一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種信息顯示方法，屬于GIS信息顯示方法領(lǐng)域，具體涉及一種移動(dòng) 端地理信息顯示方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在國(guó)土與規(guī)劃行業(yè)中，有許多業(yè)務(wù)都涉及到使用移動(dòng)終端實(shí)施地理信息采集的工 作，例如國(guó)土巡查、地塊報(bào)建，而在后續(xù)的業(yè)務(wù)中，地理信息在移動(dòng)設(shè)備上的顯示也尤為重 要。地理信息采集工作指用戶對(duì)某地物進(jìn)行地理信息進(jìn)行錄入的過(guò)程，其中地理信息包括 位置信息、屬性信息等。地理信息顯示指在移動(dòng)端設(shè)備屏幕上將地理信息數(shù)據(jù)通過(guò)各種手 段和方式展示出來(lái)。
[0003] 在信息顯示方面，信息顯示的手段分為兩種：使用列表顯示和在電子地圖上顯示。 使用列表顯示地理信息不夠直觀，用戶很難從充滿密密麻麻的數(shù)字和文字中高效提取出感 興趣的信息。而在電子地圖上顯示地理信息，雖然可以直觀地在地圖上展示地物要素的地 理位置，但是二維電子地圖不具備高程屬性，無(wú)法直觀展示高程信息。并且對(duì)于不熟練使用 電子地圖的用戶來(lái)說(shuō)，很難通過(guò)在電子地圖上描繪的地理位置判斷出地物要素在現(xiàn)實(shí)中相 對(duì)于用戶當(dāng)前位置的方位和距離。
[0004] 例如，如圖1所示，是采用OpenGL繪制的地物標(biāo)簽。使用OpenGL繪制標(biāo)簽的時(shí)候， 畫筆的朝向始終與東西方向垂直，因此，所標(biāo)制出的標(biāo)簽的正面并未朝向手機(jī)用戶。此時(shí)， 用戶看到的是標(biāo)簽的斜面而不是標(biāo)簽的正面，用戶很難通過(guò)在電子地圖上描繪的地理位置 判斷出地物要素在現(xiàn)實(shí)中相對(duì)于用戶當(dāng)前位置的方位和距離。
[0005] 傳統(tǒng)的移動(dòng)端地理信息顯示系統(tǒng)，在信息采集方面，信息采集的手段分為兩種：使 用GPS定位采集和在電子地圖上通過(guò)選點(diǎn)采集。使用GPS定位采集地理位置信息的準(zhǔn)確度 依賴于移動(dòng)端設(shè)備接收衛(wèi)星或通訊基站發(fā)出的信號(hào)強(qiáng)度，在樓群密集或基站稀疏的地方會(huì) 遇到定位精度低或定位用時(shí)長(zhǎng)等不利因素。而在電子地圖上采集位置的準(zhǔn)確度取決于操作 者使用電子地圖的熟練度和識(shí)圖能力，對(duì)操作者本身要求高，需要對(duì)操作者進(jìn)行培訓(xùn)以后 才能上手。
[0006] 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AugmentedReality，簡(jiǎn)稱AR)技術(shù)，它是一種將真實(shí)世界信息和虛擬 世界信息"無(wú)縫"集成的新技術(shù)，是把原本在現(xiàn)實(shí)世界的一定時(shí)間空間范圍內(nèi)很難體驗(yàn)到的 實(shí)體信息（視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過(guò)電腦等科學(xué)技術(shù)，模擬仿真后再疊加， 將虛擬的信息應(yīng)用到真實(shí)世界，被人類感官所感知，從而達(dá)到超越現(xiàn)實(shí)的感官體驗(yàn)。真實(shí)的 環(huán)境和虛擬的物體實(shí)時(shí)地疊加到了同一個(gè)畫面或空間同時(shí)存在。
[0007] 本發(fā)明提供一種新的地理信息顯示手段，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在手機(jī)屏幕中構(gòu)建 三維空間，將地理信息與攝像頭獲取的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景互相疊加，使地理信息的展示更加直觀，讓 用戶輕易獲取地物的相對(duì)方位和距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)中在采集地理信息時(shí)地理信息顯示時(shí)所存在的列表 顯示數(shù)據(jù)不夠直觀，電子地圖顯示地理信息難以讓用戶直接判斷出地物所處的真實(shí)方位、 高度和距離的技術(shù)問題，提供了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法。該方法利用 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)展示優(yōu)勢(shì)，將地理信息直接疊加到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，使用戶更直觀的獲得信息， 并且在屏幕上根據(jù)地物的位置坐標(biāo)直接在虛擬三維空間中準(zhǔn)確繪制出地物標(biāo)簽，使用戶可 以直接通過(guò)標(biāo)簽的位置判斷地物的方向和距離。
[0009] 本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的：
[0010] 為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地 理信息顯示方法，包括：
[0011] 建立手機(jī)三維坐標(biāo)系，將手機(jī)和待顯示地物的經(jīng)煒度坐標(biāo)映射到手機(jī)三維坐標(biāo)系 中，根三維坐標(biāo)系中的手機(jī)坐標(biāo)和地物坐標(biāo)生成用于旋轉(zhuǎn)地物標(biāo)簽的旋轉(zhuǎn)矩陣，繪制地物 標(biāo)簽并利用所述旋轉(zhuǎn)矩陣旋轉(zhuǎn)地物標(biāo)簽至地物標(biāo)簽的平面法線方向指向手機(jī)所在位置。
[0012] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，基于下式將經(jīng)煒度 坐標(biāo)映射為手機(jī)三維坐標(biāo)系：
[0013] X=cos(B)Xcos(L)XH
[0014] Y=cos(B)Xsin(L)XH
[0015] Z=sin(B)XH
[0016] 式中，（X，Y，Z)是手機(jī)三維坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，BLH是經(jīng)煒度坐標(biāo)中的經(jīng)度、煒度和 高程。
[0017] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，所述旋轉(zhuǎn)矩陣通過(guò) 以下步驟獲得：
[0018] 地物距離計(jì)算子步驟，基于下式計(jì)算地物A與手機(jī)C的距離L，
[0019]
[0020] 式中，（Ax,Ay)和（Cx,Cy)分別為地物A和手機(jī)C在手機(jī)三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0021] 旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造子步驟，基于距離L以及地物A與手機(jī)C的坐標(biāo)構(gòu)造旋轉(zhuǎn)矩陣R_A 如下：
[0022]
[0023] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，旋轉(zhuǎn)所述地物標(biāo)簽 時(shí)先根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣R_A構(gòu)造供OpenGL繪制函數(shù)使用的繪制矩陣D，調(diào)用OpenGL的繪制函數(shù) 利用繪制矩陣D在手機(jī)上繪制地物標(biāo)簽。
[0024] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造 繪制矩陣D如下：
[0025]
[0026] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造 繪制矩陣如下：
[0027]
[0028] 其中，P為比例因子，P=Lt/L，Lt為常數(shù)。
[0029] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，所述Lt取值為300。
[0030] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，所述地物標(biāo)簽的大 小與地物和手機(jī)之間的距離L成正相關(guān)關(guān)系。
[0031] 為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的 地理信息顯示裝置，包括：
[0032] 坐標(biāo)建立模塊，用于建立手機(jī)三維坐標(biāo)系；
[0033] 坐標(biāo)映射模塊，用于將手機(jī)和待顯示地物的經(jīng)煒度坐標(biāo)映射到手機(jī)三維坐標(biāo)系 中；
[0034] 旋轉(zhuǎn)矩陣模塊，用于根三維坐標(biāo)系中的手機(jī)坐標(biāo)和地物坐標(biāo)生成用于旋轉(zhuǎn)地物標(biāo) 簽的旋轉(zhuǎn)矩陣；
[0035] 標(biāo)簽繪制模塊，用于繪制地物標(biāo)簽并利用所述旋轉(zhuǎn)矩陣旋轉(zhuǎn)地物標(biāo)簽至地物標(biāo)簽 的平面法線方向指向手機(jī)所在位置。
[0036] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示裝置，
[0037] 旋轉(zhuǎn)矩陣模塊進(jìn)一步包括以下單元：
[0038] 地物距離計(jì)算單元，基于下式計(jì)算地物A與手機(jī)C的距離L，
[0039]
[0040] 式中，（Ax,Ay)和（Cx,Cy)分別為地物A和手機(jī)C在手機(jī)三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；
[0041] 旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造單元，基于距離L以及地物A與手機(jī)C的坐標(biāo)構(gòu)造旋轉(zhuǎn)矩陣R_A如 下：
[0042]
[0043] 并且，所述標(biāo)簽繪制模塊進(jìn)一步包括以下單元：
[0044] 繪制矩陣構(gòu)造單元，用于根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣R_A構(gòu)造供OpenGL繪制函數(shù)使用的繪制矩 陣D;
[0045] 地物標(biāo)簽繪制單元，用于調(diào)用OpenGL的繪制函數(shù)利用繪制矩陣D在手機(jī)上繪制地 物標(biāo)簽。
[0046] 因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0047] 1.信息顯示更加直觀便捷，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的數(shù)據(jù)展示優(yōu)勢(shì)，地理信息可以直接疊 加到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，使用戶更直觀的獲得信息；
[0048] 2.信息顯示內(nèi)容更加豐富多樣，利用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在屏幕上根據(jù)地物的位置坐 標(biāo)直接在虛擬三維空間中準(zhǔn)確繪制出地物標(biāo)簽，用戶可以直接通過(guò)標(biāo)簽的位置判斷地物的 方向和距離。
【附圖說(shuō)明】
[0049] 附圖1是未進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)的地物標(biāo)簽示意圖；
[0050] 附圖2是旋轉(zhuǎn)后的地物標(biāo)簽示意圖；
[0051] 附圖3是地物標(biāo)簽旋轉(zhuǎn)角度示意圖；
[0052] 附圖4是豎屏?xí)r的地物標(biāo)簽示意圖；
[0053] 附圖5是橫屏?xí)r的地物標(biāo)簽示意圖；
[0054] 附圖6是本發(fā)明的傳感器坐標(biāo)采集功能界面圖；
[0055] 附圖7是直角坐標(biāo)系中的方位角和距離示意圖；
[0056] 附圖8是直角坐標(biāo)系中的多個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)的方位角和距離示意圖；
[00