專(zhuān)利名稱(chēng)：位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法及位置檢測(cè)傳感器以及位置測(cè)定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在進(jìn)行使用了GPS(Global Positioning System全球定位系統(tǒng))的位置測(cè)定時(shí)，不能通過(guò)GPS進(jìn)行位置測(cè)定時(shí)的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法及位置檢測(cè)傳感器以及位置測(cè)定裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，利用GPS的位置測(cè)定已經(jīng)普及，例如，在利用推土機(jī)等的土木建設(shè)機(jī)械進(jìn)行土木作業(yè)時(shí)，作業(yè)位置即推土機(jī)的位置通過(guò)GPS測(cè)定，進(jìn)行作業(yè)位置的確認(rèn)等，或鏈接如汽車(chē)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)那樣電子化的地圖信息和通過(guò)GPS得到的移動(dòng)體的位置數(shù)據(jù)，使現(xiàn)在位置在電子地圖上反映并圖像化，顯示在映像表示裝置上等，從而可以實(shí)時(shí)測(cè)定移動(dòng)體的位置。
但是，在用GPS進(jìn)行位置測(cè)定時(shí)，利用從衛(wèi)星發(fā)射的電波，因此，從衛(wèi)星發(fā)射的電波被障礙物、例如山或建筑物遮擋，存在電波不能達(dá)到的地方(盲區(qū))?；蚣词乖谌缙?chē)導(dǎo)航系統(tǒng)那樣不能確定位置測(cè)定范圍時(shí)，也存在盲區(qū)部分。
目前，在GPS不能進(jìn)行位置測(cè)定的區(qū)間，必須增加使用了現(xiàn)有測(cè)量機(jī)的人力進(jìn)行的測(cè)量作業(yè)，并不間斷地進(jìn)行作業(yè)。
另外，在設(shè)于移動(dòng)體上的汽車(chē)自動(dòng)導(dǎo)航系統(tǒng)等的裝置中，在盲區(qū)的地方不能進(jìn)行位置測(cè)定，從而作為位置測(cè)定裝置，不能發(fā)揮足夠的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法及位置檢測(cè)傳感器以及位置測(cè)定裝置，利用單一的GPS位置測(cè)定裝置，而且即使在盲區(qū)部分也能夠繼續(xù)執(zhí)行位置測(cè)定，且位置測(cè)定不會(huì)中斷。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其包括在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像的步驟；從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)的步驟；從上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)中的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，求出上述跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)的步驟；基于在上述第三地點(diǎn)取得的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和該跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)，依次求出上述第三地點(diǎn)的位置的步驟，另外，本發(fā)明提供位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其包括在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像的步驟；從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)的步驟；從上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)的數(shù)據(jù)，求出在上述第一地點(diǎn)取得的圖像和在上述第二地點(diǎn)的取得的圖像的跟蹤點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，并基于上述跟蹤點(diǎn)，進(jìn)行在上述第一地點(diǎn)取得的圖像和在上述第二地點(diǎn)取得的圖像的相互標(biāo)定，使其成為分別帶三維數(shù)據(jù)的立體圖像的步驟；從該立體圖像的位置數(shù)據(jù)求出上述第三地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，將該第三地點(diǎn)作為已知點(diǎn)的步驟，還有，本發(fā)明的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法中，至少對(duì)最初的第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)用GPS位置檢測(cè)裝置來(lái)測(cè)定位置信息，再有，本發(fā)明的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法中，上述跟蹤點(diǎn)的位置信息由上述第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的已知信息通過(guò)前方交會(huì)法求出，上述第三地點(diǎn)的位置信息由圖像中的上述跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)通過(guò)后方交會(huì)法求出，另外，本發(fā)明的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法中，連續(xù)取得多個(gè)方向的圖像，跟蹤點(diǎn)至少在一個(gè)方向的圖像上產(chǎn)生，另外，本發(fā)明的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法中，對(duì)按時(shí)序下次取得的下一圖像數(shù)據(jù)，以前一圖像中的跟蹤點(diǎn)為中心設(shè)定檢索范圍，在該檢索范圍內(nèi)檢索下一圖像的跟蹤點(diǎn)，再有，本發(fā)明的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法中，將按時(shí)序下次取得的下一圖像中特定的跟蹤點(diǎn)設(shè)為檢索對(duì)象，在通過(guò)反向檢索得到的跟蹤點(diǎn)與前一圖像中已得的跟蹤點(diǎn)不一致時(shí)，刪除該跟蹤點(diǎn)，還有，本發(fā)明的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法中，對(duì)應(yīng)移動(dòng)速度確定圖像取得間隔，使得在上述檢索范圍內(nèi)包含下一圖像的跟蹤點(diǎn)。
另外，本發(fā)明提供位置檢測(cè)傳感器，其具備GPS位置檢測(cè)裝置、連續(xù)拍攝數(shù)字圖像的至少一個(gè)拍攝裝置、檢測(cè)該拍攝裝置拍攝方向的方位傳感器，至少能夠同步輸出由上述GPS位置檢測(cè)裝置測(cè)定的位置數(shù)據(jù)和進(jìn)行位置測(cè)定時(shí)的圖像。
另外，本發(fā)明提供位置測(cè)定裝置，其具有GPS位置檢測(cè)裝置、連續(xù)拍攝數(shù)字圖像的至少一個(gè)拍攝裝置、檢測(cè)該拍攝裝置拍攝方向的方位傳感器、測(cè)定裝置主體，上述GPS位置檢測(cè)裝置測(cè)定第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，上述拍攝裝置在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)地拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像，上述測(cè)定裝置主體從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像中產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從在連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)，并從上述第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)運(yùn)算在上述第一地點(diǎn)的取得圖像和在上述第二地點(diǎn)的取得圖像的跟蹤點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，從上述跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)運(yùn)算上述第三地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，另外，本發(fā)明的位置測(cè)定裝置具有全景鏡、圖像校正裝置，上述拍攝裝置能夠通過(guò)上述全景鏡拍攝水平方向的全周方向，拍攝到的圖像由上述圖像校正裝置校正。
根據(jù)本發(fā)明，由于包括在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像的步驟；從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)的步驟；從上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)中的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，求出上述跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)的步驟；基于在上述第三地點(diǎn)取得的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和該跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)，依次求出上述第三地點(diǎn)的位置的步驟，因此，能夠進(jìn)行該第三地點(diǎn)的位置測(cè)定，同時(shí)將該第三地點(diǎn)設(shè)為已知點(diǎn)，由此能夠依次進(jìn)行未知點(diǎn)的測(cè)定。
根據(jù)本發(fā)明，由于包括在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像的步驟；從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)的步驟；從上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)的數(shù)據(jù)，求出在上述第一地點(diǎn)取得的圖像和在上述第二地點(diǎn)的取得的圖像的跟蹤點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，并基于上述跟蹤點(diǎn)，進(jìn)行在上述第一地點(diǎn)的取得圖像和在上述第二地點(diǎn)的取得圖像的相互標(biāo)定，使其成為分別帶三維數(shù)據(jù)的立體圖像的步驟；從該立體圖像的位置數(shù)據(jù)求出上述第三地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，將該第三地點(diǎn)設(shè)為已知點(diǎn)的步驟，因此，能夠進(jìn)行該第三地點(diǎn)的位置測(cè)定，同時(shí)將該第三地點(diǎn)設(shè)為已知點(diǎn)，由此能夠依次進(jìn)行未知點(diǎn)的測(cè)定。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于具備GPS位置檢測(cè)裝置、連續(xù)拍攝數(shù)字圖像的至少一個(gè)拍攝裝置、檢測(cè)該拍攝裝置拍攝方向的方位傳感器，且至少能夠同步輸出由上述GPS位置檢測(cè)裝置測(cè)定的位置數(shù)據(jù)和進(jìn)行位置測(cè)定時(shí)的圖像。因此，能夠同步取得拍攝圖像和位置數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，具有GPS位置檢測(cè)裝置、連續(xù)拍攝數(shù)字圖像的至少一個(gè)拍攝裝置、檢測(cè)該拍攝裝置拍攝方向的方位傳感器、測(cè)定裝置主體，上述GPS位置檢測(cè)裝置測(cè)定第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，上述拍攝裝置在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)地拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像，上述測(cè)定裝置主體從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像中產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從在連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)，并從上述第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)運(yùn)算在上述第一地點(diǎn)的取得圖像和在上述第二地點(diǎn)的取得圖像的跟蹤點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，從上述跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)運(yùn)算上述第三地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，因此，即使在不能通過(guò)上述GPS位置檢測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)定的情況下，也不會(huì)中斷作業(yè)，而能夠測(cè)定未知點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，具有全景鏡、圖像校正裝置，上述拍攝裝置能夠通過(guò)上述全景鏡拍攝水平方向的全周方向，拍攝到的圖像由上述圖像校正裝置校正，因此，能夠通過(guò)一個(gè)拍攝裝置就得到與位置數(shù)據(jù)同步的廣范圍的圖像數(shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的位置測(cè)定裝置的概略圖；圖2是表示本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例的位置測(cè)定裝置的概略框圖；圖4是表示本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)定狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖5是表示上述位置測(cè)定裝置的拍攝狀態(tài)的說(shuō)明圖；圖6(A)、圖6(B)是表示得到的圖像的說(shuō)明圖；圖7(A)是對(duì)得到的圖像利用前方交會(huì)法進(jìn)行跟蹤點(diǎn)的位置測(cè)定的說(shuō)明圖，圖7(B)是基于得到的圖像、利用后方交會(huì)法進(jìn)行拍攝點(diǎn)的位置測(cè)定的說(shuō)明圖；圖8是表示本發(fā)明實(shí)施例的作用的流程圖；圖9是本發(fā)明的位置檢測(cè)傳感器的其他方式的說(shuō)明圖；圖10是該位置傳感器的概略構(gòu)成圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

用于實(shí)施本發(fā)明的最優(yōu)方式。
本發(fā)明中，對(duì)移動(dòng)體進(jìn)行位置測(cè)定，在移動(dòng)體上設(shè)置位置測(cè)定裝置，且位置測(cè)定裝置一邊與移動(dòng)體一起移動(dòng)，一邊實(shí)時(shí)進(jìn)行位置測(cè)定。
首先，就本發(fā)明的位置測(cè)定裝置，參照?qǐng)D1、圖2進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示位置測(cè)定裝置1的概略，該位置測(cè)定裝置1主要由測(cè)定裝置主體2、位置檢測(cè)傳感器3、操作部4、顯示部5構(gòu)成。上述位置檢測(cè)傳感器3設(shè)置在移動(dòng)體9的例如推土機(jī)、汽車(chē)的駕駛室頂部等眺望較佳的位置，再有，上述測(cè)定裝置主體2、上述操作部4、上述顯示部5由操作者、駕駛員操作，設(shè)置在能夠視認(rèn)的場(chǎng)所例如在駕駛室內(nèi)。另外，上述操作部4為觸摸板等，也可以與上述顯示部5一體設(shè)置。
圖2表示上述傳感器3作為移動(dòng)體9之一例設(shè)置在汽車(chē)駕駛室頂部時(shí)的情況。
上述位置檢測(cè)傳感器3具備設(shè)置在傳感器主體6的上面的GPS位置檢測(cè)裝置7、拍攝裝置8a、拍攝裝置8b、拍攝裝置8c、拍攝裝置8d(以下總稱(chēng)拍攝裝置8)、方位傳感器10。上述拍攝裝置8a、8b、8c、8d是在上述傳感器主體6的側(cè)面面向四個(gè)方向的數(shù)碼相機(jī)等，能夠?qū)⑴臄z的圖像作為數(shù)字圖像數(shù)據(jù)輸出。上述拍攝裝置8具備由多個(gè)像素構(gòu)成的拍攝元件，例如CCD傳感器、COMS傳感器等。一幀圖像數(shù)據(jù)作為各拍攝元件的信號(hào)集合構(gòu)成，通過(guò)特定對(duì)應(yīng)信號(hào)的拍攝元件，來(lái)特定圖像中位置。另外，上述拍攝裝置8和上述方位傳感器10的機(jī)械關(guān)系固定，該方位傳感器10通過(guò)檢測(cè)方位，唯一地決定各個(gè)拍攝裝置8的拍攝方向(方位)。
上述GPS位置檢測(cè)裝置7具備GPS天線11、GPS運(yùn)算部12(參照?qǐng)D3)，由上述GPS天線11接收來(lái)自多個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)，根據(jù)接收信號(hào)的結(jié)果，上述GPS運(yùn)算部12將衛(wèi)星和接收點(diǎn)之間的距離以三維幾何關(guān)系進(jìn)行運(yùn)算，從而進(jìn)行三維測(cè)位。另外，測(cè)位有單獨(dú)測(cè)位和干涉測(cè)位等，但優(yōu)選采用能夠在移動(dòng)的同時(shí)在短時(shí)間內(nèi)測(cè)定的RTK(實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)技術(shù))測(cè)定。
利用上述拍攝裝置8，能夠得到周?chē)娜皥D像。另外，根據(jù)該拍攝裝置8的拍攝角度(拍攝范圍)，該拍攝裝置8設(shè)有三或五個(gè)以上，還有，也可以使一個(gè)拍攝裝置8在水平方向旋轉(zhuǎn)，在每個(gè)所需要的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行拍攝，利用該拍攝裝置8，能夠取得周?chē)康木吧?br> 或者，也可以設(shè)置兩個(gè)拍攝裝置8，使其拍攝與上述移動(dòng)體9的前進(jìn)方向成直角的兩個(gè)方向的景色，此時(shí)，拍攝角只要具有適宜的范圍就可以，拍攝角不必要有180°。
上述拍攝裝置8a、上述拍攝裝置8b、上述拍攝裝置8c、上述拍攝裝置8d按規(guī)定時(shí)間間隔進(jìn)行同步拍攝，另外，與拍攝同步或與拍攝時(shí)間間隔的所要倍數(shù)的間隔同步，進(jìn)行采用上述GPS位置檢測(cè)裝置7的位置測(cè)定，并將拍攝圖像的圖像數(shù)據(jù)和由拍攝圖像時(shí)的位置檢測(cè)傳感器3得到的位置數(shù)據(jù)送到后述的測(cè)定裝置主體2。另外，上述拍攝裝置8的拍攝時(shí)間間隔，重復(fù)在上次、本次之間拍攝的圖像的大部分，作為整體為不損害在各拍攝圖像之間的連續(xù)性的程度的時(shí)間間隔，移動(dòng)體9的速度大時(shí)，時(shí)間間隔短，移動(dòng)體9的速度小時(shí)，時(shí)間間隔也可以變大?；蛘撸部梢詫⑴臄z的時(shí)間間隔與移動(dòng)體9的最大速度對(duì)應(yīng)設(shè)定為固定。另外，設(shè)定拍攝的時(shí)間間隔，使其對(duì)應(yīng)移動(dòng)體9的最大速度，并使送到上述測(cè)定裝置主體2的圖像對(duì)應(yīng)速度，且也可以減少。
參照?qǐng)D3說(shuō)明該測(cè)定裝置主體2。
該測(cè)定裝置主體2大致由輸入輸出控制部13、以CPU為代表的控制運(yùn)算部14、以HD等為代表的存儲(chǔ)部15、通訊控制部16等構(gòu)成。
上述存儲(chǔ)部15使用存儲(chǔ)卡、HD、FD、MO等，內(nèi)置或可以拆裝地設(shè)置。另外，該存儲(chǔ)部15具有程序存儲(chǔ)部17和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18，上述程序存儲(chǔ)部17中存儲(chǔ)有控制裝置動(dòng)作的順序程序；從取得的圖像中抽出跟蹤點(diǎn)的圖像處理程序；在多個(gè)圖像間進(jìn)行圖像匹配、對(duì)多個(gè)圖像間的跟蹤點(diǎn)進(jìn)行跟蹤的運(yùn)算程序；基于通過(guò)上述位置檢測(cè)傳感器3得到的兩個(gè)三維位置數(shù)據(jù)，通過(guò)前方交會(huì)法運(yùn)算圖像中的未知點(diǎn)的位置，或通過(guò)后方交會(huì)法從兩個(gè)圖像中至少各自的兩個(gè)已知點(diǎn)來(lái)運(yùn)算上述位置檢測(cè)傳感器3的位置的測(cè)量程序；用于將得到的測(cè)定結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)收集裝置等外部裝置的發(fā)送控制程序；用于將測(cè)定位置結(jié)果顯示在上述顯示部5上的顯示程序。
再有，上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18中存儲(chǔ)由上述拍攝裝置8取得的圖像數(shù)據(jù)及拍攝圖像數(shù)據(jù)時(shí)的位置檢測(cè)傳感器3的位置數(shù)據(jù)，該位置數(shù)據(jù)和上述圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，且上述圖像數(shù)據(jù)成為時(shí)間序列數(shù)據(jù)。
有關(guān)作用在圖4～圖8中進(jìn)行說(shuō)明。
圖4表示上述移動(dòng)體9在障礙物20、障礙物21之間行進(jìn)，上述位置檢測(cè)傳感器3從第一地點(diǎn)(位置P1)移動(dòng)到第六地點(diǎn)(位置P6)(以下位置P簡(jiǎn)稱(chēng)P)的狀態(tài)，在P1、P2，通過(guò)上述GPS天線11能接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，在P3～P5由上述障礙物20、上述障礙物21引起的不能接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，P6能再次接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)。
另外，在上述移動(dòng)體9移動(dòng)中，通過(guò)上述拍攝裝置8連續(xù)地拍攝周?chē)膱D像。另外，各P成為預(yù)先設(shè)定的每個(gè)時(shí)間間隔的上述移動(dòng)體9的位置。
在該移動(dòng)體9達(dá)到P1點(diǎn)時(shí)，上述控制運(yùn)算部14取得由上述GPS位置檢測(cè)裝置7測(cè)定的位置數(shù)據(jù)。同時(shí)，取得由上述拍攝裝置8拍攝的圖像數(shù)據(jù)，將圖像數(shù)據(jù)與位置數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)在上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18中。再有，上述數(shù)據(jù)控制運(yùn)算部14檢查每個(gè)P中是否有從上述GPS位置檢測(cè)裝置7輸入的位置數(shù)據(jù)。根據(jù)來(lái)自各P中的上述GPS位置檢測(cè)裝置7的位置數(shù)據(jù)的輸入的有無(wú)，如后述那樣來(lái)執(zhí)行測(cè)定，即，判斷并選擇是用上述位置檢測(cè)傳感器3進(jìn)行各P的位置測(cè)定，還是基于圖像數(shù)據(jù)通過(guò)前方交會(huì)法(method of intersection)、后方交會(huì)法(method of resection)運(yùn)算進(jìn)行各P的位置測(cè)定。
下面，對(duì)有關(guān)右側(cè)的景色、有關(guān)上述障礙物20的圖像的取得、基于該圖像的位置測(cè)定進(jìn)行說(shuō)明。
圖5中，在P1拍攝的圖像I1由圖6(A)表示，圖5中，從P1到P2一邊移動(dòng)一邊連續(xù)拍攝的P2的圖像I2在圖6(B)表示。
上述控制運(yùn)算部14將在P1的圖像數(shù)據(jù)I1與P1點(diǎn)測(cè)定位置數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)在上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18。再有，上述控制運(yùn)算部14基于圖像處理程序?qū)1的圖像數(shù)據(jù)I1進(jìn)行邊界處理等的圖像處理，將圖像中的特征點(diǎn)的角部或者交叉點(diǎn)(cross point)作為跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3、…)(圖6(A)中用白圈表示)抽出所需要的數(shù)(步驟1)。另外，跟蹤點(diǎn)以在全部圖像中分散的方式抽出。
在此，來(lái)自上述圖像數(shù)據(jù)I1中心的P1的方位從上述方位傳感器10檢測(cè)出的方位來(lái)求出，來(lái)自各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3、…)的P1的方位從圖像數(shù)據(jù)I1中的像素的位置(在相對(duì)于拍攝中心的拍攝單元上的位置)來(lái)運(yùn)算。
在直至P1～P2的過(guò)程中，由上述拍攝裝置8進(jìn)行連續(xù)地拍攝，在各圖像產(chǎn)生的跟蹤點(diǎn)在相鄰的圖像間進(jìn)行跟蹤(軌跡)(步驟02)。
對(duì)跟蹤(軌跡)進(jìn)行說(shuō)明。
作為跟蹤的對(duì)象設(shè)定的跟蹤點(diǎn)的拍攝元件上的位置作為檢索中心位置被存儲(chǔ)，關(guān)于按時(shí)序下次取得的下一圖像數(shù)據(jù)，涵蓋以上述檢索中心位置為中心設(shè)定的檢索范圍，在上述圖像數(shù)據(jù)中檢索跟蹤點(diǎn)。如上所述，由于圖像在移動(dòng)中連續(xù)拍攝，所以前一圖像數(shù)據(jù)和下一圖像數(shù)據(jù)區(qū)別很少，跟蹤點(diǎn)存在于下一圖像數(shù)據(jù)的檢索范圍內(nèi)，就直接特定下一圖像數(shù)據(jù)中的跟蹤點(diǎn)。在上述檢索范圍內(nèi)的檢索使用了SSDA法(Sequential Similarity Detection Algorithm)、或面積相關(guān)法。
另外，將由下一圖像數(shù)據(jù)特定的跟蹤點(diǎn)作為檢索對(duì)象，通過(guò)逆檢索(反匹配)檢查前一圖像數(shù)據(jù)的跟蹤點(diǎn)。在由逆檢索得到的跟蹤點(diǎn)與已得到的跟蹤點(diǎn)不一致時(shí)，刪除該跟蹤點(diǎn)。通過(guò)實(shí)施逆檢索，能夠回避陰影(occlusion遮蔽物)或障礙物。另外，在求取三個(gè)以上的圖像數(shù)據(jù)的跟蹤點(diǎn)時(shí)，通過(guò)多個(gè)圖像的光束法平差調(diào)節(jié)計(jì)算，重復(fù)執(zhí)行坐標(biāo)的檢查，刪除精度低的跟蹤點(diǎn)。通過(guò)刪除精度低的跟蹤點(diǎn)，整體來(lái)說(shuō)使跟蹤點(diǎn)的特定精度得以提高。
將前一圖像數(shù)據(jù)和下一圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，按時(shí)間序列順序檢索上述跟蹤點(diǎn)。
由上述圖像處理的跟蹤點(diǎn)的抽出或跟蹤點(diǎn)的跟蹤，不管是否有來(lái)自各P中的上述位置檢測(cè)傳感器3的位置數(shù)據(jù)的輸入，都連續(xù)執(zhí)行。另外，跟蹤點(diǎn)的跟蹤已結(jié)束的過(guò)去的圖像數(shù)據(jù)(在各P點(diǎn)間拍攝的圖像數(shù)據(jù))，為了節(jié)省存儲(chǔ)量也可以刪除。
下面，關(guān)于P2，輸入來(lái)自上述位置傳感器3的位置測(cè)定數(shù)據(jù)，將位置測(cè)定數(shù)據(jù)和在P2拍攝的圖像I2存儲(chǔ)在上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18。另外，對(duì)圖像I2進(jìn)行圖像處理，此外，通過(guò)跟蹤，特定各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)。另外，有關(guān)此時(shí)的P2各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)的方位通過(guò)由上述方位傳感器10檢測(cè)的拍攝方向的方位、各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)的圖像I2中的位置(field angle視場(chǎng)角)運(yùn)算(參照?qǐng)D7(A))。
其次，基于已知點(diǎn)P1、P2的位置數(shù)據(jù)、相對(duì)于P1、P2的各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)的方位角，通過(guò)前方交會(huì)法運(yùn)算各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)的三維位置數(shù)據(jù)(步驟03)。
運(yùn)算的結(jié)果是，跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)就成為已知點(diǎn)。各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)的位置數(shù)據(jù)與圖像I1、圖像I2的圖像數(shù)據(jù)被關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)到上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18。而且，跟蹤點(diǎn)作為跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)進(jìn)行圖像I1、圖像I2的相互標(biāo)定，圖像I1和圖像I2被圖像化為包含三維數(shù)據(jù)的圖像(立體圖像)。
當(dāng)上述移動(dòng)體9移動(dòng)到P3時(shí)，來(lái)自衛(wèi)星的電波由上述障礙物20遮擋，不能輸入上述位置檢測(cè)傳感器3檢測(cè)的位置測(cè)定數(shù)據(jù)。如果上述控制運(yùn)算部14判斷沒(méi)有來(lái)自上述傳感器3的輸入，則就會(huì)切換為用后方交會(huì)法運(yùn)算進(jìn)行位置測(cè)定。
到P3的期間也連續(xù)地進(jìn)行上述拍攝裝置8的拍攝、圖像數(shù)據(jù)中的跟蹤點(diǎn)的跟蹤(步驟04)。
即，基于用已得到的各跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)的位置數(shù)據(jù)、及在P3取得的圖像I3中的上述跟蹤點(diǎn)(A1、A2、A3…)和P3的方位數(shù)據(jù)(拍攝方向的方位和視場(chǎng)角)，利用后方交會(huì)法運(yùn)算P3的位置數(shù)據(jù)(步驟05，參照(圖7(B))。
另外，P1、P2、P3…和上述移動(dòng)體9移動(dòng)，伴隨拍攝范圍的移動(dòng)，拍攝的圖像中依次產(chǎn)生新的跟蹤點(diǎn)。例如，參照?qǐng)D7(A)、圖7(B)，圖像I2中產(chǎn)生A4、圖像I3中產(chǎn)生A5、A6的跟蹤點(diǎn)。也對(duì)新產(chǎn)生的跟蹤點(diǎn)進(jìn)行跟蹤(步驟n-1)，進(jìn)而利用前方交會(huì)法運(yùn)算并測(cè)定位置數(shù)據(jù)。
P3因后方交會(huì)法而成為已知點(diǎn)，基于P3和P2的位置數(shù)據(jù)、來(lái)自P3和P2的相對(duì)于新產(chǎn)生的跟蹤點(diǎn)的方位數(shù)據(jù)，利用前方交會(huì)法運(yùn)算新產(chǎn)生的跟蹤點(diǎn)的位置(步驟n)。
而且，利用后方交會(huì)法，從圖像中的跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)運(yùn)算并測(cè)定Pn的位置，進(jìn)而基于圖像，利用前方交會(huì)法運(yùn)算并測(cè)定已知的P(n-1)、及從從Pn的數(shù)據(jù)新產(chǎn)生的跟蹤點(diǎn)的位置，即使不能得到來(lái)自衛(wèi)星的電波，也不能進(jìn)行上述位置檢測(cè)傳感器3的P的位置測(cè)定的狀態(tài)下，也可以交替執(zhí)行前方交會(huì)法和后方交會(huì)法，繼續(xù)實(shí)施對(duì)P的位置測(cè)定。
其次，上述移動(dòng)體9移動(dòng)到P6后，就能接收到來(lái)自衛(wèi)星的電波信號(hào)，通過(guò)上述位置檢測(cè)傳感器3測(cè)定P6的位置，若將由該位置傳感器3測(cè)定的位置數(shù)據(jù)輸入到上述控制運(yùn)算部14，則該控制運(yùn)算部14判斷有位置數(shù)據(jù)輸入，停止用后方交會(huì)法的運(yùn)算。另外，由上述拍攝裝置8在P6拍攝的圖像數(shù)據(jù)、從該圖像數(shù)據(jù)抽出的跟蹤點(diǎn)的數(shù)據(jù)、抽出的跟蹤點(diǎn)的方位數(shù)據(jù)與P6的位置數(shù)據(jù)被關(guān)聯(lián)地存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18。
因此，在從上述位置檢測(cè)傳感器3輸入位置信息時(shí)，由該位置檢測(cè)傳感器3測(cè)定的結(jié)果作為P的測(cè)定位置的數(shù)據(jù)被采用，如果來(lái)自該位置檢測(cè)傳感器3的位置信息中斷，則采用通過(guò)前方交會(huì)法、后方交會(huì)法運(yùn)算的P的位置信息，且不中斷P的位置而連續(xù)地測(cè)定。
另外，上述檢測(cè)傳感器3不能進(jìn)行位置測(cè)定時(shí)，圖像數(shù)據(jù)、跟蹤點(diǎn)數(shù)據(jù)只要有最新的Pn及追溯到過(guò)去的至少兩個(gè)P(n-1)、P(n-2)這三個(gè)P的數(shù)據(jù)就可以，關(guān)于從P(n-3)到過(guò)去的數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，為節(jié)約存儲(chǔ)量，也可以依次刪除。
另外，對(duì)于上述跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，對(duì)以跟蹤到的所需要數(shù)的跟蹤點(diǎn)為基礎(chǔ)鄰接的兩個(gè)測(cè)定點(diǎn)，例如P2、P3，在P2、P3取得的圖像，基于跟蹤點(diǎn)由過(guò)去的點(diǎn)進(jìn)行相互標(biāo)定，若設(shè)為包含三維數(shù)據(jù)的圖像(立體圖像)，則構(gòu)成其他圖像的各畫(huà)素的位置數(shù)據(jù)、方位數(shù)據(jù)就能夠通過(guò)圖像求出，且能夠使運(yùn)算處理高速化。
另外，在上述說(shuō)明中，拍攝上述移動(dòng)體9的右側(cè)障礙物的圖像，進(jìn)行P的位置測(cè)定，為了從右側(cè)障礙物得到跟蹤點(diǎn)，而不能取得合適的圖像的情況下，從左側(cè)障礙物取得圖像等，關(guān)于取得的圖像，根據(jù)障礙物的狀況，在圖像的處理階段進(jìn)行適宜選擇。
圖9、圖10表示位置檢測(cè)傳感器3的其他方式。
該位置檢測(cè)傳感器3設(shè)置在移動(dòng)體9的、例如汽車(chē)頂部等，能看到整個(gè)周?chē)奈恢谩?br> 上述位置檢測(cè)傳感器3具有一個(gè)拍攝裝置8，且具備中心線與該拍攝裝置8的光軸重合的圓錐鏡23，經(jīng)由該圓錐鏡23進(jìn)行拍攝。由于經(jīng)由該圓錐鏡23進(jìn)行拍攝，故上述拍攝裝置8能夠拍攝到全景。將圖像數(shù)據(jù)送到測(cè)定裝置主體2。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部18具有校正誤差的校正程序，控制運(yùn)算部14校正送出的圖像的誤差，將其作為無(wú)誤差的全景圖像存儲(chǔ)到上述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部。
在通過(guò)上述圓錐鏡23，即全景鏡取得全景圖像時(shí)，對(duì)于跟蹤點(diǎn)的抽出、跟蹤點(diǎn)的追跡等處理來(lái)說(shuō)，也與上述實(shí)施例相同。
上述拍攝裝置8例如使用市售的拍攝全景的拍攝裝置，例如，CCD照相機(jī)。該拍攝裝置8(CCD照相機(jī))位于圓錐狀的上述圓錐鏡23的下方，取得由該圓錐鏡23反射的周?chē)挠诚?。取得映像的P的位置從處于上述圓錐鏡23的上方或隔開(kāi)已知的間隔的GPS位置檢測(cè)裝置7求得。還有，移動(dòng)方向能從由該GPS位置檢測(cè)裝置7得到的兩個(gè)地點(diǎn)的位置坐標(biāo)求出。
權(quán)利要求
1.一種位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，包括在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像的步驟；從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)的步驟；從上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)中的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，求出上述跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)的步驟；基于在上述第三地點(diǎn)取得的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和該跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)，依次求出上述第三地點(diǎn)的位置的步驟。
2.一種位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，包括在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像的步驟；從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)的步驟；從上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)的數(shù)據(jù)，求出在上述第一地點(diǎn)取得的圖像和在上述第二地點(diǎn)的取得的圖像的跟蹤點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，并基于上述跟蹤點(diǎn)，進(jìn)行在上述第一地點(diǎn)取得的圖像和在上述第二地點(diǎn)取得的圖像的相互標(biāo)定，使其成為分別帶三維數(shù)據(jù)的立體圖像的步驟；從該立體圖像的位置數(shù)據(jù)求出上述第三地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，將該第三地點(diǎn)作為已知點(diǎn)的步驟。
3.如權(quán)利要求1或2所述的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，至少對(duì)最初的第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)用GPS位置檢測(cè)裝置來(lái)測(cè)定位置信息。
4.如權(quán)利要求1或2所述的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，上述跟蹤點(diǎn)的位置信息由上述第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的已知信息通過(guò)前方交會(huì)法求出，上述第三地點(diǎn)的位置信息由圖像中的上述跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)通過(guò)后方交會(huì)法求出。
5.如權(quán)利要求1或2所述的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，連續(xù)取得多個(gè)方向的圖像，跟蹤點(diǎn)至少在一個(gè)方向的圖像上產(chǎn)生。
6.如權(quán)利要求1或2所述的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，對(duì)按時(shí)序下次取得的下一圖像數(shù)據(jù)，以前一圖像中的跟蹤點(diǎn)為中心設(shè)定檢索范圍，在該檢索范圍內(nèi)檢索下一圖像的跟蹤點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，將按時(shí)序下次取得的下一圖像中特定的跟蹤點(diǎn)作為檢索對(duì)象，在反向檢索(反向匹配)前一圖像數(shù)據(jù)的跟蹤點(diǎn)，且反向檢索(反向匹配)得到的跟蹤點(diǎn)與前一圖像中已得到的跟蹤點(diǎn)不一致時(shí)，刪除該跟蹤點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其特征在于，對(duì)應(yīng)移動(dòng)速度確定圖像取得間隔，使得在上述檢索范圍內(nèi)包含下一圖像的跟蹤點(diǎn)。
9.一種位置檢測(cè)傳感器，其特征在于，具備GPS位置檢測(cè)裝置；連續(xù)拍攝數(shù)字圖像的至少一個(gè)拍攝裝置；以及檢測(cè)該拍攝裝置的拍攝方向的方位傳感器，至少能同步輸出由上述GPS位置檢測(cè)裝置測(cè)定的位置數(shù)據(jù)和進(jìn)行位置測(cè)定時(shí)的圖像。
10.一種位置測(cè)定裝置，其特征在于，具有GPS位置檢測(cè)裝置、連續(xù)拍攝數(shù)字圖像的至少一個(gè)拍攝裝置、檢測(cè)該拍攝裝置的拍攝方向的方位傳感器、以及測(cè)定裝置主體，上述GPS位置檢測(cè)裝置測(cè)定第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，上述拍攝裝置在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)地拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像，上述測(cè)定裝置主體從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像中產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從在連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)，并從上述第一地點(diǎn)、第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)運(yùn)算在上述第一地點(diǎn)取得的圖像和在上述第二地點(diǎn)取得的圖像的跟蹤點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)，從上述跟蹤點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)運(yùn)算上述第三地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的位置測(cè)定裝置，其特征在于，具有全景鏡、圖像校正裝置，上述拍攝裝置能通過(guò)上述全景鏡拍攝水平方向的全周方向，拍攝到的圖像由上述圖像校正裝置校正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種位置數(shù)據(jù)內(nèi)插法，其包括在從作為已知點(diǎn)的第一地點(diǎn)經(jīng)作為已知點(diǎn)的第二地點(diǎn)移動(dòng)到作為未知點(diǎn)的第三地點(diǎn)的過(guò)程中，連續(xù)拍攝有關(guān)周?chē)吧臄?shù)字圖像的步驟；從在上述第一地點(diǎn)取得的圖像產(chǎn)生跟蹤點(diǎn)，從連續(xù)取得的圖像中產(chǎn)生的點(diǎn)軌跡中依次特定上述跟蹤點(diǎn)的步驟；從上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)中的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和上述第一地點(diǎn)和上述第二地點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)，求出上述跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)的步驟；基于在上述第三地點(diǎn)取得的上述跟蹤點(diǎn)的標(biāo)定結(jié)果和該跟蹤點(diǎn)的三維位置數(shù)據(jù)，依次求出上述第三地點(diǎn)的位置的步驟。
文檔編號(hào)G01S1/02GK1987353SQ20061016866
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者大友文夫, 大谷仁志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社拓普康