導航設備與對車輛導航的方法
2023-09-21 01:03:50
專利名稱：導航設備與對車輛導航的方法
技術領域：
本發明涉及用於執行路線引導的導航設備和對車輛進行導航的方法。
背景技術：
車輛的導航設備執行路線引導。首先，導航設備為車輛搜索從起點位置(例如當前位置)到目的地位置的適當路線。然後，導航設備把該適當路線顯示在顯示屏上的路線圖中，並且駕駛員沿著這個適當路線駕駛車輛。在車輛通過這個適當路線的引導點(例如，十字路口)時，在路線圖中顯示車輛轉向的方向。同時，語音引導指示該方向。
然而，在這種情況下，車輛駕駛員必須識別出車輛的當前位置與引導點之間的關係。當引導點沒有標誌(sign)時，駕駛員可能不能把當前位置識別為引導點。
JP-A-2001-324348公開了一種車輛導航設備。這種導航設備幫助駕駛員把當前位置識別為引導點，這是因為語音導航使駕駛員找到引導點的路標。這種路標是例如便利店或者諸如郵局之類的公共建築。
JP-A-2001-74477公開了另一種導航設備。在車輛通過引導點之前，這種導航設備顯示從車輛上看到的引導點的三維實像。這種實像用實際拍攝的圖片或者計算機製圖(CG)圖像構成。實像通常與路線圖一起顯示在顯示屏上，以便幫助駕駛員識別出引導點。
然而，路標可能消失，這是因為便利店可能停止營業。此外，公共建築的名稱可能改變了。在這些情況中，語音引導可能是錯誤的，因為路標不再存在。由此，駕駛員可能會困惑，或者沿著錯誤路線駕駛。因此，必須對導航設備的地圖數據進行更新。然而，在實際中地圖數據的更新很困難。
此外，駕駛員需要一些時間來比較三維實像與真正的視圖(景物)，這是因為三維實像具有大量的信息。因而，可能會不必要地增加駕駛員的工作。
發明內容
考慮到上述及其他問題，本發明的一個目的是提供一種導航設備以及一種對車輛進行導航的方法。
依據本發明的第一示例，一種車輛的導航設備包括位置檢測器、控制器、顯示部分、成像部分以及圖像處理器。位置檢測器輸出車輛的當前位置。控制器從地圖資料庫中獲得地圖信息，並基於車輛的當前位置與地圖信息執行預定路線的引導。顯示部分基於地圖信息顯示路線像。成像部分從所述路線的引導點之前預定距離處開始，把所述車輛前方的前部視野成像為前部圖像。圖像處理器從前部圖像中提取並分析道路上物體的視覺信息。控制器基於道路上物體的視覺信息與路線的地圖信息指定道路上物體的位置。當道路上物體的位置與路線的引導點相對應時，控制器控制顯示部分顯示並加亮路線像中真實位置處的道路上物體的圖像。
依據本發明的第二示例，一種對車輛進行導航的方法包括獲得步驟、成像步驟、指定步驟、顯示步驟以及執行步驟。在獲得步驟中，獲得車輛的當前位置與地圖信息。在成像步驟中，從所述路線的引導點之前預定距離處開始，把所述車輛前方的前部視野成像為前部圖像，以便從前部圖像中提取道路上物體的視覺信息。在指定步驟中，通過將視覺信息與地圖信息進行比較來指定道路上物體的位置。在顯示步驟中，當道路上物體的位置與引導點相對應時，顯示路線像與路線像中真實位置處的道路上物體的圖像。在執行步驟中，基於車輛的當前位置與地圖信息執行路線引導。
因此，可以容易且精確地識別出引導點與車輛的當前位置之間的關係。
從下面參考附圖進行的詳細描述中，本發明的上述和其他目的、特徵以及優點將變得更明顯。在附圖中圖1是示出了依據本發明第一實施例的導航設備的框圖；圖2是示出了控制導航設備的流程圖；圖3是示出了顯示在導航設備的顯示器上的樣本圖像的圖；圖4是示出了顯示在導航設備的顯示器上的另一樣本圖像的圖；圖5是示出了依據本發明第二實施例的導航設備的框圖；圖6是示出了控制導航設備的流程圖；以及圖7是示出了由導航設備的顯示單元所顯示的引導線的圖。
具體實施例方式
(第一實施例)將參考圖1-4對第一實施例的導航設備1進行描述。導航設備1安裝在車輛上，包括控制電路2(控制器)。位置檢測器3接收從全球定位系統(GPS)的衛星中輸出的信號，並把該信號輸入到控制電路2中作為車輛的當前位置。速度檢測器4測量車輛的速度，並把車輛的速度信號輸入到控制電路2中。陀螺傳感器5檢測車輛的橫擺角速度，並把橫擺角速度輸入到控制電路2中。
地圖資料庫6與控制電路2進行電通信，並為控制電路2提供地圖信息。地圖資料庫6由大容量數據存儲介質構成，例如CD-ROM、DVD-ROM、HDD或非易失性半導體存儲器。地圖資料庫6具有關於地圖繪製、道路、十字路口、背景、地名、路標名稱以及電話號碼的各種數據。地圖繪製數據用來顯示二維或三維地圖。道路數據對於地圖匹配、路線搜尋以及路線引導是必需的。十字路口數據具有諸如十字路口名稱之類的十字路口的詳細資料。背景數據用於三維地圖中的背景設計。地名顯示在導航設備1的顯示器7上。路標名稱數據具有例如商店名和公共設施名，它們按照日語音節順序(按字母表順序)進行排列。電話號碼與路標名稱相對應。
顯示器7由彩色液晶製成，並被放置在車輛的駕駛座附近。顯示器7通常顯示道路地圖，並且道路地圖的放大倍率可以以多種比例變化。顯示器7還顯示表示車輛的位置與航向(駕駛方向)的指示器，並且指示器與道路地圖重疊。當基於使用Dijkstra方法的路線計算來執行路線引導時，引導路線顯示在顯示器7上，並與路線圖重疊。此外，顯示器7顯示菜單屏幕、文字輸入屏幕、幫助屏幕以及各種消息屏幕。車輛的所有者，例如，駕駛員，在輸入面板上輸入例如目標目的地。
所有者對操作面板8(OP)進行操作，操作命令通過操作面板8輸入到控制電路2中。操作面板8由鄰近於顯示器7的機械開關構成，或者由形成在顯示器7上的觸摸面板構成。由於具有操作面板8，因此可以改變地圖放大倍率、可以選擇操作命令、可以輸入目標目的地、可以搜尋合適的路線、可以開始路線引導、可以修改車輛的當前位置、可以改變顯示屏、並且可以控制語音引導的音量。
語音(音頻)控制器9包括揚聲器9a。控制電路2把語音(音頻)信息輸入到控制器9中，語音控制器9通過揚聲器9a輸出語音信息。語音控制器9由語音合成電路和放大器構成。語音信息包括用於路線引導與用於對操作面板8進行操作的輔助信息。揚聲器9a可以是車內語音設備的多聲道揚聲器的第一聲道。
攝像機10(成像部分)捕獲車輛前方的前部視野(景物)作為前部圖像，並把與前部視野相對應的前部圖像輸入到圖像處理器11中。攝像機10工作一個必要時間段，以便減少圖像處理器11中圖像數據的量。該必要時間段在車輛通過路線引導的引導點之前的預定位置時開始，並且在對象車輛通過引導點時結束。然而，攝像機10可以在路線引導期間持續工作。另外，攝像機10能夠在黑暗的地方或夜間捕獲前部圖像。
圖像處理器11確定攝像機10捕獲到的前部圖像是否包括十字路口名稱標誌(道路上物體)的圖像。當前部圖像中包括十字路口名稱標誌的圖像時，圖像處理器11對十字路口名稱標誌的圖像進行分析，並提取十字路口名稱作為文字(視覺)信息。然後，圖像處理器11把文字信息輸入到控制電路2中。將十字路口名稱標誌布置在十字路口的信號上。圖像處理器11的確定是基於十字路口名稱的文字信息與地圖資料庫6的地圖數據之間的比較而進行的。
控制電路2由具有CPU、ROM、RAM、I/O接口以及總線的微處理器(未示出)構成。總線連接CPU、ROM、RAM以及I/O接口。導航程序存儲在ROM中。在執行導航程序時，所處理的數據被暫存在RAM中。此外，RAM暫時具有從地圖資料庫6輸出的路線圖數據，以及從圖像處理器11輸出的文字信息。
在車輛通過引導點之前，控制電路2加亮顯示器7上的十字路口名稱標誌的圖像。此外，當通過操作面板8把操作命令輸入到控制電路2時，控制電路2執行各種處理。例如，控制電路2執行地圖顯示、路線計算、路線引導、電話號碼搜尋、代碼搜尋、日語音節順序路標搜尋、範疇搜尋、最近商店搜尋、目的地登記以及地點位置登記。在代碼搜尋中，例如使用諸如地圖代碼之類的唯一代碼。地圖代碼是Denso公司的商標。
將參考圖2和3對用於加亮十字路口名稱標誌的圖像的操作進行描述。如圖2所示，圖像處理器11對前部圖像進行分析，該前部圖像是攝像機10捕獲到的車輛前方的圖像(A1)，並確定前部圖像中是否包括十字路口名稱標誌的圖像(A2)。當前部圖像中不包括十字路口名稱標誌的圖像時(A2中為「否」)，控制電路2執行導航過程(A7)，並返回初始狀態。當前部圖像中包括十字路口名稱標誌的圖像時(A2中為「是」)，則提取十字路口名稱(即，文字信息)，並將其輸入到控制電路2(A3)。
控制電路2通過沿著引導路線將十字路口名稱與地圖數據進行比較來指定十字路口名稱標誌的位置(A4)。然後，控制電路2確定十字路口名稱標誌的位置是否與引導點相對應(A5)。當十字路口名稱標誌的位置不與引導點相對應時(A5中為「否」)，控制電路2執行導航過程(A7)，並返回初始狀態。當十字路口名稱標誌的位置與引導點相對應時(A5中為「是」)，在顯示器7上加亮十字路口名稱標誌的圖像(A6)。十字路口名稱標誌的圖像是攝像機10捕獲到的圖像或計算機製圖(CG)圖像。然後，控制電路2執行導航過程(A7)，並返回初始狀態。
圖3示出了顯示器7的示例圖像。路線像A包括預定顏色的引導路線B、以及十字路口名稱標誌C。這裡，十字路口名稱標誌C中的HIBIYA是作為示例的日本的一個地名。路線像A例如是三維鳥瞰圖。十字路口名稱標誌C布置在真實的位置上，並被加亮。例如，十字路口名稱標誌C一閃(閃爍)一滅。
在十字路口名稱標誌C的圖像難以顯示在路線像A的真實位置的情況下，將十字路口名稱標誌C的圖像布置在路線像A的另一不同位置上，如圖4所示。在這種情況下，安排氣球形圓圈D(輔助顯示單元)並與十字路口名稱標誌C一起加亮。因而，駕駛員可以很容易地識別十字路口名稱標誌C的位置。
依據第一實施例，當導航設備1執行路線引導時，攝像機10至少從在路線引導的引導點之前的預定位置處捕獲車輛的前部圖像。圖像處理器11確定前部圖像中是否包括十字路口名稱標誌的圖像。當前部圖像中包括十字路口名稱標誌的圖像時，圖像處理器11對十字路口名稱標誌的圖像進行分析，以便提取文字信息(十字路口名稱)，並把提取的結果輸入到控制電路2中。然後，控制電路2將十字路口名稱與地圖數據進行比較。由此，控制電路2指定十字路口名稱標誌的位置，並確定所指定的十字路口名稱標誌的位置是否與引導點相對應。當十字路口名稱標誌的位置與引導點相對應時，十字路口名稱標誌的圖像顯示在顯示器7上的路線圖中。十字路口名稱標誌的圖像安排在路線圖中的真實位置上，並對其加亮。
因此，當車輛通過引導點時，駕駛員可以容易且精確地在路線像中識別出十字路口名稱標誌的圖像並在車輛的前部圖像中識別出真實十字路口名稱標誌。因而，駕駛員可以容易且精確地在顯示在顯示器7上的路線像中識別出引導點與車輛當前位置之間的關係。
此外，當十字路口名稱標誌的圖像放置在路線像之外時，也就是在十字路口名稱標誌的圖像難以顯示在路線圖的真實位置上時，十字路口名稱標誌的圖像連同氣球形圓圈D一起安排在路線圖的另一不同位置上。因而，駕駛員可以在路線像中容易且精確地識別出引導點與車輛當前位置之間的關係。
(第二實施例)將參考圖5-7對第二實施例進行描述。第二實施例中的導航設備1包括取代第一實施例的顯示器7的顯示單元12。顯示單元12受控制電路2所控制，並由已知的平視(head-up)顯示器構成。在使用平視顯示器時，駕駛員可以在他或她的頭部上方看到諸如指示器之類的顯示屏。也就是說，由於平視顯示，駕駛員可以同時看到前部視野與指示器。平視顯示器包括圖像顯示模塊和作為一個單元的反射鏡。圖像顯示模塊是例如彩色液晶面板與光源單元的組合模塊。顯示單元12布置在例如與駕駛員座位的位置相對應的儀錶板上。當圖像信息(例如，下面要進行描述的路線圖或引導線17)輸入到顯示單元12時，顯示單元12把圖像信息的圖像投射在駕駛員座位前方的擋風玻璃上。因而，顯示單元12把圖像信息的虛像顯示在擋風玻璃外。
可替換地，顯示單元12可以是固定在擋風玻璃上的透射顯示元件，例如，透射電致發光(EL)元件。此外，顯示單元12可以是用於把圖像投射到擋風玻璃上的擋風玻璃投影儀。
第二實施例中的導航設備1還包括眼睛檢測器13。眼睛檢測器13檢測駕駛員的眼睛(視線)。眼睛檢測器13包括未示出的發光部分、成像部分、圖像處理部分以及計算部分。發光部分向駕駛員的面部發射紅外光。成像部分把駕駛員面部反射的紅外光轉換成視覺信號。圖像處理部分通過基於視覺信號二進位化並提取特徵來提取駕駛員的面部圖像。計算部分基於提取的圖像檢測駕駛員的視線方向和駕駛員的三維眼睛。檢測的結果輸入到控制電路2中。
如圖6所示，類似於第一實施例，圖像處理器11執行步驟A1-A3，控制電路2執行步驟A4-A5。當十字路口名稱標誌的位置與引導點相對應時(A5中為「是」)，控制電路2從眼睛檢測器13中獲得眼睛信息(A8)。然後，控制電路2形成引導線信息，並把引導線信息輸入到顯示單元12中(A9)。此後，控制電路2執行導航(A7)，並返回初始狀態。
當駕駛員通過擋風玻璃看到十字路口名稱標誌時，引導線信息指示十字路口名稱標誌的位置。在這種情況下，駕駛員由眼睛檢測器13中獲得的眼睛看到十字路口名稱標誌。
當引導線信息輸入到顯示單元12中時，顯示單元12顯示引導線17，如圖7所示。圖7示出了駕駛員的簡化的前部視野，包括擋風玻璃14、十字路口名稱標誌16、引導線17、方向盤等等。引導線17顯示在擋風玻璃14外(通過擋風玻璃)。引導線17是例如指示十字路口名稱標誌16的位置的虛線箭頭。引導線17優選被加亮。例如，引導線17一閃一滅，或者虛線箭頭顯示為使得駕駛員感覺虛線箭頭朝著十字路口名稱標誌16流動。
依據第二實施例，當車輛通過引導點時，由於引導線17，駕駛員可以很容易地識別出十字路口名稱標誌16的位置。因而，可以基於顯示單元12所顯示的引導線17，容易且精確地識別出線路引導的引導點與車輛當前位置之間的關係。此外，當顯示單元12在車輛的擋風玻璃14上或之外顯示路線像時，可以減少駕駛員眼睛的移動距離。因此，駕駛員可以在識別出十字路口名稱標誌16的位置的同時安全地繼續駕駛。
(其它實施例)在上述實施例中從通過攝像機10捕獲的前部圖像中提取十字路口名稱標誌的圖像。替換地，可以提取布置在十字路口之前預定距離處的道路信息標誌。此外，當具有標識符號(logo mark)(即圖像信息)的商店布置在十字路口處時，圖像處理器11提取標誌符號作為視覺信息。控制電路2將圖像信息與引導線路的路線圖信息進行比較。由此，控制電路2指定具有標誌符號的商店標誌的位置。
當十字路口名稱標誌包括文字信息時，控制電路2可以把文字信息轉換成不同的外國語言的文字信息，並且可以將該不同的文字信息加亮。在這種情況下，當例如不能閱讀漢字字符的外國人在日本駕駛時，導航設備1可以幫助外國人，因為已經將文字信息轉換成諸如英語之類的他或她的母語中相應的文字信息。
在上述實施例中，在導航設備1中具有地圖資料庫6。然而，導航設備1中也可以不具有地圖資料庫6。在這種情況下，地圖資料庫6在能夠與車輛進行無線數據通信的服務中心中提供。導航設備1可以通過無線數據通信從服務中心下載必需的地圖信息。
應當理解，這些變化和修改落在附加權利要求所限定的本發明的範圍內。
權利要求
1.一種車輛導航設備(1)，包括位置檢測器(3)，用於輸出所述車輛的當前位置；控制器(2)，用於從地圖資料庫(6)中獲得地圖信息，並根據所述車輛的當前位置與所述地圖信息執行預定路線的引導；顯示部分(7，12)，用於根據所述地圖信息顯示路線像(A)；成像部分(10)，用於從所述路線的引導點之前預定距離處開始，把所述車輛的前部視野成像為前部圖像；圖像處理器(11)，用於從所述前部圖像中提取並分析道路上物體的視覺信息，其中所述控制器(2)根據所述道路上物體的視覺信息和所述路線的地圖信息來指定所述道路上物體的位置，以及在所述道路上物體的位置與所述路線的引導點相對應時，所述控制器(2)控制所述顯示部分(7，12)顯示並加亮在所述路線像(A)中真實位置處的道路上物體的圖像(C)。
2.如權利要求1所述的導航設備(1)，其中圖像處理器(11)提取文字信息作為所述視覺信息。
3.如權利要求1所述的導航設備(1)，其中圖像處理器(11)提取圖像信息作為所述視覺信息。
4.如權利要求2或3所述的導航設備(1)，其中當所述道路上物體的圖像(C)難以顯示在所述路線像(A)中的真實位置上時，所述控制器(2)控制所述顯示部分(7，12)在與所述路線像(A)中的真實位置不同的位置上顯示所述道路上物體的圖像(C)，以及所述控制器(2)控制所述顯示部分(7，12)連同所述道路上物體的圖像(C)一起顯示輔助顯示元素(D)，以便所述車輛的駕駛員識別出所述道路上物體的位置。
5.如權利要求2所述的導航設備(1)，其中當所述道路上物體包括所述文字信息時，所述控制器(2)把所述文字信息轉換成預定語言的不同文字信息。
6.如權利要求2或3所述的導航設備(1)，其中所述顯示部分(12)能夠在所述車輛的擋風玻璃(14)上顯示輸入圖像。
7.如權利要求6所述的導航設備(1)，還包括眼睛檢測器(13)，用於檢測所述車輛的駕駛員的眼睛，其中當所述駕駛員由所述眼睛檢測器(13)檢測的眼睛通過所述擋風玻璃(14)看到所述道路上物體時，所述控制器(2)形成指示所述道路上物體的位置的引導線圖像(17)，以及所述控制器(2)把所述引導線圖像(17)輸出到所述顯示部分(12)中。
8.如權利要求2或3所述的導航設備(1)，其中所述顯示部分(12)能夠把輸入圖像顯示在所述車輛的擋風玻璃(14)之外。
9.如權利要求8所述的導航設備(1)，還包括眼睛檢測器(13)，用於檢測所述車輛的駕駛員的眼睛，其中當所述駕駛員由所述眼睛檢測器(13)檢測的眼睛通過所述擋風玻璃(14)看到所述道路上物體時，所述控制器(2)形成指示所述道路上物體的位置的引導線圖像(17)，以及所述控制器(2)把所述引導線圖像(17)輸出到所述顯示部分(12)中。
10.一種對車輛進行導航的方法，包括獲得所述車輛的當前位置與地圖信息；從預定路線的引導點之前預定距離處開始，把所述車輛前方的前部視野成像為前部圖像，以便從所述前部圖像中提取道路上物體的視覺信息；通過將所述視覺信息與所述地圖信息進行比較，指定所述道路上物體的位置；當所述道路上物體的位置與所述引導點相對應時，顯示路線像和在所述路線像中真實位置處的道路上物體的圖像；以及根據所述車輛的當前位置和所述地圖信息執行路線引導。
全文摘要
導航設備(1)包括位置檢測器(3)、控制器(2)、顯示部分(7，12)、成像部分(10)以及圖像處理器(11)。成像部分(10)從路線的引導點之前預定距離處開始，把車輛的前部視野成像為前部圖像。圖像處理器(11)從前部圖像中提取並分析道路上物體的視覺信息。控制器(2)基於視覺信息與地圖信息指定道路上物體的位置。當道路上物體的位置與引導點相對應時，顯示部分(7，12)顯示並加亮路線像(A)真實位置上的道路上物體的圖像(C)。
文檔編號G09B29/10GK101046390SQ20071008842
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月27日 優先權日2006年3月29日
發明者田中豐 申請人:株式會社電裝