一种车载实景导航系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种车载实景导航系统及方法，其包括：车载导航终端，用于采集图像/位置数据的信息，所述车载导航终端还包括：数据采集模块，与数据采集模块连接的数据融合处理模块、与数据融合处理模块连接的增强现实处理模块和与增强现实处理模块连接的实景导航模块；以及，“云”服务器，用于接收车载导航终端的图像和位置数据的信息，以及将经过“云”技术处理的图像信息和位置信息返还给车载导航终端，所述“云”服务器与无线通讯模块双向连接，无线通讯模块分别与数据采集模块和数据融合处理模块连接。
【专利说明】一种车载实景导航系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及智能车载导航领域，尤其是涉及一种应用增强现实感、“云”计算服务、图像识别处理和远红外传感等技术的车载实景导航系统及方法。
【背景技术】
[0002]车载导航的应用已经得到了广泛的认同，电子地图导航和语音提示成为驾车到一个新地方的必备工具，但目前的导航方式和技术在实际应用中还存在一些不足:现用的电子地图普遍是二维的平面地图，与驾驶员看到的实际情况有很大的差别，尤其是在省会等城市高架桥密集的地方，电子地图语音提示第几个出口，二维的平面地图上看得不明显，车主比较容易错过正确的出口 ；另外，由于大城市车多，驾驶的时候看不到地上的标志线，被前方停下等待红灯的车辆所遮挡。例如:有些地方是(左起)第一车道掉头或左转，最右车道右转，有些地方却是(左起)第三车道右转，第四(最右)车道掉头或左转，而目前的电子地图提示“向右”或“靠左”变车道，不够准确，二维的平面地图也没有具体的车道提示。此外，对于多个岔口看路牌都能到达目的地的情况，由于卫星定位存在定位偏差，目前的导航方式也不够精准导航。
[0003]实景导航又称为增强现实(Augmented Reality，简称AR)导航技术，它是在虚拟现实的基础上发展起来的新技术，通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，将虚拟的信息应用到真实世界，并将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。
[0004]“云”服务在各种行业都得到了快速发展，基于位置的“云导航”信息服务将会使用户从云中获取有价值的信息，基于移动无线网络的“云”导航服务与实景导航技术将促进卫星导航应用的进一步发展。
[0005]对于现在的车载导航未能够很好地将实景导航技术结合起来进行导航，给驾驶员造成很多交通违规的现象，即要让用户缴纳罚款，也浪费用户去消除违规记录的时间。即使现有的技术具有一些增强现实感的实景导航技术，但其将整个处理的图像和其他数据都设置在整个车载导航的系统当中，使得整个系统的运转的速度效率不高，反应的实景与车辆实在地有一些误差，也不具有调整夜间行驶采集数据/图像和白天采集数据/图像的区分技术。
[0006]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种车载实景导航系统及方法，旨在解决现有目前车载导航二维平面地图现实感弱，不能很好提示高架桥出口，电子地图提示的“向右”或“靠左”变换车道不够准确，二维的平面地图也没有具体的车道提示，以及，多个岔口看路牌都能到达目的导航方式也不够精准导航的技术问题。
[0008]本发明的技术方案如下:一种车载实景导航系统，其中，包括: 车载导航终端，用于采集图像/定位数据的信息，所述车载导航终端还包括:数据采集模块，与数据采集模块连接的数据融合处理模块、与数据融合处理模块连接的增强现实处理模块和与增强现实处理模块连接的实景导航模块；以及，
“云”服务器，用于接收车载导航终端的图像和位置数据的信息，以及将经过“云”技术处理的图像信息和位置信息返还给车载导航终端，所述“云”服务器与无线通讯模块双向连接，无线通讯模块分别与数据采集模块和数据融合处理模块连接。
[0009]所述的车载实景导航系统，其中，所述的数据采集模块还包括:摄像模块、电子罗盘、陀螺仪和卫星定位模块。
[0010]所述的车载实景导航系统，其中，所述的摄像模块还包括用于白天工作的普通摄像头和用于夜间工作的远红外夜视摄像头。
[0011]所述的车载实景导航系统，其中，所述车载实景导航系统通过CAN总线采集车灯的状态来选择使用普通摄像头或远红外夜视摄像头。
[0012]所述的车载实景导航系统，其中，所述的远红外夜视摄像头的拍摄范围是300米。
[0013]所述的车载实景导航系统，其中，所述“云”服务器内设置有道路信息模块、动态交通模块、咨询服务模块和图像处理模块。
[0014]一种使用权1-6导航系统的导航方法，其中，包括的步骤如下:
Si,车载导航终端中的数据采集模块将车辆的定位数据采集，并将数据传输给“云”服务器；
S2，用户在车载导航终端设定目的地，并将目的地发送到“云”服务器；
S3，“云”服务器接收数据采集模块的信息，经过“云”计算和图像处理之后，并规划导航路线；
S4，车载导航终端通过无线通讯模块获取规划路线并导航，然后继续采集定位数据传输给“云”服务器；
S5，“云”服务器经过“云”技术和图像处理，再将道路信息和交通动态传送给车载导航终端的数据融合处理模块；
S6，数据融合处理模块将“云”服务器处理后数据与车载导航终端的数据相融合；
S7，数据融合处理模块将融合后的数据通过增强现实处理模块的增强现实AR技术处理，然后由实景导航模块进行导航。
[0015]所述的车载实景导航方法，其中，所述步骤SI中，数据采集模块采集的数据是图像/视频数据、经纬度位置数据、汽车的方向/角度数据和惯性导航数据。
[0016]所述的车载实景导航方法，其中，所述的图像/视屏数据可以通过总线采集车灯是否打开来选择使用普通摄像头或远红外夜视摄像头进行采集。
[0017]所述的车载实景导航方法，其中，所述步骤S7中，经过增强现实处理模块和实景导航模块可以为车载导航终端提供声音提示汽车前进的方向同时用交通标识符显示各车道信息。
[0018]本发明的有益效果是:
1、所述增强现实处理模块将增强现实AR技术应用到导航中，通过摄像头采集路面实况，车载屏幕右半部分(或全屏)显示出实时视频以及叠加在视频上方的导航、实时交通、安全辅助驾驶等数据和图标，这种增强现实的导航方式可以使驾驶员在大城市中比较轻松地到达目的地；
2、车载导航终端与“云”服务器即时通讯，“云”服务器根据车载导航终端采集的各类导航数据实时返回汽车正确的车道和方向，提示汽车在正确的车道左(右)转、掉头，或者上高架桥等，通过本系统的“云”计算方式和图像处理，并在数据融合处理将云服务器传送过来的数据与车载导航终端采集的数据融合，再通过实景导航模块的预先语音、动态图像/视频方式提示驾驶员在哪条车道上行驶，以及是否上高架桥等，便于驾驶员在大城市中驾驶，从而不受车辆多和交通拥挤的影响，大大减轻了驾驶员在大城市及复杂路段的驾驶强度，同时也减少了因错过路口而造成的绕路或因分心看路线导致的交通事故等；
3、车载导航终端的摄像模块包括普通摄像头和远红外夜视摄像头，让实景导航系统可根据总线采集的车灯等数据进行自动切换，白天用普通镜头，采集的视频与驾驶员视觉一致；夜间驾驶采用远红外夜视镜头，即使在漆黑的夜晚也能够捕捉车辆前方300米内的物体影像，对于车辆前方的行人、车辆等物体，以高亮度影像显示在车载屏幕上，在实景导航的同时，提高了夜间驾驶的安全性；
4、结合上述优点本发明利用增强现实AR技术、“云”技术、图像采集与处理技术，以及远红外传感技术等，提供了一种车载实景导航系统及方法，该系统完善了目前的汽车导航软件和系统未能实现、实际驾驶中车主受困扰的、渴望得到解决的功能，把车载导航系统提高到一个新的水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的结构示意图。
[0020]图2是本发明的方法步骤框图。
[0021]图3是本发明的摄像模块及其工作流程图。
[0022]图4为本发明的城市交通路口车道提示实景导航的工作流程图。
[0023]图5为本发明的夜间实景导航及其安全辅助功能的工作流程图。
【具体实施方式】
[0024]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
[0025]如图1所示，本发明提供一种车载实景导航系统，其包括:车载导航终端，用于采集图像/定位数据的信息，所述车载导航终端还包括:数据采集模块，数据融合处理模块、增强现实处理模块和实景导航模块，上述的各个模块依次连接；“云”服务器，用于接收车载导航终端的图像和位置数据的信息，以及将经过“云”技术处理的图像信息和位置信息返还给车载导航终端，所述“云”服务器与无线通讯模块双向连接，无线通讯模块分别与数据采集模块和数据融合处理模块连接；上述的“云”服务器内设置有道路信息模块、动态交通模块、咨询服务模块和图像处理模块，这些模块分别为车载导航终端提供相对应的功能；
其中，数据采集模块还包括所述的数据采集模块还包括:摄像模块、电子罗盘、陀螺仪和卫星定位模块。
[0026]采用上述技术方案后，本发明在实际工作中，摄像模块采集图像/视频数据，卫星定位模块采集经纬度位置数据，电子罗盘采集汽车的方向/角度数据，陀螺仪采集惯性导航数据等，这些数据通过无线通讯模块(即2G/3G/4G/WIFI/WIMAX)发送到“云”服务器；“云”服务器接收车载导航终端的图像、经纬度、角度等数据，然后经过“云”计算并返回道路信息(当前各车道的行车方向、限速等)，动态交通信息和汽车的最佳的行驶路线，预先提示汽车“变线”，行驶到对应的车道上，以及经过“云”技术处理的图像信息等数据给车载导航终端；车载导航终端的数据融合处理模块对采集的数据和“云”服务器返回的数据进行融合处理，增强现实显示模块和实景导航模块通过声音提示前方的交通状况，引导驾驶员提前行驶到正确的车道上，同时将各种数据转化成标准的数据格式，在车载终端显示屏上增强现实显示实时视频以及叠加在视频上方的导航、实时交通、安全辅助驾驶等数据和图标。
[0027]本发明的数据采集模块采集的数据信息包括图像、经纬度、角度等，这些数据能够为“云”服务器提供足够的基本数据分析，并且采集的定位数据比较全面；在“云”服务器的“云”计算和图像处理后，“云”服务器对于车载导航终端所采集的数据进行分析，减轻的了车载导航终端的运算量和数据处理量，大大的提升了车载导航终端的运转效率，同时使用“云”服务器计算或处理出来的数据效果更好，速度更快；所述的数据融合处理模块能够很好的将数据采集模块采集的定位数据与“云”服务器处理后的数据相融合，然后在增强现实处理模块的增强现实AR技术下将数据便得更加具有现实感，赋予原先二维图面真实场景的功能；最后在实景导航的语音提示导航，或者在导航的显示界面现实出导航路线及其引导信息。
[0028]上述的摄像模块还包括用于白天工作的普通摄像头和用于夜间工作的远红外夜视摄像头。
[0029]采用上述的技术方案后，本发明的数据采集模块采集定位数据，可以根据不同时间状态来选择不同的摄像头，使得摄像头拍摄的图片效果更好，能够很好的配合“云”服务器的“云”计算和图片处理。
[0030]上述车载实景导航系统通过CAN总线采集车灯的状态来选择使用普通摄像头或远红外夜视摄像头。
[0031]本发明通过实景导航系统的CAN总线采集车灯状态，进一步判断开车的时间是在白天或夜晚，这种智能识别并且选择使用哪一种摄像头，节省了驾驶员处理导航采集数据功能的时间，简化了操作的步骤，同时，驾驶员也可以使用手动进行切换摄像头，给用户提供了自由处理的采集数据的空间。
[0032]上述的远红外夜视摄像头的拍摄范围是300米。
[0033]在实际工作中，远红外摄像头可以对车辆前方约300米的物体影像，使得驾驶员能够观察到比普通汽车前大灯远3倍至5倍的距离，即使汽车行车速度达100公里/小时，驾驶员也有十几秒的时间进行判断分析和对应的驾驶操作，保证了夜间沿着实景导航的正确路线驾驶，提高了夜间驾驶的安全性。
[0034]如图2所示，本发明公开了一种实景导航系统的导航方法，具体步骤如下:
Si,车载导航终端中的数据采集模块将车辆的定位数据采集，并将数据传输给“云”服务器；
S2，用户在车载导航终端设定目的地，并将目的地发送到“云”服务器；
S3，“云”服务器接收数据采集模块的信息，经过“云”计算和图像处理之后，并规划导航路线； S4，车载导航终端通过无线通讯模块获取规划路线并导航，然后继续采集定位数据传输给“云”服务器；
S5，“云”服务器经过“云”技术和图像处理，再将道路信息和交通动态传送给车载导航终端的数据融合处理模块；
S6，数据融合处理模块将“云”服务器处理后数据与车载导航终端的数据相融合；
S7，数据融合处理模块将融合后的数据通过增强现实处理模块的增强现实AR技术处理，然后由实景导航模块进行导航。
[0035]上述步骤SI中，数据采集模块采集的数据是图像/视频数据、经纬度位置数据、汽车的方向/角度数据和惯性导航数据；其中，上述的图像/视屏数据可以通过总线采集车灯是否打开来选择使用普通摄像头或远红外夜视摄像头进行采集。
[0036]上述步骤S7中，经过增强现实处理处理模块和实景导航模块可以为车载导航终端提供声音提示汽车前进的方向同时用交通标识符显示各车道信息。
[0037]如图3所示，车载终端的摄像模块包括普通摄像头和远红外夜视摄像头，在实际驾驶过程中，实景导航系统通过CAN总线采集车前的大灯是否开启，如果车前的大灯已经打开，则切换到远红外夜视摄像头，反之，切换到普通的摄像头；此外，驾驶员也可以通过手动操作进行摄像头的切换；白天用普通摄像头，夜晚用远红外摄像头可以对车辆前方约300米的物体影像；摄像模块采集的图像/视频数据经过“云”服务器、数据融合处理模块的处理和增强现实处理模块处理后，最后由实景导航模块进行导航。
[0038]在夜晚采用远红外摄像头驾驶员能够观察到比普通汽车前大灯远3倍至5倍的距离，即使汽车行车速度达100公里/小时，驾驶员也有十几秒的时间进行判断分析和对应的驾驶操作，保证了夜间沿着实景导航的正确路线驾驶，提高了夜间驾驶的安全性。
[0039]如图4所示，车载导航终端采集定位数据、设置目的地，并将数据传输给“云”服务器，由“云”服务器规划导航路线，车载导航终端获取规划路线并开始导航。在导航期间，车载导航终端的卫星定位模块、电子罗盘和陀螺仪等持续采集经纬度、方向、惯性导航等定位数据，通过无线通讯模块发送到“云”服务器。
[0040]上述过程中，“云”服务器继续接收车载导航终端发送的经纬度、方向、惯性导航等定位数据后，结合该汽车的目的地POI和预先规划的路径进行“云”计算，获取该汽车前进方向和对应的车道、当前位置的各个车道的方向标识符、限速信息、动态交通信息等，并将这些信息数据发送给车载终端。车载导航终端对采集的经纬度、方向、惯性导航等定位数据，结合“云”服务器返还的数据(即是车辆前进方向和对应的车道、当前位置的各个车道的方向标识符、限速信息、动态交通信息等数据)进行融合处理，在交通路口前几百米开始通过语音提示汽车前进的方向，例如“请沿着左起第二、第三车道直走，上高架桥”，或“请注意变线到最右车道，准备掉头”等；同时也在显示屏上显示出各个车道信息，例如，将道路上的路线指示的标识符结合实景导航显示出来，更直观地，用类似的方向箭头在摄像头采集的视频上动画显示出汽车前进的方向，动态标识出汽车与路口的距离；最后经过增强现实处理模块增强现实显示实景导航，如果达到目的地，则车载导航终端结束导航，反之，车载导航终端将继续采集定位数据进行导航。
[0041]如图5所示，实景导航系统通过CAN总线检测到车前大灯已经打开，切换到远红外夜视镜头并采集路面实况，在一些多岔路口，例如三岔路口，其中两条道路都可以到达目的地A城市，或者是一些没路牌或道路提示的乡道岔口，远红外夜视镜头拍摄多岔路口的图片，然后通过无线通讯模块将拍摄的图片和数据采集模块采集定位数据发送到“云”服务器，经过“云”计算和图像处理后，“云”服务器将较佳的路线及其标识有前进方向的图片返回到车载导航终端；车载导航终端根据“云”计算的标识方向的实景图片导航；判断前方是否有人或车辆，若没有，则导航无提示继续导航前进，反之，远红外夜视拍摄到前方有类似行人或车辆等的物体，用高亮度影像显示，并将图片上传到“云”服务器，“云”服务器通过图像识别处理后，将标识出行人或车辆等的图片返回给车载导航终端，车载导航终端通过声音、图像提示报警驾驶员注意避让前方的行人或者车辆，以达到安全行驶的目的，提高了夜间行驶的安全性。
[0042]本发明中所述的增强现实处理模块能够将增强现实AR技术应用到导航中，通过摄像头采集路面实况，车载屏幕右半部分(或全屏)显示出实时视频以及叠加在视频上方的导航、实时交通、安全辅助驾驶等数据和图标，这种增强现实的导航方式可以使驾驶员在大城市中比较轻松地到达目的地；车载导航终端与“云”服务器即时通讯，“云”服务器根据车载导航终端采集的各类导航数据实时返回汽车正确的车道和方向，提示汽车在正确的车道左(右)转、掉头，或者上高架桥等，通过本系统的“云”计算方式和图像处理，并在数据融合处理将云服务器传送过来的数据与车载导航终端采集的数据融合，再通过实景导航模块的预先语音、动态图像/视频方式提示驾驶员在哪条车道上行驶，以及是否上高架桥等，便于驾驶员在大城市中驾驶，从而不受车辆多和交通拥挤的影响，大大减轻了驾驶员在大城市及复杂路段的驾驶强度，同时也减少了因错过路口而造成的绕路或因分心看路线导致的交通事故等。
[0043]应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种车载实景导航系统，其特征在于，包括: 车载导航终端，用于采集图像/位置数据的信息，所述车载导航终端还包括:数据采集模块，与数据采集模块连接的数据融合处理模块、与数据融合处理模块连接的增强现实处理模块和与增强现实处理模块连接的实景导航模块；以及， “云”服务器，用于接收车载导航终端的图像和位置数据的信息，以及将经过“云”技术处理的图像信息和位置信息返还给车载导航终端，所述“云”服务器与无线通讯模块双向连接，无线通讯模块分别与数据采集模块和数据融合处理模块连接。
2.根据权利要求1所述的车载实景导航系统，其特征在于，所述的数据采集模块还包括:摄像模块、电子罗盘、陀螺仪和卫星定位模块。
3.根据权利要求2所述的车载实景导航系统，其特征在于，所述的摄像模块还包括用于白天工作的普通摄像头和用于夜间工作的远红外夜视摄像头。
4.根据权利要求3所述的车载实景导航系统，其特征在于，所述车载实景导航系统通过CAN总线采集车灯的状态来选择使用普通摄像头或远红外夜视摄像头。
5.根据权利要求3所述的车载实景导航系统，其特征在于，所述的远红外夜视摄像头的拍摄范围是300米。
6.根据权利要求1所述的车载实景导航系统，其特征在于，所述“云”服务器内设置有道路信息模块、动态交通模块、咨询服务模块和图像处理模块。
7.一种使用权1-6导航系统的导航方法，其特征在于:包括的步骤如下: Si,车载导航终端中的数据采集模块将车辆的定位数据采集，并将数据传输给“云”服务器； S2，用户在车载导航终端设定目的地，并将目的地发送到“云”服务器； S3，“云”服务器接收数据采集模块的信息，经过“云”计算和图像处理之后，并规划导航路线； S4,车载导航终端通过无线通讯模块获取规划路线并导航，然后继续采集定位数据传输给“云”服务器； S5，“云”服务器经过“云”技术和图像处理，再将道路信息和交通动态传送给车载导航终端的数据融合处理模块； S6，数据融合处理模块将“云”服务器处理后数据与车载导航终端的数据相融合； S7，数据融合处理模块将融合后的数据通过增强现实处理模块的增强现实AR技术处理，然后由实景导航模块进行导航。
8.根据权利要求7所述的车载实景导航方法，其特征在于，所述步骤SI中，数据采集模块采集的数据是图像/视频数据、经纬度位置数据、汽车的方向/角度数据和惯性导航数据。
9.根据权利要求8所述的车载实景导航方法，其特征在于，所述的图像/视屏数据可以通过总线采集车灯是否打开来选择使用普通摄像头或远红外夜视摄像头进行采集。
10.根据权利要求7所述的车载实景导航方法，其特征在于，所述步骤S7中，经过增强现实处理处理模块和实景导航模块可以为车载导航终端提供声音提示汽车前进的方向同时用交通标识符显示各车道信息。
【文档编号】G01C21/36GK104266654SQ201410501287
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月26日 优先权日:2014年9月26日
【发明者】曾昭德, 汤冬梅, 梁锦荣, 程国洪, 麦景彪 申请人:广东好帮手电子科技股份有限公司