專利名稱：移動使用設備的視覺定位系統、方法及定位服務器的制作方法
技術領域：
本發明涉及定位，尤其是一種移動設備的視覺定位的系統與方法。
背景技術：
現今移動使用設備，如智能型手機以及個人數字助理(PDA)，通常具有三種功能，包含攝影、電信以及有限的計算能力。傳統移動使用設備可具備兩種定位機制。第一種獨立定位的方法是附加衛星定位接收器以獨立地解析此使用設備的位置。第二種方法仰賴基站的加值核心網絡所執行的移動使用設備的射頻三角定位法。
第一種方法需要額外的天線以及專門的處理模塊來分析衛星信號。額外的天線以及專門的處理模塊的體積對于移動使用設備而言是極大的負擔。另外，由于移動使用設備的小型尺寸，其本身電信天線的傳送會嚴重影響到附近的另一個衛星接收器天線。在都市環境中，小衛星天線難以同時追蹤來自各個衛星的多個信號。多路徑作用的反射與偏向可能嚴重地不利于衛星信號的分析的精確度以及取得的時間。最關鍵的問題發生在室內的環境中，其需要非常高的信噪比以取得來自多個衛星的信號。
針對第二種方法，此種定位服務需要公眾地面移動網絡(Public Land Mobile Network，PLMN)的智能型網絡(Intelligent Network，IN)架構，其在GSM/3GPP標準中通常稱為移動適應性服務(Location Base Service，LBS)。依據基站安裝的網絡拓樸，智能型網絡的移動適應性服務可提供各種精確度的位置。一般的粗粒度位置是以100×100公尺的格柵界定。精粒度位置可以25×25公尺的格柵通報，其與美國全球定位系統的民用定位信號的精確度相當。惟，此移動適應性服務與公眾地面移動網絡密切關聯，因為移動使用設備無線電信號的三角定位法要求來自多個基站的正確且同步化的報告。并且，于都市環境中，三角定位法亦受到多路徑作用的反射與偏向的不利影響。
因此，于移動使用設備上需要具有精確定位機制而無需額外的天線以及專門的處理模塊。此外，于移動使用設備上另需要具有精確的定位機制而無需專門的公眾地面移動網絡的支持架構。
發明內容
因此，根據上述的總結，從后續的說明以及所附的權利要求書連同附圖，此發明的目的、特征以及優點將對本領域技術人員而言變得很明顯。
此發明提供用以定位具有相機的移動使用設備的視覺定位系統、服務器以及方法，以防止上述的缺點。
在一實施例中，本發明提供一種移動使用設備的視覺定位系統，用于定位具有相機的移動使用設備的一位置。該系統包含多個視覺線索以及定位服務器。每一個視覺線索具有預定的數據集，每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位。定位服務器是組態成接收至少一靜態照片，其包含至少一視覺線索，由該移動使用設備拍攝以通報該位置。該定位服務器進一步包含組態成儲存該多個視覺線索的該數據集的數據庫；組態成根據儲存于該數據庫中的該數據集辨識以及識別包含于該靜態照片中的該視覺線索的辨識單元；組態成根據由該辨識單元所辨識出來的視覺線索的該數據集計算該移動使用設備的該位置的計算單元。
在一實施例中，本發明另提供一種移動使用設備的定位服務器，用于定位具有相機的移動使用設備的位置。該服務器包含數據庫、辨識單元以及計算單元。數據庫是組態成儲存多個視覺線索的數據集。每一個視覺線索具有預定的數據集，每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位。辨識單元是組態成根據儲存于該數據庫中的該數據集辨識以及識別包含于該靜態照片中的該視覺線索。由該移動使用設備拍攝該接收到的靜態照片以通報該位置。計算單元是組態成根據由該辨識單元所辨識出來的視覺線索的該數據集計算該移動使用設備的該位置。
在一實施例中，本發明還提供一種移動使用設備的視覺定位方法，用于定位具有相機的移動使用設備的位置。該方法包含接收由在該位置中的該移動使用設備的相機所拍攝的包含至少一視覺線索的靜態照片；根據儲存視覺線索的預定數據集的數據庫辨識包含于該靜態照片中的該視覺線索，其中每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位；以及根據該靜態照片以及所辨識出來的視覺線索的該數據集計算該位置。每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位。
本發明所提供的移動使用設備的視覺定位系統、方法及定位服務器，可使用于視覺定位系統中而無需額外的硬件以及軟件來解析衛星信號，且不需要包含專門的公眾地面移動網絡的射頻三角定位。
圖1是顯示用于計算距離與觀看角度的傳統的方法；圖2為根據本發明的一實施例的視覺定位系統的方塊圖；圖3為根據本發明的一實施例的程序迭代的流程圖；圖4為根據本發明的一實施例的完整流程圖。
具體實施例方式
將通過下列實施例描述本發明。然而應可了解到下列實施例并非絕對為本發明的限制，而是本發明的典型的實施。
在概述本發明的各種態樣之后，將詳細參照如圖中所示的本發明的敘述。雖連同這些圖描述本發明，絕無意圖限制本發明至在此發明的實施例。相反地，所有替代、變更以及等效者應落在由所附的權利要求書所界定的本發明的精神與范疇內。
應注意到在此呈現的圖示僅供圖解本發明的實施例的特定特征與態樣。從在此提供的敘述可理解得到實現多種替代實施例與實施而不悖離本發明的精神與范疇。
亦應注意到在此呈現的圖示并非按比例繪制。某些構件的比例并非與其他構件的比例成正比，以提供詳盡的描述以及強調本發明。
數字相機逐漸變成移動使用設備的基本整合的一部分。在近兩年來，內嵌于主流移動使用設備的數字相機的像素元件的數量從少于30萬沖過2百萬。此外，大部分的內嵌相機具有電子自動對焦的能力，少數幾種具有機械自動對焦的功能。諸如光圈、快門速度、鏡頭等等的攝影信息可與文件一起電子式記述與記錄下來。例如，可交換影像文件格式(EXIF)是一種業界的標準，其為由日本電子與信息技術工業協會(JEITA)創造的相機的設計規則文件(DCF)標準的一部分，以促進影像裝置之間的可交互運作性，并由各種供應商實施，以記述此類攝影的信息。除了靜態照片外，內嵌的數字相機子系統亦能夠以諸如.3GP以及.MP4的常見的格式記錄視頻片段。由于攝影子系統是整合到整個移動使用設備，可由移動使用設備記錄并處理靜態或視頻片段。再者，可透過諸如多媒體信息服務(MMS)及/或GPRS的一些通訊協議而將靜態或視頻片段傳遞至連接至公眾地面移動網絡的其他運算裝置。
請參考圖1，其是顯示用于計算距離與觀看角度的傳統方法。針對一給定的視覺線索110，此視覺線索110的靜態照片122及/或視頻片段124(未圖示)可透露出視覺線索110以及靜物攝影機120之間的距離，若知道鏡頭的信息以及此視覺線索110的尺寸、形狀與方位。
本領域普通技術人員可輕易了解到可從視頻片段124在各種時間框中擷取多個靜態照片122。通常記錄下來的視頻片段已經過壓縮，取決于視頻片段124的格式，如何從視頻片段選擇適當的靜態照片122并非本發明所關注的重點。
再者，擷取靜態照片122中的信息的影像處理技術可分成三個等級。最簡單的等級通常稱為光學字辨識(Optical CharacterRecognition，ORC)，第二個等級是較為復雜的針對單純的影像作圖形辨識，第三個等級則涉及針對時間差異的影像信息而進行的三維物體辨識與模型化。本領域普通技術人員可輕易了解到所有這些技術全部都可用來從靜態照片122或視頻片段124提煉信息。
請參照圖2，其為根據本發明的一實施例的視覺定位系統200。視覺定位系統200包含至少一已知的視覺線索210、移動使用設備220、公眾地面移動網絡230以及定位服務器240。針對每一個視覺線索210，會有關聯的實體數據集儲存于定位服務器240中。關聯的數據集可包含視覺線索210本身的尺寸、形狀與方位以及安裝場地的確切的位置，如海拔、經度以及緯度。視覺線索210的定位數據與包含于此視覺定位系統200中的坐標系統有關。于一實施例中，坐標系統可為全球定位系統的坐標系統。本領域普通技術人員可輕易了解到不同地理坐標系統之間的映照為公知技術并不包含于此發明中。
于此視覺定位系統200中，每一個視覺線索210的尺寸、形狀以及方位可為不同，以幫助此視覺定位系統200更容易地辨別每一個視覺線索210。于一實施例中，可刻意地制造并安裝視覺線索210。或者于另一實施例中，眾所周知的地標可作為視覺線索210。于都市的環境中，如巴黎的艾菲爾鐵塔以及吉隆坡的雙子星塔的具有廣大視覺范圍的大且高的地標，頗適合作為視覺線索210。然而，對于某些具有對稱形狀的地標，如臺北的101大樓，則僅限于計算地標以及移動使用設備220之間的距離。
于一實施例中，關聯的數據集亦可包含于各種照明條件下對應視覺線索210的照明圖形。例如，有名地標的照明在晚上與白天的樣子非常不一樣。處理照明圖案可幫助增進正確的辨識率以及視覺線索210估計的范圍與角度的精確度。
具有數字相機222的移動使用設備220是連接至公眾地面移動網絡230，使得移動使用設備220可與定位服務器240通訊。于一實施例中，移動使用設備220以及定位服務器240之間的互聯信道協議可為但不限于SMS、MMS或GPRS，使移動使用設備220可發送靜態照片或動態片段以及攝影信息至定位服務器240。此外，只要移動使用設備220可與定位服務器240聯系，本發明不需要包含公眾地面移動網絡230。于此發明中，公眾地面移動網絡230可實施為但不限于GSM、EDGE、WCDMA、CDMA、CDMA2000、地面中繼無線系統(TETRA)或任何其他中繼無線網絡。
定位服務器240可包含網絡接口242、視覺線索辨識單元244、視覺線索數據庫246以及計算單元248。網絡接口242是組態成連接至少一公眾地面移動網絡230以與移動使用設備220通訊。視覺線索辨識單元244是組態成從由移動使用設備220發送而接收到的靜態照片或動態片段取得影像的視覺線索。視覺線索數據庫246是組態成儲存此視覺定位系統200中的每一個視覺線索210的數據集。最后，計算單元248是組態成根據視覺線索數據庫246提供的視覺線索數據集以及移動使用設備220提供的攝影信息而計算移動使用設備220的位置。
于一實施例中，依據連接至定位服務器240的公眾地面移動網絡230的規格或標準，公眾地面移動網絡230可提供進一步的信息，其包含但不限于移動使用設備220的設備編號、電話號碼、使用者的身份、公眾地面移動網絡230本身的身份以及甚至與移動使用設備220通訊的基站編號。定位服務器240可使用這些信息來幫助移動使用設備220的定位。
請參照圖3，其為根據本發明的一實施例的流程圖的一迭代300。于接收步驟310中，定位服務器240從移動使用設備220透過網絡接口242以及公眾地面移動網絡230接收至少一影像視覺線索的靜態照片或動態片段以及其攝影信息。接著，于辨識步驟320中由視覺線索辨識單元244自靜態照片或動態片段辨識影像的視覺線索。于非必須步驟322中，由于辨識步驟320須作為數不少的比對，網絡接口242可告知視覺線索辨識單元244由公眾地面移動網絡230所提供的信息以限制視覺線索210的搜尋范圍。一旦視覺線索辨識單元244辨別出影像視覺線索，于后續步驟330中，被辨識出來的視覺線索210的對應的數據集可由視覺線索數據庫246提供至計算單元248。結合數據集以及攝影信息，于計算步驟340中計算單元248可判定出估計的位置。在接續的判斷步驟350中，任何另外的靜態照片或被要求處理的片段是已確定的。在實施例中，判斷步驟350更包含位置準確性分析。如果此一被要求的準確性是已通過上述步驟達成，則結束此一流程，否則便回到接收步驟310重新開始。
請參照圖4，其為根據本發明的一實施例的完整流程圖。于余留信息檢驗步驟410中，定位服務器240檢查是否在相同的位置中仍有未被計算的由移動使用設備220的數字相機222所照到的視覺線索的靜態照片或動態片段。若是，則流程進至圖3中所示的迭代300以取得估計的位置。否則，流程將進至總結步驟420以平均來自所有影像視覺線索的靜態照片或動態判斷的所有估計的位置，以獲得最佳的一個估計。于此流程400中，每一個迭代300是處理對不同視覺線索210拍到的靜態照片或動態片段。
于一實施例中，移動使用設備220可包含另一移動視覺線索辨識單元224(未圖示)，其用以在即時或接近即時的預覽期間辨別視覺線索210。此外，移動視覺線索辨識單元224可與視覺線索數據庫246聯系以獲取辨識用的視覺線索數據集。于另一替代例中，移動視覺線索辨識單元224可快取或儲存視覺線索數據庫246中的一些或所有的視覺線索數據集以供辨識。于即時或接近即時的預覽期間，通過移動視覺線索辨識單元224攝影子系統可指示是否至少一視覺線索210出現在預覽窗或顯示器之中。
于一實施例中，由于移動使用設備220的位置有時間記錄，移動使用設備220的移動速度或速率可自行計算或由定位服務器240計算出來。
于一實施例中，視覺定位系統200可包含耦合至定位服務器240及/或公眾地面移動網絡230的驗證-授權-計帳(AAA)服務器以提供驗證、授權以及計帳的功能。
于一實施例中，系統可進一步包含攔截模塊250(未圖示)以攔截從移動使用設備220透過無線或有線通訊傳送的任何靜態照片或視頻片段。攔截到的靜態照片或視頻片段則由攔截模塊250發送至定位服務器240。于另一實施例中，攔截模塊250可安裝于公眾地面移動網絡230中以攔截在移動使用設備220以及公眾地面移動網絡230之間傳送的任何靜態照片或視頻片段。
于一實施例中，視覺線索210可包含人類可讀取或機器可讀取碼。例如，定位服務器240亦可識別地區標志、商標、標識或文字。一旦譯碼或理解人類可讀取或機器可讀取碼，可更容易幫助限制視覺線索210的搜尋。
因為定位服務器240可與公眾地面移動網絡230不相依賴，視覺定位系統200可不受限于智能網絡提供的傳統LBS。此外，傳統的移動使用設備220，如智能型手機以及PDA，可使用于此視覺定位系統200中而無需額外的硬件以及軟件來解析衛星信號。
上述說明并非意圖為窮舉的或將本發明限制在所發明的精確形式。有鑒于上述的教示，可有明顯的變更與變化。在這點上，討論過的實施例是選擇并描述以提供本發明的原理以及其實際應用的最佳解釋，借此使本領域普通技術人員得利用于各種實施例中的本發明以及以適用于特定希望的用途的各種變更。所有此種變更與變化是在本發明的范圍內，其是以所附的權利要求書根據其應法律上與公平上應擁有的寬度加以解讀為準。
以上所述僅為本發明較佳實施例，然其并非用以限定本發明的范圍，任何熟悉本項技術的人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，可在此基礎上做進一步的改進和變化，因此本發明的保護范圍當以本申請的權利要求書所界定的范圍為準。
附圖中符號的簡單說明如下110視覺線索120靜物攝影機122靜態照片124視頻片段200視覺定位系統210視覺線索220移動使用設備222數字相機230公眾地面移動網絡(PLMN)
240定位服務器242網絡接口244視覺線索辨識單元246視覺線索數據庫248計算單元250攔截模塊300迭代310接收步驟320辨識步驟322非必須步驟330后續步驟340計算步驟350判斷步驟410檢驗步驟420總結步驟
權利要求
1.一種移動使用設備的視覺定位系統，用于定位具有相機的移動使用設備的一位置，其特征在于，包含多個視覺線索，其中每一個視覺線索具有預定的數據集，每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位；以及定位服務器，組態成接收由該移動使用設備拍攝以通報該位置的至少一靜態照片，其包含至少一視覺線索，其中該定位服務器進一步包含數據庫，組態成儲存該多個視覺線索的該數據集；辨識單元，組態成根據儲存于該數據庫中的該數據集，辨識以及識別包含于該靜態照片中的該視覺線索；計算單元，組態成根據由該辨識單元所辨識出來的該視覺線索所對應的該數據集以計算該移動使用設備的該位置。
2.根據權利要求1中所述的移動使用設備的視覺定位系統，其特征在于，該定位服務器進一步包含網絡接口，用以連接至該移動使用設備的無線網絡，并且從該移動使用設備接收該靜態照片，其中該定位服務器進一步包含接收由該無線網絡提供的信息以減少搜尋該數據庫中的該數據集，其中該信息為選自下列參數之一及其任意結合該移動使用設備的設備編號；該移動使用設備的電話號碼；該移動使用設備的使用者身份；該無線網絡的編號；以及與該移動使用設備通訊的該無線網絡的基站編號。
3.一種移動使用設備的定位服務器，用于定位具有相機的移動使用設備的位置，其特征在于，包含數據庫，組態成儲存多個視覺線索的數據集，其中每一個視覺線索具有預定的數據集，每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位；辨識單元，組態成根據儲存于該數據庫中的該數據集辨識以及識別包含于該靜態照片中的該視覺線索，其中由該移動使用設備拍攝該接收到的靜態照片以通報該位置；以及計算單元，組態成根據由該辨識單元所辨識出來的視覺線索的該數據集計算該移動使用設備的該位置。
4.根據權利要求3所述的移動使用設備的定位服務器，其特征在于，進一步包含網絡接口，用以連接附接至該移動使用設備的無線網絡，并且從該移動使用設備接收該靜態照片，該定位服務器，進一步包含接收由該無線網絡提供的信息以減少搜尋該數據庫中的該數據集，其中該信息為選自下列參數之一及其任意結合該移動使用設備的設備編號；該移動使用設備的電話號碼；該移動使用設備的使用者身份；該無線網絡編號；以及與該移動使用設備通訊的該無線網絡的基站編號。
5.一種移動使用設備的視覺定位方法，用于定位具有相機的移動使用設備的位置，其特征在于，包含接收由在該位置中的該移動使用設備的相機所拍攝的包含至少一視覺線索的靜態照片；根據儲存視覺線索的預定數據集的數據庫辨識包含于該靜態照片中的該視覺線索，其中每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位；以及根據該靜態照片以及所辨識出來的視覺線索的該數據集計算該位置。
6.根據權利要求5所述的移動使用設備的視覺定位方法，其特征在于，該接收是透過附接至該移動使用設備的無線網絡，該視覺定位方法進一步包含接收由該無線網絡提供的信息以減少搜尋該數據庫中的該數據集，其中該信息為選自下列參數之一及其任意結合該移動使用設備的設備編號；該移動使用設備的電話號碼；該移動使用設備的使用者身份；該無線網絡編號；以及與該移動使用設備通訊的該無線網絡的基站編號。
7.根據權利要求5或6所述的移動使用設備的視覺定位方法，其特征在于，進一步從超過一張的在相同地方拍攝的靜態照片計算該位置以增進該位置的精確性，其中每一張靜態照片包含不同的視覺線索。
8.根據權利要求5或6所述的移動使用設備的視覺定位方法，其特征在于，進一步包含攔截從該移動使用設備傳輸的任何靜態照片或視頻片段。
9.根據權利要求5或6所述的移動使用設備的視覺定位方法，其特征在于，進一步包含辨識該視覺線索的人類可讀取或機器可讀取的碼。
10.根據權利要求5或6所述的移動使用設備的視覺定位方法，其特征在于，該靜態照片包含該計算用的攝影信息。
全文摘要
本發明提供一種移動使用設備的視覺定位系統、方法及定位服務器，用以定位具有相機的移動使用設備。該方法包含接收由在該位置中的該移動使用設備的相機所拍攝的包含至少一視覺線索的靜態照片；根據儲存視覺線索的預定數據集的數據庫辨識包含于該靜態照片中的該視覺線索；以及根據該靜態照片以及所辨識出來的視覺線索的該數據集計算該位置。每一個數據集進一步包含對應的視覺線索的位置、尺寸以及方位。本發明所提供的移動使用設備的視覺定位系統、方法及定位服務器，可使用于視覺定位系統中而無需額外的硬件以及軟件來解析衛星信號，且不需要包含公眾地面移動網絡。
文檔編號G01C11/00GK101046378SQ20071008822
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月20日 優先權日2006年12月20日
發明者謝金興 申請人:威盛電子股份有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
