TWI411801B - 定位方法及應用其之定位系統 - Google Patents

Description

定位方法及應用其之定位系統

本發明是有關於一種定位方法及應用其之系統，且特別是有關於一種全球定位系統(Global Positioning System，GPS)之定位方法及應用其之系統。

目前全球定位系統的應用極為廣泛，其中對其大量應用的便是行車導航。使用者在行車中，常常使用行車導航器進行所在地至目的地之行車路線規劃。根據內政部市區道路及附屬工程設計標準，道路上每一線道的寬度則約2.8至3.25公尺，然而，目前全球定位系統的定位準確度卻僅約15至70公尺。因此，車輛真實的位置和行車導航器所顯示的位置常常出現不夠準確的現象。有時車輛明明在狹小的巷弄中，行車導航器卻顯示車輛在隔壁的大馬路上。再者，行車導航器之路線規劃可能出現許多要轉彎或是上下交流道及高架道路的情形，而這些情形在行車過程中都必須先切換車道至指定的車道，才能進行轉彎或是上下交流道及高架道路。但由於現有的全球定位系統的精準度不足，而使得行車導航器之使用者無法先行切換車道，往往讓使用者錯失交流道極高架道路之匝道，或者錯失轉彎的時機。更甚者，還可能讓使用者在已經十分接近必須轉彎的路口或交流道時才臨時切換車道，而提高行車危險，甚至導致行車事故。

有鑑於上述習知技術之缺失，本發明係提供有關於一種定位方法及應用該方法之定位系統，能夠增進全球定位系統的精準度，而能避免因未能先行切換車道而導致的路線錯失或事故。

根據本發明之一方面，提出一種定位方法，包括：擷取即時路面影像資料，對該即時路面影像資料進行影像辨識以找出複數筆路面影像特徵資料，參考全球定位系統資料查詢存有路面預設資料之資料庫以找出一預設影像特徵資料，比對該路面影像特徵資料及該預設影像特徵資料以產生協助定位資料，以及根據該全球定位系統資料及該協助定位資料提供綜合定位資料。

根據本發明之另一方面，提出一種定位系統，包括：一影像擷取單元、一影像辨識單元、一資料庫、一全球定位系統、一比對單元。其中，該影像擷取單元係用以擷取即時路面影像資料，該影像辨識單元係用以對該即時路面影像資料進行影像辨識以找出複數筆路面影像特徵資料，該資料庫係用以儲存路面預設資料，該全球定位系統係用以查詢全球定位系統資料。該比對單元則係用以參考全球定位系統資料查詢該資料庫以找出預設影像特徵資料，並比對該路面影像特徵資料及該預設影像特徵資料以產生協助定位資料，且根據該全球定位系統資料及該協助定位資料提供綜合定位資料。

為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

以下係提出實施例進行詳細說明，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中之圖式係省略不必要之元件，以清楚顯示本發明之技術特點。

第一實施例

請參照第1圖，係繪示本發明第一實施例之定位系統100之方塊圖。此定位系統100包括：一影像擷取單元101、一影像辨識單元102、一資料庫103、一全球定位系統104、一比對單元105及一顯示單元106。

影像擷取單元101，用以擷取即時路面影像資料。該影像擷取單元101例如為具有感光元件之攝影鏡頭，每秒鐘可擷取3至30張畫面，每秒鐘亦可擷取17張畫面。該畫面可則作為即時路面影像資料。

影像辨識單元102，與影像擷取單元101連接。該影像辨識單元102係用以對由影像擷取單元101所擷取之即時路面影像資料進行影像辨識，以找出路面影像特徵資料。其中，該路面影像特徵資料可為路面標線之形狀及顏色，例如白色單實線、白色單虛線、白色雙實線、白色雙虛線、黃色單實線、黃色單虛線、黃色雙實線、黃色雙虛線、紅色實線以及黃色或白色的單實單虛併線等標線。

資料庫103，用以儲存一路面預設資料，該路面預設資料可例如為全球定位系統所使用之地圖資料及道路標線配置。該路線配置指的是路段之路面上所具有的線道數、每線道的方向及每線道左右兩側的標線種類及顏色等的標線資料。

全球定位系統104，與該資料庫103連接。該全球定位系統104係用以查詢全球定位系統資料。全球定位系統104是利用衛星所發出的訊號進行所在位置之定位，而可得知全球定位系統資料，該全球定位系統資料可為該全球定位系統104所在位置之區域。

比對單元105，與資料庫103及全球定位系統104連接。該比對單元105係用以參考全球定位系統資料查詢該資料庫中之路面預設資料，以找出預設影像特徵資料，其中，該預設影像特徵資料可為全球定位系統104所在位置之區域中之路面預設資料。該比對單元105還用以比對路面影像特徵資料及預設影像特徵資料，進而產生協助定位資料，該協助定位資料可例如為標示預設影像特徵資料中所在的車道位置，或例如為標示預設影像特徵資料中較詳細的所在位置。該比對單元105更根據該全球定位系統資料及該協助定位資料提供一綜合定位資料，該綜合定位資料可例如為地圖中所在的詳細地點。

此外，本實施例中之定位系統100還可包括一顯示單元106，與比對單元105連接，用以顯示該綜合定位資料，而可顯示地圖中所在的詳細地點。該顯示單元106可例如為行車導航器的螢幕或擴音器。

以下更搭配一流程圖詳細說明使用本實施例中定位系統100之定位方法。請參照第2圖，其繪示使用第一實施例中定位系統100之定位方法的流程圖。然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者均可瞭解本實施例之定位系統100並不侷限於此流程圖之應用，且其步驟之執行順序亦不侷限於此流程圖。

首先在步驟201中，影像擷取單元101擷取即時路面影像資料。在步驟202中，該影像辨識單元102對即時路面影像資料進行影像辨識，以找出例如路面標線顏色及形狀之路面影像特徵資料。

在步驟203中，全球定位系統104搭配資料庫103進行全球定位而產生全球定位系統資料，比對單元105參考全球定位系統資料查詢存有路面預設資料之資料庫103，以找出一預設影像特徵資料。

在步驟204中，比對單元105比對該路面影像特徵資料及該預設影像特徵資料，以產生一協助定位資料。在步驟205中，比對單元105根據該全球定位系統資料及該協助定位資料提供綜合定位資料。

此外，另包含步驟206，顯示單元106顯示該綜合定位資料，而能顯示出所在地點附近的地圖以及所在位置精確地點，例如所在道路中的特定車道。

由於本實施例中之綜合定位資料相較於習知的全球定位系統資料，能夠具有更精細的準確度，而能避免轉彎路口或交流道的錯失或急速切換車道而造成的行車危險。

第二實施例

請參照第3圖，其繪示第二實施例中使用定位系統100之定位方法的流程圖。本實施例可例如在第一實施例中行經無標線之路段時，或是標線標示不明時，實行本實施例之定位方法。亦可在有意於標示行進方向時實行本實施例之定位方法。本實施例相較於第一實施例，在步驟202，即對即時路面影像資料進行影像辨識，以找出複數筆路面影像特徵資料時，還進一步包括了步驟301～303。

首先，在步驟301中，影像擷取單元101擷取另一即時路面影像資料。在步驟302中，影像辨識單元102從該些即時路面影像資料中先後分別辨識出同一目標之第一特徵資料及第二特徵資料。例如從較早的即時路面影像資料中辨識出第一特徵資料，而從較晚的即時路面影像資料中辨識出第二特徵資料，該第二特徵資料例如為先前第一特徵資料於較晚時間的特徵位置。

在步驟303中，該比對單元105比對該第一特徵資料及該第二特徵資料，因此獲得移動方向做為路面影像資料。接著，在步驟203中，該比對單元105參考全球定位系統資料查詢存有路面預設資料之資料庫，以找出預設影像特徵資料。

在步驟204中，該比對單元105比對該移動方向之路面影像特徵資料及該預設影像特徵資料，以產生協助定位資料。在步驟205中，該比對單元105根據全球定位系統資料及協助定位資料提供綜合定位資料。

還包括於步驟206中，顯示單元106顯示綜合定位資料，而例如能顯示出所在地附近的地圖及目前的行進方向。

第三實施例

請參照第4圖，係繪示本發明第三實施例之定位系統400之方塊圖。此定位系統400與第一實施例中之定位系統100不同之處在於定位系統400還進一步包括一速度偵測單元407及一控制單元408。

速度偵測單元407，用以偵測行進速度。該速度偵測單元407還可與行進工具之速度測量儀器連接，例如汽車顯示速度的儀表板或位於汽車輪軸測量輪軸轉速之速度測量器等。

控制單元408，與該速度偵測單元407及影像擷取單元101連接。該控制單元408用以根據由速度偵測單元407所偵測之行進速度，控制影像擷取單元101擷取即時路面影像資料之速度。

以下更搭配一流程圖詳細說明使用本實施例中定位系統400之定位方法。請參照第5圖，其繪示使用第三實施例中定位系統400之定位方法的流程圖。本實施例之定位方法與第一實施例中之定位方法不同之處在於本實施例之定位方法在步驟201之前，進一步包括步驟507及步驟508。

然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者均可瞭解本實施例之定位系統400並不侷限於此流程圖之應用，且其步驟之執行順序亦不侷限於此流程圖。

首先在步驟507中，速度偵測單元407偵測行進速度，例如行進車輛之速度。在步驟508中，控制單元408， 根據行進速度改變影像擷取單元101擷取即時路面影像資料之速度。該控制單元408在行進速度加快時，加快影像擷取單元101擷取即時路面影像資料之速度。另外該控制單元408在行進速度減慢時，減慢影像擷取單元101擷取該即時路面影像資料之速度。或者，影像擷取單元101擷取即時路面影像資料之速度為每秒鐘擷取M個即時路面影像資料，而行進速度為每秒鐘行進N公尺。該控制單元408將即時路面影像資料每秒鐘擷取之即時路面影像資料數量控制成為行進速度每秒鐘之公尺數，即將M控制成等於N。

如此一來，在行進速度較慢時，控制單元408可控制影像擷取單元101在單位時間內擷取較少的即時路面影像資料，而可避免不必要的浪費。在行進速度較快時，控制單元408可控制影像擷取單元101在單位時間內擷取較多的即時路面影像資料，而可確保比對單元105之比對結果的準確性。

第四實施例

請參照第6圖，係繪示本發明第四實施例之定位系統600之方塊圖。此定位系統600與第一實施例中之定位系統100不同之處在於本實施例中之定位系統600還進一步包括一路線規劃單元609。

路線規劃單元609，與該比對單元105連接。該路線規劃單元609係用以規劃路線，進而產生預定路線資料。例如使用者欲從甲地移往乙地，便將甲地位置與乙地位置輸入路線規劃單元609，該路線規劃單元609便會規劃出包含甲地至乙地之路線之預定路線資料，該預定路線資料更進一步包含所建議的行經車道。例如甲地至乙地之路線中有必須轉彎的區域，便在附近規劃出切換至易於轉彎之車道的預定路線資料。

其中，該比對單元105進一步用以比對綜合定位資料與預定路線資料。當該綜合定位資料與該預定路線資料相異時，產生一警示訊號。例如駕駛人在接近必須轉彎之區域時，未依所規劃之預定路線資料而切換至易於轉彎之車道，則比對單元105便會產生一警示訊號，顯示單元106可用以顯示該警示訊號。

以下更搭配一流程圖詳細說明使用本實施例中定位系統600之定位方法。請參照第7圖，其繪示使用第四實施例中定位系統600之定位方法的流程圖。本實施例之定位方法與第一實施例之定位方法不同之處在於本實施例之定位方法在執行步驟201至205的同時額外執行步驟701，且於步驟205之後進一部包括步驟702至704。

然而本發明所屬技術領域中具有通常知識者均可瞭解本實施例之定位系統600並不侷限於此流程圖之應用，且其步驟之執行順序亦不侷限於此流程圖。

首先在步驟201之前，實行步驟701。於步驟701中，路線規劃單元609規劃路線而產生預定路線資料。該預定路線資料更進一步包含所建議的行經路線及甚至是所建議的行經車道。

於步驟205之後，實行步驟702，於步驟702中，比對單元105比對綜合定位資料與預定路線資料是否相符。當比對綜合定位資料與預定路線資料相異時，則至步驟704，比對單元105產生警示訊號，且顯示單元106顯示警示訊號、綜合定位資料及預定路線資料，且回至步驟201。當比對綜合定位資料與預定路線資料相符時，則至步驟703，該顯示單元106顯示綜合定位資料及預定路線資料。

此外，請參照第8圖，步驟702、703及704亦可替換成如第8圖所示之步驟801、802及803。於步驟701及205之後，可實行步驟801。於步驟801中，顯示單元106顯示綜合定位資料及預定路線資料。於步驟802中，比對單元105比對綜合定位資料與預定路線資料是否相符。當比對綜合定位資料與預定路線資料相異時，則至步驟803，比對單元105產生警示訊號，顯示單元106顯示該警示訊號，且回至步驟201。

於步驟704及步驟803中，顯示單元106可包含顯示器及擴音器，於顯示單元106顯示警示訊號時，可在顯示器中顯示，亦可以擴音器發出警示聲，以通知使用者必須將所在位置移動到符合預定路線資料之位置。

本發明上述實施例所揭露之定位方法及定位系統中，由於本發明除了綜合定位資料相較於習知的全球定位系統資料能夠具有更精細的準確度以外，在行進期間轉彎或上下匝道的情形下，能在規劃路線時便將必須提前切換車道的路線規劃進去，且在接近切換車到處能提前提醒駕駛人，而能避免轉彎路口或交流道的錯失或急速切換車道而造成的行車危險。且本發明可根據行車速度改變影像擷取的速度，而能避免在車速過慢時而造成的不必要浪費，以及避免因車速過快而造成的影像辨識錯誤。

綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、400、600．．．定位系統

101．．．影像擷取單元

102．．．影像辨識單元

103．．．資料庫

104．．．全球定位系統

105．．．比對單元

106．．．顯示單元

201、202、203、204、205、206．．．步驟

301、302、303．．．步驟

407．．．速度偵測單元

408．．．控制單元

507、508．．．步驟

609．．．路線規劃單元

701、702、703、704、801、802、803．．．步驟

第1圖繪示依照本發明第一實施例的定位系統之方塊圖。

第2圖繪示依照本發明第一實施例的定位方法之流程圖。

第3圖繪示依照本發明第二實施例的定位方法之流程圖。

第4圖繪示依照本發明第三實施例的定位系統之方塊圖。

第5圖繪示依照本發明第三實施例的定位方法之流程圖。

第6圖繪示依照本發明第四實施例的定位系統之方塊圖。

第7圖繪示依照本發明第四實施例的定位方法之流程圖。

第8圖繪示依照本發明第四實施例的定位方法之另一流程圖。

201、202、203、204、205、206．．．步驟

Claims (10)

1. 一種定位方法，包括：擷取一即時路面影像資料；對該即時路面影像資料進行影像辨識，以找出複數筆路面影像特徵資料；參考一全球定位系統(Global Positioning System，GPS)資料查詢存有路面預設資料之一資料庫，以找出一預設影像特徵資料；比對該路面影像特徵資料及該預設影像特徵資料，以產生一協助定位資料；以及根據該全球定位系統資料及該協助定位資料提供一綜合定位資料。
2. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中，該路面影像特徵資料包括路面標線之形狀及顏色。
3. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，更包括將該綜合定位資料顯示於一顯示單元。
4. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中，在擷取該即時路面影像資料之前，更包括：規劃路線而產生一預定路線資料；在提供該綜合定位資料之後，比對該綜合定位資料與該預定路線資料；以及當該綜合定位資料與該預定路線資料相異時，產生一警示訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之定位方法，更包括回應該警示訊號顯示於該顯示單元。
6. 如申請專利範圍第4項所述之定位方法，更包括該顯示單元回應該警示訊號發出警示聲。
7. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中，對該即時路面影像資料進行影像辨識，以找出複數筆路面影像特徵資料時，更包括：擷取另一即時路面影像資料，從該些即時路面影像資料中分別辨識一第一特徵資料及一第二特徵資料；以及比對該第一特徵資料及該第二特徵資料以獲得一移動方向做為該路面影像特徵資料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之定位方法，其中，擷取該即時路面影像資料之前，更包括：偵測一行進速度；以及根據該行進速度改變擷取該即時路面影像資料之速度。
9. 如申請專利範圍第8項所述之定位方法，其中，當該行進速度加快時，加快擷取該即時路面影像資料之速度，當該行進速度減慢時，減慢擷取該即時路面影像資料之速度。
10. 如申請專利範圍第8項所述之定位方法，其中，該即時路面影像資料每秒鐘擷取之畫面數為行進速度每秒鐘之公尺數。