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一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法

文檔序號(hào):6432259閱讀:137來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種圖像標(biāo)定方法,其涉及物聯(lián)網(wǎng)在移動(dòng)客戶端的一種應(yīng)用技術(shù),具體為一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法。
背景技術(shù)
將地理位置信息添加進(jìn)圖像中是一種新的標(biāo)定、檢索圖像的方式。例如,可以按照拍攝地點(diǎn)搜索圖像,并且也可以制作出一個(gè)互動(dòng)地圖,不僅能顯示出曾經(jīng)游覽過(guò)的地點(diǎn),而且可以將沿途所拍攝的圖像在地圖上展示出來(lái),而這些應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)必須要在所拍攝的圖像中添加進(jìn)地理位置信息。一般的,拍攝的圖像文件的頭部元信息區(qū)域中除了記錄有拍攝光圈、快門、拍攝時(shí)間等拍攝數(shù)據(jù)之外,還可以寫入拍攝地的地理位置信息,即拍攝地的緯度、 經(jīng)度和海拔高度信息,這些地理位置信息可以通過(guò)GPS接收裝置獲取。目前,基于圖像地理位置信息的最流行應(yīng)用是網(wǎng)絡(luò)分享,其是利用網(wǎng)上地理信息系統(tǒng),將圖像上傳到網(wǎng)絡(luò)空間的數(shù)字地球上,提供了一種全新的圖像檢索、欣賞、交流方式。 通過(guò)此方式,可以隨時(shí)隨地用手機(jī)上傳帶有地理位置信息的圖像、記錄生活足跡、發(fā)表評(píng)論、與您的家人朋友及時(shí)分享和互動(dòng)樂(lè)趣,使出游變的簡(jiǎn)單與富于樂(lè)趣。然而,國(guó)內(nèi)外的基于圖像地理位置信息的應(yīng)用都是使用拍攝地點(diǎn)的位置信息來(lái)標(biāo)定圖像的,并非使用被拍攝物體所在位置的位置信息標(biāo)定圖像。對(duì)于近景拍攝,拍攝地點(diǎn)與被拍攝物體位置的位置信息相差不大,被拍攝物體所的位置信息可以近似用拍攝地點(diǎn)的位置信息來(lái)估計(jì)。而對(duì)于遠(yuǎn)景拍攝,二者差別將會(huì)很大,在對(duì)圖像位置信息精度要求很高的應(yīng)用中,用拍攝地點(diǎn)位置信息來(lái)代替被拍攝物體的位置信息將會(huì)產(chǎn)生很大的偏差,影響應(yīng)用的用戶體驗(yàn)效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)在對(duì)圖像位置信息精度要求很高的應(yīng)用中,使用拍攝地點(diǎn)的位置信息來(lái)近似被拍攝物體的位置信息將會(huì)產(chǎn)生很大偏差這一問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其能以被拍攝物體的實(shí)際位置信息來(lái)標(biāo)定圖像,圖像標(biāo)定精確。其技術(shù)方案是這樣的,其特征在于其采用帶有GPS定位裝置的可拍照手機(jī),所述手機(jī)設(shè)置有方向傳感器和地磁傳感器,其包括以下步驟
(1)通過(guò)所述手機(jī)的GPS定位裝置讀取所述手機(jī)拍攝時(shí)所在位置的以向量表示的三維位置信息,即拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ ;
(2)然后通過(guò)所述手機(jī)方向傳感器讀取所述手機(jī)同水平方向的傾斜角α;
(3)解析所拍圖像文件頭部的元信息區(qū)域,從圖像EXIF區(qū)域獲得被拍攝物體上選取的對(duì)焦點(diǎn)同鏡頭之間的物距r;
(4)讀取所述手機(jī)地磁傳感器的數(shù)據(jù)得到手機(jī)同磁場(chǎng)北極的夾角,即磁方位角,通過(guò)所述磁方位角得到真方位角β ;(5)通過(guò)所述步驟(1)中得到的拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ、步驟(2)獲得的手機(jī)同水平方向的傾斜角α、以及步驟(3)中獲得的物距r計(jì)算被拍攝物體的海拔高度 ζ';
(6)通過(guò)所述步驟(1)中得到的拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ、步驟(2)獲得的手機(jī)同水平方向的傾斜角α、所述步驟(3)中獲得的物距r以及所述步驟(4)中獲得的真方位角β,計(jì)算出被拍攝物體的緯度X’和經(jīng)度y’ ;
(7)將所述步驟(5)、步驟(6)得到的所述被拍攝物體的海拔高度ζ’、緯度χ’和經(jīng)度y’ 替代在圖像文件頭部元信息區(qū)域GPS信息項(xiàng)中的拍攝地點(diǎn)的位置信息ζ、χ和y。其進(jìn)一步特征在于所述手機(jī)方向傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)中坐標(biāo)原點(diǎn)為手機(jī)的左下角,其中A方向?yàn)槭謾C(jī)的水平方向,右向?yàn)檎?;B方向?yàn)槭謾C(jī)平面內(nèi)與A方向垂直的方向, 前方為正;C方向?yàn)槭謾C(jī)的空間垂直方向,天空方向?yàn)檎厍蚍较驗(yàn)樨?fù);
所述步驟(2)中手機(jī)同水平方向的傾斜角α為所述B方向與水平面的夾角;所述真方位角β為所述磁方位角與磁偏角的和,所述磁偏角為磁針靜止時(shí)磁針?biāo)副狈脚c真正北方的夾角;所述步驟(5)中被拍攝物體的海拔高度z’ =z+rsina,所述rsina 為所述拍攝地點(diǎn)與被拍攝物體之間的海拔落差;所述步驟(6)中被拍攝物體的緯度 χ’ =1+1^08 0(;083/(;、經(jīng)度y,=y+rcos a sin^/v,其中c為緯線一度之間的距離、為常量,c Illkm, ν為手機(jī)所在緯度下經(jīng)線一度之間的距離、為變量,V=Ill. 41328cos χ’ 一 0.09351cos3 χ, + 0.00012cos5 χ,。相比于傳統(tǒng)的以拍攝地點(diǎn)位置信息標(biāo)定圖像的方法,本發(fā)明方法的有益效果在于其以被拍攝物體的實(shí)際位置信息標(biāo)定圖像,其圖像標(biāo)定更為精確,在后續(xù)以位置信息檢索圖像時(shí),能更準(zhǔn)確的檢索出用戶所需的圖片,提高了檢索效果。


圖1為本發(fā)明一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法的流程示意圖2為本發(fā)明方法中方向傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)示意圖; 圖3為本發(fā)明方法中被拍攝物體海拔計(jì)算示意圖; 圖4為本發(fā)明方法中被拍攝物體經(jīng)緯度計(jì)算示意圖。
具體實(shí)施例方式見(jiàn)圖1,本發(fā)明方法采用帶有GPS定位裝置的可拍照手機(jī),所述手機(jī)還包括有方向傳感器以及地磁傳感器,包括以下步驟
(1)通過(guò)手機(jī)GPS定位裝置讀取手機(jī)拍攝時(shí)所在位置的以向量表示的三維位置信息, 即拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ ;
(2)通過(guò)手機(jī)方向傳感器讀取手機(jī)同水平方向的傾斜角α,其中手機(jī)方向傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)中坐標(biāo)原點(diǎn)為手機(jī)的左下角,見(jiàn)圖2,其中A方向?yàn)槭謾C(jī)的水平方向,右向?yàn)檎?;B方向?yàn)槭謾C(jī)平面內(nèi)與A方向垂直的方向,前方為正;C方向?yàn)槭謾C(jī)的空間垂直方向,天空方向?yàn)檎?,地球方向?yàn)樨?fù),手機(jī)同水平方向的傾斜角α為所述B方向與水平面的夾角;
(3)解析所拍圖像文件頭部的元信息區(qū)域,從圖像EXIF區(qū)域獲得被拍攝物體上選取的對(duì)焦點(diǎn)同鏡頭之間的物距r;
(4)讀取手機(jī)地磁傳感器的數(shù)據(jù)得到手機(jī)同磁場(chǎng)北極的夾角,即磁方位角,通過(guò)所述磁方位角得到真方位角β ;
(5)通過(guò)所述步驟(1)中得到的拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ、步驟(2)獲得的手機(jī)同水平方向的傾斜角α、以及步驟(3)中獲得的物距r計(jì)算被拍攝物體的海拔高度 ζ' =z+rsina,見(jiàn)圖3,其中rsina為所述拍攝地點(diǎn)與被拍攝物體之間的海拔落差;
(6)通過(guò)所述步驟(1)中得到的拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ、步驟(2)獲得的手機(jī)同水平方向的傾斜角α、所述步驟(3)中獲得的物距r以及所述步驟(4)中獲得的真方位角β,計(jì)算出被拍攝物體的緯度X,=x+rcos a cos β /c和經(jīng)度y,= y+rcos a sin β /ν, 見(jiàn)圖4,圖4中以手機(jī)拍攝地點(diǎn)為原點(diǎn)0,以經(jīng)過(guò)該原點(diǎn)0的緯線方向X、經(jīng)線方向Y以及重力方向Z做一坐標(biāo)系,M點(diǎn)為被拍攝物位置,原點(diǎn)0至M點(diǎn)的距離即為物距r,物距r與XOY平面的夾角即為傾斜角a,則物距r在XOY平面的投影距離0M’為rcosa,物距r在XOY平面的投影距離0M’與經(jīng)線方向的夾角即為真方位角β,被拍攝物位置M點(diǎn)針對(duì)拍攝位置0點(diǎn)在緯線方向上的距離變化量為rcos a sini3、在經(jīng)線方向上的距離變化量為rcos a cos β, 由此可得被拍攝物位置M點(diǎn)與拍攝位置0點(diǎn)的相對(duì)緯度變化為rcos a cos β/c、相對(duì)經(jīng)度變化為rcos a sin β/V,其中c為緯線一度之間的距離,ν為經(jīng)線一度之間的距離,則被拍攝物位置M點(diǎn)的實(shí)際緯度χ,= 1+代05^(;05^/(;、實(shí)際經(jīng)度7,= y+rcos a sin β/ν ;其中c為常量,約為IllKm, ν為變量、其在不同的緯度距離不同,V=Ill. 41328cos χ,一 0. 09351cos3 χ, + 0.00012cos5 χ,。 (7)將步驟(5)、步驟(6)得到的被拍攝物體的海拔高度ζ’、緯度χ’和經(jīng)度y’替代在圖像文件頭部元信息區(qū)域GPS信息項(xiàng)中的拍攝地點(diǎn)的位置信息z、x、y即完成圖像位置的標(biāo)定。
權(quán)利要求
1.一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其特征在于其采用帶有 GPS定位裝置的可拍照手機(jī),所述手機(jī)設(shè)置有方向傳感器和地磁傳感器,其包括以下步驟(1)通過(guò)所述手機(jī)的GPS定位裝置讀取所述手機(jī)拍攝時(shí)所在位置的以向量表示的三維位置信息,即拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ ;(2)然后通過(guò)所述手機(jī)方向傳感器讀取所述手機(jī)同水平方向的傾斜角α;(3)解析所拍圖像文件頭部的元信息區(qū)域,從圖像EXIF區(qū)域獲得被拍攝物體上選取的對(duì)焦點(diǎn)同鏡頭之間的物距r;(4)讀取所述手機(jī)地磁傳感器的數(shù)據(jù)得到手機(jī)同磁場(chǎng)北極的夾角,即磁方位角,通過(guò)所述磁方位角得到真方位角β ;(5)通過(guò)所述步驟(1)中得到的拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ、步驟(2)獲得的手機(jī)同水平方向的傾斜角α、以及步驟(3)中獲得的物距r計(jì)算被拍攝物體的海拔高度 ζ';(6)通過(guò)所述步驟(1)中得到的拍攝位置的緯度χ、經(jīng)度y和海拔高度ζ、步驟(2)獲得的手機(jī)同水平方向的傾斜角α、所述步驟(3)中獲得的物距r以及所述步驟(4)中獲得的真方位角β,計(jì)算出被拍攝物體的緯度χ’和經(jīng)度y’ ;(7)將所述步驟(5)、步驟(6)得到的所述被拍攝物體的海拔高度ζ’、緯度χ’和經(jīng)度y’ 替代在圖像文件頭部元信息區(qū)域GPS信息項(xiàng)中的拍攝地點(diǎn)的位置信息ζ、χ和y。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其特征在于所述手機(jī)方向傳感器的坐標(biāo)系統(tǒng)中坐標(biāo)原點(diǎn)為手機(jī)的左下角,其中A方向?yàn)槭謾C(jī)的水平方向,右向?yàn)檎?;B方向?yàn)槭謾C(jī)平面內(nèi)與A方向垂直的方向,前方為正;C方向?yàn)槭謾C(jī)的空間垂直方向,天空方向?yàn)檎?,地球方向?yàn)樨?fù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其特征在于所述步驟(2)中手機(jī)同水平方向的傾斜角α為所述B方向與水平面的夾角。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其特征在于所述真方位角β為所述磁方位角與磁偏角的和,所述磁偏角為磁針靜止時(shí)磁針?biāo)副狈脚c真正北方的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其特征在于所述步驟(5)中被拍攝物體的海拔高度Z’=Z+rSina,所述rsina為所述拍攝地點(diǎn)與被拍攝物體之間的海拔落差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其特征在于所述步驟(6)中被拍攝物體的緯度χ,=x+rcos α cos β /c、經(jīng)度y,=y+rcos α sin β/ v,其中c為緯線一度之間的距離、為常量,c 11 lkm,ν為所述手機(jī)所在緯度下經(jīng)線一度之間的距離、為變量,V=Ill. 413^cos χ,一 0. 09351cos3 χ,+ 0. 00012cos5 χ,。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于方向傳感器及地磁傳感器的圖像位置標(biāo)定方法,其能以被拍攝物體的實(shí)際位置信息來(lái)標(biāo)定圖像,圖像標(biāo)定精確。其特征在于其采用帶有GPS定位裝置的可拍照手機(jī),手機(jī)設(shè)置有方向傳感器和地磁傳感器,其包括以下步驟通過(guò)手機(jī)GPS定位裝置讀取手機(jī)拍攝時(shí)所在位置的緯度x、經(jīng)度y和海拔高度z;然后通過(guò)手機(jī)方向傳感器讀取手機(jī)同水平方向的傾斜角α;并解析所拍圖像文件頭部的元信息區(qū)域,獲得被拍攝物體上選取的對(duì)焦點(diǎn)同鏡頭之間的物距r;讀取手機(jī)地磁傳感器的數(shù)據(jù)得到手機(jī)的磁方位角,通過(guò)磁方位角得到真方位角β;通過(guò)已得到的拍攝位置的緯度x、經(jīng)度y和海拔高度z、手機(jī)同水平方向的傾斜角α、物距r、以及真方位角β,分別計(jì)算被拍攝物體的海拔高度z’、緯度x’和經(jīng)度y’;最后將被拍攝物體的海拔高度z’、緯度x’和經(jīng)度y’替代在圖像文件頭部元信息區(qū)域GPS信息項(xiàng)中的拍攝地點(diǎn)的位置信息z、x和y。
文檔編號(hào)G06F17/30GK102445701SQ20111025804
公開(kāi)日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
發(fā)明者宋崢, 熊永平, 遲萬(wàn)飛, 馬建 申請(qǐng)人:無(wú)錫智感星際科技有限公司
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