卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航的制作方法

卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种新颖的定位导航方法，特别是一种如何将卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航的方法。该方法通过数字化特征函数图像识别方法对实时拍摄的路口场景进行模糊化、抽象化和数字化三大步骤后为每个路口建立一个特征函数并与卫星定位位置绑定后保存在城市地理信息数据库内。驾车时导航设备将实时拍摄到的路口场景所产生的特征函数与数据库中预存的对应的路口场景特征函数进行匹配比对来实现精确的路口识别，并将由此获得的位置与卫星定位导航产生的当前位置进行比较，如果二者不一致则表示出现了导航偏差或发生了导航错误。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种新颖的定位导航方法，特别是一种如何将卫星定位和数字化 场景匹配识别相结合的交叉定位导航的方法。 卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航

【背景技术】
[0002] 卫星定位导航是一种大家熟知且已经被普及的定位导航方法，但卫星定位导航的 缺陷在于严重依赖导航地图的正确性，如果导航地图出现问题，则会发生严重的的导航偏 差问题。目前我国正处于城镇化阶段，城市内的街道变化日新月异，因此，不仅导航地图服 务提供商无法及时根据新的城市变化来更新导航地图，就是使用者也无法时时刻刻的更新 导航终端中的导航地图，因此由于导航地图的错误发生导航偏差将在相当一个时间段内是 一个大概率事件。
[0003] 既然导航地图发生错误是一个无可避免的问题，那么能否在由于导航地图的错误 发生了导航偏差而让导航服务的使用者及时知道发生了导航偏差，从而可以立即停车来查 明发生导航偏差的原因，从而避免因此而走错路开错道？为了解决这个问题，我们提出了 卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航的方法。


【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种克服上述缺点，能在由于导航地图的错误发生了导航偏 差而让导航服务的使用者及时知道发生了导航偏差，从而可以查明发生导航偏差的原因， 从而避免因此而走错路开错道的卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航 方法。
[0005] 实现本发明目的的技术方案是：一种卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交 叉定位导航，将城市中的街道和街道上的场景结合起来，形成一种全新的场景地图，出行者 通过将场景地图中的街道和街道上的场景与实际的街道和街道上实景进行比对来进行城 市地理地貌的识别。
[0006] 上述卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航通过对实时拍摄的 路口场景模糊化、抽象化和数字化三大步骤为每个路口建立一个特征函数并与卫星定位位 置绑定后保存在城市地理信息数据库内，驾车时导航设备将实时拍摄到的路口场景所产生 的特征函数与数据库中预存的对应的路口场景特征函数进行匹配比对来实现精确的路口 识别，并将由此获得的位置与卫星定位导航产生的当前位置进行比较，如果二则不一致则 表示出现了导航偏差或发生了导航错误。
[0007] 上述卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航首先通过摄像头获 得路口场景图像，然后是对获得的路口场景进行模糊化处理后得到模糊的路口图像，然后 再对模糊化后的路口进行抽象化处理后得到抽象的路口图像，最后是对抽象化的路口图像 进行数字化处理后得到一个描述路口特征的特征函数。
[0008] 上述卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航将数字化后图像中 构成图像特征的各种线条以及这些线条相互间的相对位置关系，因此虽然在实际拍摄的过 程中拍摄的角度和拍摄的时间和季节的不同而会有所差异，但这些构成图像特征的各种线 条之间的相对位置关系并不会因为拍摄的角度不同和拍摄时间或季节的不同而产生大的 变化。
[0009] 上述卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航对每个路口的图像 处理所需要的一些关键参数进行了预处理并与GPS位置绑定存储在数据库中，从而使驾车 者趋近一个路口从城市路口场景数据库中调用该路口场景的特征函数时能够大大简化了 导航终端上CPU的计算工作量和因此而产生的内存缓存压力。
[0010] 本发明具有积极的效果：
[0011] (1)社会效益：
[0012] 本发明使驾车者能够及时发现导航偏差或导航错误的存在，包括即使在GPS定位 信号的出现滞后或GPS定位出现误差，特别是由于导航地图没有及时更新或存在错误的情 况下都能够及时发现导航偏差或导航错误，从而避免走错路开错道。更重要的是本创新突 破了目前世界上无法在普通3G终端上实现卫星定位和场景匹配识别结合的交叉定位导航 的技术瓶颈，使卫星定位和场景匹配识别相结合的交叉定位导航技术能够被迅速普及到普 通的3G智能手机和平板电脑上而不仅仅局限于专用的高端导航设备上，从而使我国的车 载导航的可靠性能够赶上甚至超过国际先进水平。
[0013] (2)经济效益
[0014] 未来卫星定位导航成为汽车的标准配置将是大势所趋，最新的数据显示，美国汽 车卫星定位导航仪的普及率是65%，在欧盟国家和日本的普及率已经分别达到73%和76%。 与之相比我国到"十二五"结束时的汽车保有量将达到1. 5亿辆，但汽车卫星定位导航仪的 普及率却不足10%，因此存在巨大的市场发展空间。
[0015] 另一方面，随着3G智能手机以及各种基于3G的个人移动信息终端开始普及，卫星 定位导航市场将不再仅仅局限于传统的车载导航，根据国家统计数据，2012年全国国仅旅 游出行人数就已经达到29. 57亿人次，比上年增长12. 0%，其中异地旅游人数为7. 7亿人次， 本地旅游人数为21. 87亿人次，同时由于我国拥有世界上最大的手机群体，根据工信部预 测，未来5年我国的3G智能手机保有量达将到7亿部，因此通过3G智能手机等各种3G移 动终端获取包括出行和消费应用在内的多元化城市卫星定位导航服务的市场需求将发生 爆炸性的增长。
[0016] 根据消费者协会针对驾车出行者所做的市场调查数据，目前制约我国城市卫星定 位导航市场发展的制约因素排名前四的为：1)导航服务可靠性差；2)无法有效避开堵车路 段；3)功能单一；4)收费方式不合理。而针对同城驾车者的市场调查数据，目前制约我国城 市卫星定位导航市场发展的制约因素排名前四的为：1)功能单一；2)无法有效避开堵车路 段；3)可靠性差，4)收费方式不合理。
[0017] 而本发明能够有效解决如何提高导航可靠性的问题，因此以每个导航终端Y20元 计算，未来市场潜力达到Y150亿元。
[0018] 因此本专利具有潜在的巨大市场前景和经济效益。

【具体实施方式】
[0019] 本发明所述的卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航，是将城市 中的街道和街道上的场景结合起来，形成一种全新的场景地图，出行者通过将场景地图中 的街道和街道上的场景与实际的街道和街道上实景进行比对来进行城市地理地貌的识别。
[0020] 实现卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航的关键在于如何将 拍摄到的街道实景与通过卫星定位获得的路口街景画面进行快速的比对。为此我们提出了 数字化特征函数图像识别方法，该方法客服了目前传统的模糊图像识别技术无法对场景进 行精确的匹配且由于计算复杂而占用CPU资源大，无法在智能手机和平板电脑等普遍的3G 智能终端上进行实时的自动场景识别的缺陷，解决了如何在普通3G移动终端上实现结合 卫星定位导航技术和场景匹配识别技术的交叉定位导航来及时发现导航过程中的偏差和 错误的问题。
[0021] 数字化特征函数图像识别方法是通过对实时拍摄的路口场景模糊化、抽象化和数 字化(详见技术方案）三大步骤为每个路口建立一个特征函数并与卫星定位位置绑定后保 存在城市地理信息数据库内。驾车时导航设备将实时拍摄到的路口场景所产生的特征函数 与数据库中预存的对应的路口场景特征函数进行匹配比对来实现精确的路口识别，并将由 此获得的位置与卫星定位导航产生的当前位置进行比较，如果二则不一致则表示出现了导 航偏差或发生了导航错误。
[0022] 数字化特征函数图像识别技术的工作原理是首先通过摄像头获得路口场景图像， 然后是对获得的路口场景进行模糊化处理后得到模糊的路口图像，然后再对模糊化后的路 口进行抽象化处理后得到抽象的路口图像，最后是对抽象化的路口图像进行数字化处理后 得到一个描述路口特征的特征函数。特征函数描述的是数字化后图像中构成图像特征的各 种线条以及这些线条相互间的相对位置关系，因此虽然在实际拍摄的过程中拍摄的角度和 拍摄的时间和季节的不同而会有所差异，但这些构成图像特征的各种线条之间的相对位置 关系并不会因为拍摄的角度不同和拍摄时间或季节的不同而产生大的变化。此外，为了使 智能手机和平板电脑等普通3G移动终端能够更好地在有限的CPU和内存资源下迅速完成 对所拍摄的路口图像的数字化处理，我们对每个路口的图像处理所需要的一些关键参数进 行了预处理并与GPS位置绑定存储在数据库中，从而使驾车者趋近一个路口从城市路口场 景数据库中调用该路口场景的特征函数时能够大大简化了导航终端上CPU的计算工作量 和因此而产生的内存缓存压力。

【具体实施方式】：
[0023] 首先通过摄像头获得路口场景图像，然后是对获得的路口场景进行模糊化处理后 得到模糊的路口图像，然后再对模糊化后的路口进行抽象化处理后得到抽象的路口图像， 最后是对抽象化的路口图像进行数字化处理后得到一个描述路口特征的特征函数。特征函 数描述的是数字化后图像中构成图像特征的各种线条以及这些线条相互间的相对位置关 系，因此虽然在实际拍摄的过程中拍摄的角度和拍摄的时间和季节的不同而会有所差异， 但这些构成图像特征的各种线条之间的相对位置关系并不会因为拍摄的角度不同和拍摄 时间或季节的不同而产生大的变化。此外，为了使智能手机和平板电脑等普通3G移动终端 能够更好地在有限的CPU和内存资源下迅速完成对所拍摄的路口图像的数字化处理，我们 对每个路口的图像处理所需要的一些关键参数进行了预处理并与GPS位置绑定存储在数
【权利要求】
1. 一种卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航；其特征在于：将城市 中的街道和街道上的场景结合起来，形成一种全新的场景地图，出行者通过将场景地图中 的街道和街道上的场景与实际的街道和街道上实景进行比对来进行城市地理地貌的识别。
2. 根据权利要求1所述的卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航，其 特征在于：通过对实时拍摄的路口场景模糊化、抽象化和数字化三大步骤为每个路口建立 一个特征函数并与卫星定位位置绑定后保存在城市地理信息数据库内，驾车时导航设备将 实时拍摄到的路口场景所产生的特征函数与数据库中预存的对应的路口场景特征函数进 行匹配比对来实现精确的路口识别，并将由此获得的位置与卫星定位导航产生的当前位置 进行比较，如果二则不一致则表示出现了导航偏差或发生了导航错误。
3. 根据权利要求2所述的卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航， 其特征在于：首先通过摄像头获得路口场景图像，然后是对获得的路口场景进行模糊化处 理后得到模糊的路口图像，然后再对模糊化后的路口进行抽象化处理后得到抽象的路口图 像，最后是对抽象化的路口图像进行数字化处理后得到一个描述路口特征的特征函数。
4. 根据权利要求3所述的卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航，其 特征在于：将数字化后图像中构成图像特征的各种线条以及这些线条相互间的相对位置关 系，因此虽然在实际拍摄的过程中拍摄的角度和拍摄的时间和季节的不同而会有所差异， 但这些构成图像特征的各种线条之间的相对位置关系并不会因为拍摄的角度不同和拍摄 时间或季节的不同而产生大的变化。
5. 根据权利要求4所述的卫星定位和数字化场景匹配识别相结合的交叉定位导航，其 特征在于：对每个路口的图像处理所需要的一些关键参数进行了预处理并与GPS位置绑定 存储在数据库中，从而使驾车者趋近一个路口从城市路口场景数据库中调用该路口场景的 特征函数时能够大大简化了导航终端上CPU的计算工作量和因此而产生的内存缓存压力。
【文档编号】G01C21/30GK104101351SQ201310123197
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2013年4月10日 优先权日:2013年4月10日
【发明者】朱孝杨 申请人:朱孝杨