景点定位方法及其定位系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种景点(point of interest,POI)定位方法及其定位系统，尤其是，涉及一种利用单一光学成像仪的景点定位方法和定位系统。
【背景技术】
[0002]现时的智慧监控系统只能探测事件的发生而不能准确地标示出发生事件的地理位置。针对上述技术问题，其中一个可行的解决方案是预先以人工输入被监控地区的地理资讯和相关监控设备的地理位置。但这种系统并不能提供景点或感兴趣物件的准确地理位置。
[0003]另一个解决方案是使用多个成像仪去标示出发生事件的地理位置。这种系统的解像度取决于所述成像仪之间的距离。为了提供准确的地理位置，这种系统的一般笨重，尤其是，当景点远离系统的情况。这种系统的另一个限制是需要经常进行保养，因为相关的机械误差会随时间而累积。
【发明内容】
[0004]根据上述背景，本发明的主要目的在于提供另一种景点的定位方法及其相关的定位系统。
[0005]本发明在一方面是一种景点定位的方法。该方法包括以下步骤:提供光学成像仪；使用所述光学成像仪拍摄图像;获取所述光学成像仪的位置及方向；在所述图像中识别所述景点的至少一个二维平面座标;在数字高程模型中映射出所述光学成像仪的位置和所述景点的所述二维平面座标;和通过在数字高程模型中投射至少一条从所述光学成像仪的位置指向所述景点的所述二维平面座标的路径，从而确定所述景点的地理位置。
[0006]本发明其中一个实施例中，该确定所述景点的地理位置的步骤还包括以下反覆运算步骤:向远离光学成像仪的方向延长所述路径;和确定所述路径有否与所述数字高程模型中的任何表面发生碰撞。所述的反覆运算步骤当(I)确定所述路径和所述数字高程模型之间的碰撞表面，或(2)所述路径延长超过一个预设值时终止。在一个实施例中，所述预设值是所述光学成像仪的有效范围。
[0007]在另一实施例中，该景点定位方法还包括以下步骤:在一个预定的角度内，连续旋转和倾斜所述光学成像仪，并同时拍摄所述图像。
[0008]在另一实施例中，该景点定位方法还包括生成所述数字高程模型的步骤。该数字高程模型的生成首先需要提供包括多个点的点云。然后，所述的点会连在一起，从而生成地形表面的三维模型。在一个实施例中，所述每一个点相对应某特定玮度和经度的地形表面的高度。
[0009]本发明另一方面是一种景点定位的系统。该系统包括用于拍摄包括所述景点的图像的光学成像仪;连接并左右旋转和上下倾斜所述光学成像仪的可移动平台；连接到所述光学成像仪和所述可移动平台的微处理器;和连接到所述微处理器的非临时性电脑可读存储介质。在一个实施例中，所述非临时性电脑可读存储介质编有电脑可读指令用于使所述微处理器执行以上景点定位方法的步骤。
[0010]在一实施例中，所述光学成像仪是捕获热分布的红外线成像仪。
[0011]另一实施例中，该系统还包括透雾探测器。所述透雾探测器包括高动态范围成像仪;和连接到所述高动态范围成像仪并过滤可见光谱的第一光学滤镜装置。
[0012]另一实施例中，该系统还包括连接到所述微处理器的传感装置。所述传感装置被配置为侦测所述光学成像仪的所述位置及所述方向，及把所述光学成像仪的所述位置及所述方向传送至所述微处理器。在一个实施例中，所述传感装置传感装置还包括用于侦测所述光学成像仪的所述位置的全球定位系统接收器和用于侦测所述光学成像仪的所述方向的姿态方向参考系统(AHRS)。
[0013]本发明另一方面是一种编有电脑可读指令，并执行以下步骤的非临时性电脑可读存储介质，所述步骤包括:使用所述光学成像仪拍摄图像;获取所述光学成像仪的位置及方向；在所述图像中识别所述景点的至少一个二维平面座标;在数字高程模型中映射出所述光学成像仪的位置和所述景点的所述二维平面座标;和通过在数字高程模型中投射至少一条从所述光学成像仪的位置指向所述景点的所述二维平面座标的路径，从而确定所述景点的地理位置。
[0014]本发明有很多好处。相对于现有的监测系统，本发明只需使用单一光学成像仪。因此，本发明相对于其他现有的系统，体积更少，而且更符合成本效益。本发明的另一个好处是可移动平台的机械误差并不会影响系统的准确度，其原因是(I)定位演算法是在数字高程模型中进行;和(2)上述的系统包括多个被配置为反馈光学成像仪的位置及方向的传感
目.ο
【附图说明】
[0015]图1为本发明一个特定实施例中，景点定位方法的流程图。
[0016]图2显示在数字高程模型中的路径，并说明本发明一个特定实施例中的景点定位演算法。
[0017]图3为本发明一个特定实施例中，景点定位设备的示意图。
[0018]图4为本发明一个特定实施例中，森林火灾定位设备的示意图。
【具体实施方式】
[0019]这里和在权利要求中所使用的“包括”是指包括下列元件，但不排除其他的组件。
[0020]如图1所示，本发明在一方面是一种景点定位方法。在步骤20中，使用光学成像仪30拍摄包括景点的图像。然后在步骤22中，光学成像仪30在拍摄图像时的位置及方向会被获取。在步骤24中，图像中的景点会被选择出来，而识别出所述景点在图像中的至少一个座标。在一实施例中，景点的座标是笛卡儿座标系中二维座标(则X座标和Y座标)。在一特定实施例中，在笛卡儿座标系中的一点会对应图像中的一个图元。在另一特定实施例中，在笛卡儿座标系中的一点会对应图像中的多个图元。用一点对应图像中的多个图元可减少本方法的运算需求。在步骤26中，光学成像仪30的位置及方向和在步骤24中识别出的景点的座标会映射到数字高程模型中。在一实施例中，数字高程模型代表地球的地形。而光学成像仪30的位置则由地理座标表示，地理座标包括经度，玮度和海拔高度。在一实施例中，光学成像仪30的位置是通过全球定位系统来获取的。在另一实施例中，光学成像仪30的位置座标是经人手输入的。景点的座标是根据视场和在光学成像仪30拍摄图像时的位置及方向之间的关系来识别的。在一实施例中，光学成像仪30的方向是由姿态方向参考系统(AHRS)来获取的。在一特定实施例中，姿态方向参考系统包括陀螺仪，加速计和电子罗盘。在另一实施例中，光学成像仪30的方向可通过量度可移动平台(可以是人手或任何机械移动平台)的移动角度来获取的。在步骤28中，景点的地理位置是通过使用数字高程模型来确定的。
[0021]在一实施例中，数字高程模型基本上是一个包括多个点的类球形点云。每一个点代表特定玮度和经度的地形表面的高度。在另一实施例中，任何三个相邻的点会互相连接起来以形成多个三角表面，从而提供地形表面的三维模型。在另一实施例中，任何四个相邻的点会互相连接起来以形成多个四边形表面，从而提供地形表面的三维模型。在一实施例中，数字高程模型的解析度为30米，而准确度(标准偏差)为7-14米。
[0022]图2说明步骤28中使用数字高程模型来测定景点地理位置的演算法。如图2所示，光学成像仪30、拍摄到的图像32和相对应拍摄到的图像32的景点座标34会分别根据它们在现实世界的位置及方向映射至数字高程模型36上。为了测定景点的地理位置，首先投射出一条通过光学成像仪30和座标34的路径40。路径40显示出源于景点，并进入光学成像仪30的光的轨迹。在投射出路径40后，它会向远离光学成像仪30，并通过光学成像仪30和座标34的方向续步延长。在一实施例中，路径40在每次的递增都沿着路径40的方向延长一图元。在每次的递增中皆会执行碰撞检测演算法从而确定路径有否与数字高程模型中的任何表面发生碰撞。在一实施例中，路径40会一直延长直至I)路径与数字高程模型的某一表面发生碰撞，或2)路径的长度超过一个预设值。在一特定实施例中，所述预设值是光学成像仪是有效检测距离。在另一特定实施例中，所述预设值在拥有320x240图元的感应器的光学成像仪中为5公里。
[0023]当探测到路径40与数字高程模型的某一表面发生碰撞时，该碰撞表面41代表了景点的地理位置。在一实施例中，碰撞表面41相对于数字高程模型36的X，y, z座标分别代表了景点的玮度，经度和海拔高度。在一特定实施例中，景点的地理座标(即玮度，经度和海拔高度)是透过查阅预设数据库而获得。在另一实施例中，该碰撞表面的玮度和经度相等于景点的玮度和经度。在另一实施例中，景点的海拔高度(即碰撞表面的海拔高度)也被提供。
[0024]另一方面，如果在路径40延长超过一个预设值后依然探测不到任何碰撞时，将会提供一个错误消息。在另一实施例中，该错误消息表示景点是位元元于或超出了数字高程模型的边缘。
[0025]如图3所示，本发明在第二方面是一种应用上述方法的景点定位系统50。该系统50包括用于拍摄图像的光学成像仪30，拥有用于获取光学成像仪位置的定位系统42及用于获取光学成像仪方向的定向系统44的感应装置49，微处理器46和非临时性电脑可读存储介质48。感应装置49可获取光学成像仪30的位置及方向，并把光学成像仪30的位置及方向反馈至微处理器46。该微处理器46连接至光学成像仪30，定位系统42，定向系统44和非临时性电脑可读存储介质48。该非临时性电脑可读存储介质48编有指令用于使微处理器46执行上述景点定位的方法。
[0026]在一实施例中，定位系统42可从系统50的用户接受关于光学成像仪30的座标的手动输入。在另一实施例中，定向系统44是侦测可移动平台(可以是人手或任何机械移动平台)的移动角度。在一特定实施例中，定向系统44可反馈平台的移动角度。
[0027]在一实施例中，系统50是一种包括相机，全球定位接收器(即定位系统42)，姿态方向参考系统(AHRS)(即定向系统44)，微型电脑(即微处理器46和非临时性电脑可读存储介质48)的电子装置。在一特定实施例中，姿态方向参考系统包括陀螺仪，加速计和电子罗盘。在另一特定实施例中，该电子装置是智能手机，平板电脑，笔记本电脑，望远镜，相机或手提摄录机。
[0028]为了更好地