、经由移动电话或导航装置200内的移动电话 技术实现的因特网连接。为了此连接，建立服务器302与导航装置200之间的因特网连接。 举例来说，可经由移动电话或其它移动装置和GPRS (通用分组无线电服务)连接来进行此 建立(GPRS连接是由电信经营者提供的用于移动装置的高速数据连接；GPRS是用以连接到因特网的方法。导航装置200可经由(例如)现有的蓝牙技术以已知方式进一步完成与移动装置 400的数据连接，且最终完成与因特网410和服务器302的数据连接，其中数据协议可利用 任何数目个标准，例如GSRM、针对GSM标准的数据协议标准。导航装置200可在导航装置200本身内包括其自身的移动电话技术(例如包括天 线，其中可进一步替代地使用导航装置200的内部天线)。导航装置200内的移动电话技术 可包括如上文所指定的内部组件，且/或可包括可插入卡(例如，订户识别模块或SIM卡)， 其配有(例如)必要的移动电话技术和/或天线。由此，导航装置200内的移动电话技术 可以与任一移动装置400的方式类似的方式，类似地经由(例如)因特网410建立导航装 置200与服务器302之间的网络连接。对于GRPS电话设定值，具有蓝牙功能的装置可用于以移动电话型号、制造商等的 不断改变的频谱正确地工作，举例来说，型号/制造商特有设定值可存储在导航装置200 上。可更新为此信息而存储的数据。图2进一步说明处理器210与天线/接收器250之间经由连接255的操作性连接， 其中天线/接收器250可为(例如)GPS天线/接收器。将理解，为了说明而示意性地组合 由参考标号250表示的天线与接收器，但天线和接收器可为分开定位的组件，且天线可为 (例如)GPS接线天线或螺旋型天线。另外，所属领域的技术人员将理解，图2中所示的电子组件由电源(未图示)以常 规方式供电。如所属领域的技术人员将理解，图2中所示的组件的不同配置被视为在本申 请案的范围内。举例来说，图2中所示的组件可经由有线和/或无线连接等相互通信。因 此，本申请案的导航装置200的范围包括便携式或手持式导航装置200。此外，图2的便携式或手持式导航装置200可以已知方式连接或“对接”到机动化 交通工具，例如，汽车或船。接着可将此导航装置200从对接位置移除，以用于便携式或手 持式导航用途。 图3说明能够经由通用通信信道318通信的服务器302和导航装置200的实例框 图。当在服务器302与导航装置200之间建立经由通信信道318的连接(注意，此连接可 为经由移动装置的数据连接、经由个人计算机经由因特网的直接连接等)时，服务器302与 导航装置200可通信。服务器302包括(除了可能未说明的其它组件之外)处理器304，所 述处理器304操作地连接到存储器306，且经由有线或无线连接314进一步操作地连接到海 量数据存储装置312。处理器304进一步操作地连接到发射器308和接收器310，以经由通 信信道318将信息发射到导航装置200并从导航装置200发送信息。所发送且所接收的信 号可包括数据、通信和/或其它所传播信号。可根据针对导航系统200的通信设计中所使 用的通信要求和通信技术来选择或设计发射器308和接收器310。另外，应注意，可将发射 器308和接收器310的功能组合为信号收发器。服务器302进一步连接到(或包括)海量 存储装置312，注意，海量存储装置312可经由通信链路314耦合到服务器302。海量存储 装置312含有大量的导航数据和地图信息，且可同样为与服务器302分离的装置或可并入 到服务器302中。导航装置200适合于经由通信信道318与服务器302通信，且包括如先前关于图2 所描述的处理器、存储器等，以及发射器320和接收器322以经由通信信道318发送和接收信号和/或数据，注意，这些装置可进一步用来与不同于服务器302的装置通信。另外，根 据针对导航装置200的通信设计中所使用的通信要求和通信技术来选择或设计发射器320 和接收器322，且可将发射器320和接收器322的功能组合为单个收发器。存储在服务器存储器306中的软件为处理器304提供指令，且允许服务器302将 服务提供给导航装置200。服务器302所提供的一个服务涉及处理来自导航装置200的请 求和将导航数据从海量数据存储装置312发射到导航装置200。服务器302所提供的另一 服务包括针对所要应用使用各种算法来处理导航数据和将这些计算的结果发送到导航装 置 200。通信信道318 —般表示连接导航装置200与服务器302的传播媒体或路径。服务 器302和导航装置200两者都包括用于经由所述通信信道发射数据的发射器和用于接收已 经由所述通信信道发射的数据的接收器。通信信道318不限于特定通信技术。另外，通信 信道318不限于单个通信技术；即，信道318可包括使用多种技术的若干通信链路。举例来 说，通信信道318可适合于提供用于电通信、光学通信和/或电磁通信等的路径。由此，通 信信道318包括(但不限于)下列各项中的一者或组合电路、例如电线和同轴电缆等电导 体、光纤电缆、转换器、射频(rf)波、大气、真空空间(empty space)等。此外，通信信道318 可包括中间装置，例如路由器、中继器、缓冲器、发射器和接收器。举例来说，通信信道318包括电话网络和计算机网络。此外，通信信道318可能够 适应例如射频、微波频率、红外线通信等无线通信。另外，通信信道318可适应卫星通信。经由通信信道318发射的通信信号包括(但不限于)如给定通信技术可能需要或 所要的信号。举例来说，所述信号可适合用于蜂窝式通信技术中，例如时分多址(TDMA)、频 分多址(FDMA)、码分多址(CDMA)、全球移动通信系统(GSM)等。可经由通信信道318发射 数字和模拟信号两者。这些信号可为如对于通信技术来说可能为合乎需要的经调制、经加 密和/或经压缩的信号。服务器302包括可由导航装置200经由无线信道接入的远程服务器。服务器302 可包括位于局域网(LAN)、广域网(WAN)、虚拟专用网络(VPN)等上的网络服务器。服务器302可包括例如桌上型或膝上型计算机等个人计算机，且通信信道318可 为连接在个人计算机与导航装置200之间的电缆。或者，可将个人计算机连接在导航装置 200与服务器302之间，以建立服务器302与导航装置200之间的因特网连接。或者，移动 电话或其它手持式装置可建立到达因特网的无线连接，用于经由因特网将导航装置200连 接到服务器302。可经由信息下载为导航装置200提供来自服务器302的信息，在用户将导航装置 200连接到服务器302后，可周期性地更新信息下载，且/或在经由(例如)无线移动连接 装置和TCP/IP连接在服务器302与导航装置200之间进行较恒定或频繁的连接后，信息下 载的动态性可较大。对于许多动态计算，服务器302中的处理器304可用来处置大部分的 处理需要，然而，导航装置200的处理器210也可时常独立于到达服务器302的连接而处置 许多处理和计算。如上文在图2中所指示，导航装置200包括处理器210、输入装置220和显示屏 240。输入装置220和显示屏240集成为集成输入与显示装置，以实现信息的输入(经由直 接输入、选单选择等)和信息的显示(例如经由触摸面板屏幕)两者。举例来说，如所属领域的技术人员众所周知，此屏幕可为触摸输入LCD屏幕。另外，导航装置200还可包括任何 额外输入装置220和/或任何额外输出装置241，例如音频输入/输出装置。图4A和图4B是导航装置200的透视图。如图4A中所示，导航装置200可为包括 集成输入与显示装置290 (例如，触摸面板屏幕)和图2的其它组件(包括但不限于内部 GPS接收器250、微处理器210、电源、存储器系统220等)的单元。导航装置200可位于臂292上，可使用大吸盘294将臂292本身紧固到交通工具 仪表板/窗/等。此臂292是对接台的一个实例，导航装置200可对接到所述对接台。如图4B中所示，导航装置200可对接或通过(例如)将导航装置292连接到臂 292的搭扣以其它方式连接到对接台的臂292(这只是一个实例，因为用于连接到对接台的 其它已知替代物在本申请案的范围内)。导航装置200可接着可在臂292上旋转，如图4B 的箭头所示。为了释放导航装置200与对接台之间的连接，例如可按压导航装置200上的 按钮(这只是一个实例，因为用于与对接台断开的其它已知替代物在本申请案的范围内)。参看图5，展示根据本发明的系统的概观图，所述系统包括具有相机功能的安装在 交通工具上的PND。具体地说，交通工具500包括通常安装在仪表板上的PND 502。图片 504中展示典型的布置，其中可看到PND 502以及司机透过汽车的挡风玻璃的视野506，所 述视野包括交通灯508。理想的是，PND 502具备集成数字相机或其它数字图像捕捉装置， 其在安装于所述装置上的操作软件或在其上执行的替代软件程序的控制下操作。在本发明 的一特别合意的特征中，此软件包括选项，藉此用户可选择常规相机模式，在常规相机模 式下，通常如可使用常规数字相机那样来握住和使用所述装置；以及替代选项，其中可在自 由图像捕捉模式下使用所述装置，如图5中所设想。在此操作模式(装置在确定其已附接 到510处所指示的其安装装置后自动选择此模式)下。在本发明的一个实施例中，经由相机连续地捕捉数字图像数据，使得随着交通工 具移动，类似于流式视频的连续的数字图像数据流可用于装置的处理电子器件。在替代实 施例中，数字图像数据的捕捉以相对较短的周期(例如每隔数秒)周期性地发生，使得足够 量的数字图像数据由装置捕捉以使能够对所述数据执行图案或对象辨识技术。所应用的特 定辨识技术是许多可用技术中的一者，但原则上，所述技术使用一组所存储的数字描述符 或对象定义，其描述基本和常见的对象，例如，交通灯、街灯、道路标记和其它基于道路的陆 标或路边陆标。图像或对象辨识技术也周期性或不断地对接收到的数字图像数据发生，但 无论如何，依据在所捕捉到的图像数据正被处理时是否在所捕捉到的图像数据中辨识到许 多对象中的任一者，所捕捉到的图像数据的处理给出肯定或否定结果。在图片512中，看出 交通灯特征508被辨识，且装置可接着存储经高度压缩的消息或其它数据(如514、516处 所指示)，其表示被辨识的对象的类型和对其地理空间位置的某种指示。关于与对象识别符一起包括在此数据中的地理空间位置信息，存在各种选项。一 个选项是供装置记录在捕捉数字信息时的当前位置坐标或GPS信息，其中相关特征由图案 辨识或其它图像处理技术识别。用于记录位置信息的替代方案是致使装置基于数字图像捕 捉时的装置位置或装置的最后所存储已知位置(其被按需要校正以提供数字图像捕捉时 的大致装置位置)来进行另外的位置处理例程，所述另外的处理例程包括另外的图像处理 例程，此另外的图像处理例程对所识别的特征相对于数字图像捕捉时的实际或大致装置位 置的位置作出近似。当然，在所有以上情况下，数字图像捕捉的相关时间以及因此确定装置的当前实际或大致位置的时间是所捕捉的数字图像含有所辨识的特征时的时间。尽管理想的是，用于确定相关的实际或大致装置位置的相关时间恰好为发生含有 可辨识特征的数字图像数据的捕捉的时间，但这可能并不总是可行的，且当然可应用时间 阈值。当然，这将降低可确定当前实际或大致装置位置以及(如果适当的话)相关的所辨 识特征的导出位置的精确度，但此些准确度降低可由下文所描述的总体地图数据更新系统 来平衡。再次参看图5，在装置502中，当启用适宜的“连续监视”选项(其中，集成或相关联 的数字相机连续地或周期性地捕捉数字图像数据，且对其进行一种或一种以上图案辨识技 术)时，所存储的数据的量将与在所捕捉的图像数据中所识别的路边对象的数目成比例地 增加。在适宜的时间，例如当更新数据的量达到某一大小时，或者当装置检测到用于(无线 地或经由较标准的到达已连接因特网的PC的USB连接)与远程服务器518通信的设施时， 所述装置导致更新数据到所述服务器的上载，所述服务器验证来自所有具有数字图像捕捉 和处理能力且具有用以提供的任何所存储更新信息的装置的所有所接收到的更新信息。对于验证服务器所接收到的所有那些更新(包括比其它位置坐标更密集地分布 在一个或一个以上地理位置中的位置坐标)，验证程序有效地相当于求平均程序和/或其 它统计程序。举例来说，指示道路十字路口处或周围的交通灯的更新数据的高分布密度将 无疑表明所述十字路口处的交通灯。在作出此确定后，验证服务器接着创建包括图形图标 的一个或一个以上地图补丁(可能“正在处理中”)，且使其可用于稍后由特定装置制造商 的整个用户库下载。如在520 (其给出地图信息在装置屏幕上的显示的实例)处可看出，可 使交通灯图标522看起来在规定位置中叠加在基本地图数据524上。 所述地图补丁是应来自已连接因特网的PC (所述PC上已安装有软件，例如可从本 申请人:购得的以TomTom HOME 为品牌的软件，且所述装置可连接到所述PC)的请求从服务 器518下载的，或者替代地，在装置具备无线通信或电信能力的情况下，在预定时间或同样 应用户的命令下的请求而无线下载。另一替代方案是在地图补丁的数目或大小达到某一等 级时，将地图补丁无线地“推送”到装置的用户库。在另一替代实施例中，地图补丁可能含有极有限的数据，例如对象指示符和对应 的位置数据以及任选地其它设定值或信息。在此实例中，要求PND或系统含有存储在存储 器中的多个图形图标，此些图形图标经选择以在导航期间与所显示的地图数据以叠加关系 显示，以便为用户提供增强的导航。当然，仅在装置接近相关的所识别对象的位置时(即， 当正显示的地图数据包括特定位置时)才显示所述图形图标。因此，总之本发明的系统方面的主要组成部分为· PND具有集成或附接或相关联的低成本相机·相机和/或装置具备高效地辨识一组预定义对象的软件 所辨识的对象连同位置数据一起被发送到验证服务器·服务器检验所辨识的对象和一个或一个以上地图补丁的有效性·地图补丁从服务器经由因特网(任选地，无线地或经由其它电信网络)下载到 PND。应提到，本发明可同样适用于交通工具集成导航系统。还应提到，可提供软件例程，其有效地辅助用户对准其中集成有相机的PND或其中提供有相机且PND与之连接并介接的对接台。当然，在可在制造时提供或集成在机动交 通工具中的导航系统的情况下，导航系统与之通信的相机可能已被提供为汽车的一部分， 且因此，可能已经考虑对准和其它问题(例如，提供对明亮的入射光的适当遮蔽)。对于图案辨识技术在PND和导航系统中的使用，存在多种其它可能性，其也应被 视为包含在本发明内。举例来说，对于具有相机功能的PND和导航系统来说，有可能自动 创建供将来发射到验证设施或其它后端处理设施的地图校正数据。在此实施例中，对所捕 捉到的图像数据连续地或周期性地实行图案辨识技术，且可辨识的特征的类型为道路交汇 点、布局和排列、指示沿着道路的行进限制的路标以及实际上可由所存储的数字数据适当 表示的任何其它基于道路的特征或路边特征，其为基础地图数据文件的一部分，或者为通 常结合所述基础数据文件而使用的后续补丁或POI数据文件。更具体地说，在自动创建可应用于基础地图数据文件或可应用于基础地图数据文 件的附属数据文件的校正数据的情况下，本发明的方法包括将所辨识的特征与基础地图数 据(或附属描述性补丁或POI数据文件)进行比较并识别其间的某一类型的差异的进一步 步骤，可有用地校正所述差异。举例来说，现代地图信息的最常见的困难在于，先前为“十字 路”类型的较少交汇点常被公路当局、地方委员会或有权力改变某一地点的道路结构和布 局的其它行政当局变为环形交汇点。另一实例可为交通灯或正式交汇点在先前不受控制的 交汇点处的引入。借助于由PND或导航系统实行的图案辨识技术，装置有可能自动确定如装置基于 基础地图数据而识别且显示在屏幕上的交汇点的特定类型或可适用于其的交通管理措施 不同于如相关联的或集成装置相机在运动中时(在自由驾驶或导航模式下)所看到的实际 交汇点类型或交通管理措施。对于装置用户的整个群体来说，此特征可具有较大的益处，如与使用可提供于装 置的软件中的地图校正特征相对比，大多数用户一般只对使用所述装置来执行到达所要 目的地的基本导航感兴趣。因此，倘若用户已经指示他准备准许装置从所述装置无线地自 动发射关于其当前位置或先前所行进的位置的数据(通常在装置的首次启动时设置的选 项)，那么装置自动发射校正数据无需进一步动作。当然，表示需要通过由图案匹配技术辨识的特征的本地存储的数据可采取许多不 同形式中的任一种，包括外形数据、色彩数据、图案数据、外观特征或轮廓数据等中的任何 一者或一者以上。另外，预先存储的数据可包括动画图像，作为图案辨识技术的一部分，可 将所述动画图像与多个逐次捕捉的图像进行比较，所述多个逐次捕捉的图像共同提供那些 图像中的动画效果。
权利要求
一种操作便携式导航装置PND或导航系统的方法，所述PND或导航系统具有与之相关联的数字相机，借助于所述数字相机，可捕捉数字图像数据，所述方法的特征在于，对所述所捕捉的数字图像数据执行图案辨识技术以确定所述图像是否含有一个或一个以上可辨识的预定义特征，且所述方法的特征进一步在于，至少一些信息的存储包括对所述图案辨识技术因其而成功的所识别的所述特征以及识别以下各项中的至少一者的大致位置的地理空间位置数据的指示在所述数字图像被捕捉时的瞬间或在所述瞬间的预定时间阈值内所述装置的位置，在所述数字图像被捕捉时的瞬间所计算出的所述装置的预测位置，所述预测是基于较早存储的装置位置信息，以及所述所捕捉的数字图像中所识别的所述特征的位置的所计算出的近似值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可辨识的预定义特征由存储在所述PND或系 统的存储器中的数字信息表示，且所述图案辨识技术在所述所捕捉的数字图像信息与至少 一些表示特征的所述数字信息之间进行比较。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在成功的图案辨识之后由所述装置存储的 所述信息是识别所辨识的对象连同与之相关的对应位置信息的消息数据。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中数字图像数据的所述捕捉实质上连续地发 生，使得类似于数字视频馈入的数字数据流被所述PND或系统捕捉，实质上连续地对所述 流式数字数据执行所述图案辨识技术。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述PND或导航系统存储表示能够由所述 图案辨识技术识别的所述一个或一个以上特征的一个或一个以上图形图标，所述PND或系 统包括例程，藉此通过在适当位置处显示表示此些特征的所述图形图标来扩充显示在屏幕 上的地图信息，所述例程使用由所述装置在下载程序期间接收到的一个或一个以上地图补 丁文件内的信息。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其包括将所述所辨识的特征与基础地图数据进 行比较并识别其间的差异的进一步步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其中信息的随后存储包括对所述所辨识的特征、针对 其的对应位置数据和指示所述基础地图数据中的错误的另外信息的某种指示。
8.一种计算机程序，其包含当在计算机上运行时适合于执行根据权利要求1到7中任 一权利要求所述的所有步骤的计算机程序代码构件。
9.根据权利要求8的计算机程序，当其体现在计算机可读取媒体上或中时。
10.一种地图数据更新系统，其包括根据任一前述权利要求所述的PND或导航系统，以 及数据验证服务器，所述PND或导航系统包括用于将所辨识的对象和对应的位置数据上载 到所述数据验证服务器的构件，所述数据验证服务器接收来自多个具有适当功能的装置或 系统的此类数据，且对接收到的数据进行统计处理以确定其可能的真实性，所述数据验证 服务器随后创建一个或一个以上地图补丁文件，所述一个或一个以上地图补丁文件至少含 有所述所接收到的数据中所识别的特定对象的所辨识的对象数据和对应的位置数据，针对 所述所接收到的数据，所述统计处理已确定所述所辨识的特征可能存在于特定位置处，所 述PND或导航系统与所述数据验证服务器随后建立通信，藉此将所述一个或地图补丁文件 传回到所述PND或导航系统。2
11.根据权利要求10所述的系统，其中由所述验证服务器创建的所述一个或一个以上 地图补丁文件含有所识别的所述特征的图形图标表示，此些图形图标表示连同基本地图数 据以叠加方式一起显示在所述PND或导航系统的屏幕上。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述PND或导航系统存储器存储潜在特征的图 形图标表示，所述潜在特征可在从所述数据验证服务器接收到的地图更新文件中识别，所 述地图更新文件至少含有可由所述PND或导航系统识别的指示符信息连同对应的位置信 息，所述PND或导航系统检索适当的本地存储的图形图标，以在显示包括所述地图补丁中 的所述位置信息的区域的地图数据时显示在所述装置或系统屏幕上。
13.一种具有集成数字相机的PND，其进一步至少具有处理构件、存储器和GPS信号接 收构件，所述PND能够经由所述数字相机来捕捉数字图像数据，所述PND的特征在于，对所 述所捕捉的数字图像数据执行图案辨识技术以确定所述图像是否含有一个或一个以上可 辨识的预定义特征，且如果此些特征存在于所述所捕捉的数字图像数据中，那么所述PND 存储至少一些信息，其包括对所识别的所述特征的指示连同识别以下各项中的至少一者的 大致位置的地理空间位置数据在所述数字图像被捕捉时的瞬间或在所述瞬间的预定时间阈值内所述装置的位置，在所述数字图像被捕捉时的瞬间所计算出的所述装置的预测位置，所述预测是基于较 早存储的装置位置信息，以及所述所捕捉的数字图像中所识别的所述特征的所述位置的所计算出的近似值。
14.一种导航系统，其包括至少一集成数字相机、处理构件、存储器和GPS信号接收构 件，所述PND能够捕捉数字图像数据，所述导航系统的特征在于，对所述所捕捉的数字图像 数据执行图案辨识技术以确定所述图像是否含有一个或一个以上可辨识的预定义特征，且 如果此些特征存在于所述所捕捉的数字图像数据中，那么所述PND存储至少一些信息，其 包括对所识别的特征的指示连同识别以下各项中的至少一者的大致位置的地理空间位置 数据在所述数字图像被捕捉时的瞬间或在所述瞬间的预定时间阈值内所述装置的位置，在所述数字图像被捕捉时的瞬间所计算出的所述装置的预测位置，所述预测是基于较 早存储的装置位置信息，以及所述所捕捉的数字图像中所识别的所述特征的所述位置的所计算出的近似值。
15.根据权利要求13所述的PND，且其适合于执行根据权利要求2到7所述的方法中 的任一者。
16.根据权利要求14的导航系统，且其适合于执行根据权利要求2到7所述的方法中的任一者。
17.一种与数字相机相关联的PND，所述PND可从所述数字相机接收数字图像数据且因 此捕捉数字图像数据，所述PND进一步至少具有处理构件、存储器和GPS信号接收构件，所 述PND的特征在于，对所述所捕捉的数字图像数据执行图案辨识技术以确定所述图像是否 含有一个或一个以上可辨识的预定义特征，且如果此些特征存在于所述所捕捉的数字图像 数据中，那么所述PND存储至少一些信息，其包括对所识别的所述特征的指示和识别以下 各项中的至少一者的大致位置的地理空间位置数据在所述数字图像被捕捉时的瞬间或在所述瞬间的预定时间阈值内所述装置的位置，在所述数字图像被捕捉时的瞬间所计算出的所述装置的预测位置，所述预测是基于较 早存储的装置位置信息，以及所述所捕捉的数字图像中所识别的所述特征的所述位置的所计算出的近似值。
18.根据权利要求17所述的PND，其具备能够辨识数字相机的连接且处理从所述数字 相机接收到的数字图像数据的软件。
全文摘要
本发明描述一种操作便携式导航装置(PND)或导航系统的方法，所述PND或导航系统具有与之相关联且受其控制的数字相机。本发明还涵盖一种具有适当功能的PND或导航系统。本发明包括捕捉数字图像数据，且本发明的特征在于，对所捕捉的数字图像数据执行图案辨识技术，以确定所述图像是否含有一个或一个以上可辨识的预定义特征，且本发明的特征进一步在于，至少一些信息的存储包括对所述图案辨识技术因其而成功的所识别的所述特征以及识别以下各项中的至少一者的大致位置的地理空间位置数据的指示在所述数字图像被捕捉时的瞬间或在所述瞬间的预定时间阈值内所述装置的位置；在所述数字图像被捕捉时的瞬间所计算出的所述装置的预测位置，所述预测是基于较早存储的装置位置信息；以及所述所捕捉的数字图像中所识别的所述特征的所述位置的所计算出的近似值。
文档编号G01C21/32GK101903745SQ200780101978
公开日2010年12月1日 申请日期2007年12月20日 优先权日2007年12月20日
发明者西奥·卡玛斯基, 赖恩·布韦 申请人:通腾科技股份有限公司