示方式，手機(jī)姿態(tài)角方位角（Azimuth)、 翻滾角（Roll)、俯仰角（Pitch)的表示與正方向的指定如圖10所示。
[0116] 2.2確定方位角Az
[0117] 手機(jī)的方位角通過方向傳感器直接獲得。方向傳感器是基于軟件的虛擬傳感器， 它的數(shù)據(jù)是通過加速度傳感器和磁場(chǎng)傳感器共同獲得的。
[0118] 方向傳感器的測(cè)量結(jié)果為一個(gè)3乘以3的旋轉(zhuǎn)矩陣R。根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣的特性以及 計(jì)算機(jī)視覺原理，當(dāng)獲得旋轉(zhuǎn)矩陣R(3*3)后，方位角可以通過公式計(jì)算得出：
[0119] Az=atan2 (R12,R21)
[0120] Az的計(jì)算結(jié)果即為手機(jī)姿態(tài)坐標(biāo)系中的方位角（Azimuth)。
[0121] 2. 3確定距離L
[0122] 假定采集點(diǎn)（B)與基準(zhǔn)點(diǎn)（A)處于同一水平面上，在用戶使用手機(jī)攝像頭照準(zhǔn)目 標(biāo)時(shí)，攝像機(jī)（C)、采集點(diǎn)（B)與基準(zhǔn)點(diǎn)（A)在橫截方向上的幾何關(guān)系如圖11所示。
[0123] 其中，角Roll為手機(jī)翻滾角，Η為相機(jī)高，L為A、B兩點(diǎn)間的平面距離。
[0124] 根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣的特性以及計(jì)算機(jī)視覺原理，當(dāng)獲得旋轉(zhuǎn)矩陣R(3*3)后，翻滾角可 以通過公式計(jì)算得出：
[0125] Roll=atan2 (-R31,R33)
[0126] 根據(jù)三角關(guān)系原理，L的長(zhǎng)度計(jì)算公式如下：
[0127] L=HXtan(Roll)
[0128] 2. 4確定基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)A
[0129] 手機(jī)通過AGPS技術(shù)獲得手機(jī)坐標(biāo)（C)，假設(shè)用戶在照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)時(shí)處于垂直站立狀 態(tài)，那么相機(jī)坐標(biāo)（C)與基準(zhǔn)點(diǎn)（A)的平面坐標(biāo)值相同，綜上所述得出：
[0130] Ax=Cx
[0131] Ay=Cy〇
[0132] 2. 5解算目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)
[0133] 當(dāng)手機(jī)通過傳感器獲得方位角（Az)和解得距離（L)，并通過AGPS技術(shù)獲得基準(zhǔn) 點(diǎn)（A)的坐標(biāo)值后，目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)B的絕對(duì)坐標(biāo)推算公式如下：
[0134] Bx=Ax+LXsin(Az)
[0135]By=Ay+LXcos(Az)。
[0136] 3.可行性分析
[0137] 從技術(shù)層面考慮，傳感器采點(diǎn)法有堅(jiān)實(shí)的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)，是可靠的新采點(diǎn)技術(shù)。
[0138] 從實(shí)現(xiàn)條件層面考慮，目前的移動(dòng)設(shè)備均具備方法中涉及到的所有傳感器，可以 在幾乎所有國土與規(guī)劃行業(yè)應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)傳感器采點(diǎn)法。
[0139] 從誤差分析層面考慮，在1:500電子地圖上采點(diǎn)誤差，GPS定位采點(diǎn)誤差以及傳感 器采點(diǎn)法誤差的對(duì)比如下表：
[0140] 表1誤差對(duì)比
[0141]
[0142] 雖然傳感器采點(diǎn)法的誤差比其余兩者的誤差大，甚至3倍于圖上采點(diǎn)法，但是與 另外一種主流采點(diǎn)方式，即GPS定位采點(diǎn)法，相比，誤差十分接近。竟然GPS定位采點(diǎn)法的 誤差被行業(yè)所接受，那么傳感器采點(diǎn)法誤差比GPS采點(diǎn)法誤差稍大11%的情況也可以考慮 被行業(yè)接受。
[0143] 從使用環(huán)境層面考慮，傳感器采點(diǎn)法有著獨(dú)特的優(yōu)越性，甚至超越其他兩種采集 手段。在使用圖上采集法時(shí)，目標(biāo)在地圖中的位置靠地圖中目標(biāo)附近的參照物決定，如果地 圖版本老舊，地圖中采集目標(biāo)的位置在地圖中處于一片荒地之中，那么就無法通過圖上采 點(diǎn)法采集目標(biāo)的位置；而GPS定位采集法十分費(fèi)時(shí)，需要逐個(gè)親身到達(dá)采集點(diǎn)進(jìn)行定位采 集，有些難以駐足的地方，例如被沙土堆包圍的工地，水洼地等，將無法使用GPS。
[0144] 本發(fā)明在采集同一地塊的多個(gè)角點(diǎn)時(shí)，若各角點(diǎn)間通視正常，則只需定位一次即 可。傳統(tǒng)方法每定位一個(gè)點(diǎn)耗時(shí)t(s)，定位η個(gè)點(diǎn)總耗時(shí)T=nt(s)。本方法定位基準(zhǔn)點(diǎn) 耗時(shí)t(s)，設(shè)立m個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，照準(zhǔn)η個(gè)定位點(diǎn)后總耗時(shí)T=mt(s)。即總耗時(shí)與定位點(diǎn)數(shù)無 關(guān)，與基準(zhǔn)點(diǎn)個(gè)數(shù)有關(guān)，若照準(zhǔn)點(diǎn)間通視正常，則只需設(shè)立一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，即m= 1。
[0145] 本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于，包括： 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。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于， 基于下式將經(jīng)煒度坐標(biāo)映射為手機(jī)三維坐標(biāo)系： X = cos(B) Xcos(L) XH Y = cos(B) Xsin(L) XH Z = sin(B) XH 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。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)矩陣通過以下步驟獲得： 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，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)； 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：4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于， 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。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于， 根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造繪制矩陣D如下：6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于， 根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造繪制矩陣如下其中，P為比例因子，P = Lt/L，Lt為常數(shù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于， 所述Lt取值為300。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法，其特征在于， 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。9. 一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示裝置，其特征在于，包括： 坐標(biāo)建立模塊，用于建立手機(jī)三維坐標(biāo)系； 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； 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； 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。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示裝置，其特征在于， 旋轉(zhuǎn)矩陣模塊進(jìn)一步包括以下單元： 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，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)； 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：并且，所述標(biāo)簽繪制模塊進(jìn)一步包括以下單元： 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 ； 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。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的地理信息顯示方法。包括：建立手機(jī)三維坐標(biāo)系，將手機(jī)和待顯示地物的經(jīng)緯度坐標(biāo)映射到手機(jī)三維坐標(biāo)系中，根據(jù)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。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：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；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，用戶可以直接通過標(biāo)簽的位置判斷地物的方向和距離。
【IPC分類】G01S19/42
【公開號(hào)】CN105334525
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510836509
【發(fā)明人】麥家杰, 李倫, 黃宇, 陳新偉
【申請(qǐng)人】武大吉奧信息技術(shù)有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年11月26日