一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種信息采集方法及裝置，屬于GIS信息采集方法領域，具體涉及一種 移動端地理信息采集方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 在國土與規(guī)劃行業(yè)中，有許多業(yè)務都涉及到使用移動終端實施地理信息采集的工 作，例如國土巡查、地塊報建，而在后續(xù)的業(yè)務中，地理信息在移動設備上的顯示也尤為重 要。地理信息采集工作指用戶對某地物進行地理信息進行錄入的過程，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端設備屏幕上將地理信息數(shù)據(jù)通過各種手 段和方式展示出來。
[0003] 傳統(tǒng)的移動端地理信息采集系統(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選點采集。使用GPS定位采集地理位置信息的準確度依 賴于移動端設備接收衛(wèi)星或通訊基站發(fā)出的信號強度，在樓群密集或基站稀疏的地方會遇 到定位精度低或定位用時長等不利因素。而在電子地圖上采集位置的準確度取決于操作者 使用電子地圖的熟練度和識圖能力，對操作者本身要求高，需要對操作者進行培訓以后才
[0004] 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，但是對于不熟練使用電子地圖的用戶來說，很難通過在電子地圖上描繪的地理位 置判斷出地物要素在現(xiàn)實中相對于用戶當前位置的方位和距離。并且二維電子地圖不具備 高程屬性，無法直觀展示高程信息。
[0005] 增強現(xiàn)實(Augmented Reality，簡稱AR)技術，它是一種將真實世界信息和虛擬世 界信息"無縫"集成的新技術，是把原本在現(xiàn)實世界的一定時間空間范圍內(nèi)很難體驗到的實 體信息(視覺信息，聲音，味道，觸覺等），通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬 的信息應用到真實世界，被人類感官所感知，從而達到超越現(xiàn)實的感官體驗。真實的環(huán)境和 虛擬的物體實時地疊加到了同一個畫面或空間同時存在。
[0006] 本發(fā)明提供一種新的地理信息采集手段，利用增強現(xiàn)實技術，在信息采集方面，可 以像日常生活中使用手機拍照一樣簡單地采集地物的位置信息，在信息顯示方面，在手機 屏幕中構建三維空間，將地理信息與攝像頭獲取的現(xiàn)實場景互相疊加，使地理信息的展示 更加直觀，讓用戶輕易獲取地物的相對方位和距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術中在采集地理信息時所存在的使用GPS定位耗時長， 信息采集效率低，并且使用電子地圖采集位置對地圖和操作者本身要求高的技術問題，提 供了一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集方法及裝置。該方法可以采集任何相機能夠拍 攝到的位置，不需要親臨定位點，并且不依賴地圖數(shù)據(jù)，用戶不需要進行耗時的切圖工作， 設備也無需儲存大容量的地圖數(shù)據(jù)。
[0008] 為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于增強現(xiàn)實技術的地 理?目息米集方法，包括：
[0009] 將終端的攝像頭照準采集目標，獲取此時終端所在位置的基準點坐標(Ax，Ay);利 用攝影測量系統(tǒng)傳感器獲取目標點與基準點的方位角Az以及翻滾角Roll，通過翻滾角Roll 和終端攝像頭高度計算得到目標點與移動終端的距離L，并且基于下式：
[0010] Bx=Ax+LXsin(Az)
[0011] By=Ay+L X cos (Az)
[0012]計算得到目標點坐標(Bx，By)。
[0013] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集方法，所述方位角Az通過 下式計算得到：
[0014] Az = atan2(Ri2，R2i)
[0015] 式中，R是由方向傳感器測量出的一個3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，R12，R21分別為旋轉(zhuǎn)矩陣R中 的相應矩陣元素。
[0016] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集方法，所述翻滾角Roll通 過下式計算得出：
[0017] Ro 11 = atan2 (-R31, R33)
[0018] 式中，R是由方向傳感器測量出的一個3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，R31，R33分別為旋轉(zhuǎn)矩陣R中 的相應矩陣元素。
[0019] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集方法，所述距離L通過下式 計算得出：
[0020] L = HX tan(Roll)
[00211式中，Η為攝像頭高度。
[0022] 為了解決上述問題，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種基于增強現(xiàn)實技術的 地理信息采集裝置，包括：
[0023] 基準坐標采集裝置，用于將終端的攝像頭照準采集目標，并獲取此時終端所在位 置的基準點坐標(Ax,Ay);
[0024] 姿態(tài)參數(shù)采集裝置，用于利用攝影測量系統(tǒng)傳感器獲取目標點與基準點的方位角 Az以及翻滾角Roll;
[0025] 目標距離計算裝置，用于通過翻滾角Roll和終端攝像頭高度計算得到目標點與移 動終端的距離L，
[0026] 目標坐標計算裝置，用于基于下式：
[0027] Bx=Ax+LXsin(Az)
[0028] By=Ay+L X cos (Az)
[0029] 計算得到目標點坐標(Bx，By)。
[0030] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集裝置，所述姿態(tài)參數(shù)采集 裝置通過下式計算得到方位角Az :
[0031] Az = atan2(Ri2，R2i)
[0032] 式中，R是由方向傳感器測量出的一個3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，R12，R21分別為旋轉(zhuǎn)矩陣R中 的相應矩陣元素。
[0033] 優(yōu)化的，上述的一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集裝置，所述姿態(tài)參數(shù)采集 裝置通過下式計算得出翻滾角Roll:
[0034] Ro 11 = atan2 (-R31, R33)
[0035] 式中，R是由方向傳感器測量出的一個3*3的旋轉(zhuǎn)矩陣，R31，R33分別為旋轉(zhuǎn)矩陣R中 的相應矩陣元素。
[0036]優(yōu)化的，上述的一種基于增強現(xiàn)實技術的地理信息采集裝置，所述目標距離計算 裝置通過下式計算得出距離L:
[0037] L = HX tan(Roll)
[0038] 式中，Η為攝像頭高度。
[0039]因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0040] 1.信息采集不受位置所在環(huán)境限制，只要照相機可以拍攝到的位置，都可以通過 本方法直接采集其位置信息，不需要親臨定位點；
[0041] 2.信息采集不依賴于地圖數(shù)據(jù)，不需要進行耗時的切圖工作，設備也無需儲存大 容量的地圖數(shù)據(jù)；
【附圖說明】
[0042] 附圖1是本發(fā)明的傳感器坐標采集功能界面圖；
[0043]附圖2是直角坐標系中的方位角和距離示意圖；
[0044] 附圖3是直角坐標系中的多個目標點的坐標時的方位角和距離示意圖；
[0045] 附圖4是手機空間直角坐標系示意圖；
[0046]附圖5是手機姿態(tài)角定義圖；
[0047] 附圖6是攝像機C、采集點Β與基準點Α在橫截方向的幾何關系圖；
[0048] 附圖7是基準點(A)推算誤差的誤差范圍示意圖；
[0049]附圖8是相機尚誤差與相機尚真值的幾何關系不意圖；
[0050] 附圖9是距離解算誤差與各結(jié)算參數(shù)之間的幾何關系示意圖；
【具體實施方式】
[0051] 下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。
[0052] 實施例：
[0053] 本實施例包括地理信息的采集兩部分。下面分別介紹。
[0054] -、地理信息采集。
[0055] 本發(fā)明的地理信息采集方法及裝置中，需要一臺具備GPS傳感器、姿態(tài)傳感器(方 向傳感器、陀螺儀）、運動傳感器(方向傳感器）的移動設備，并安裝具有傳感器坐標采集的 應用程序。
[0056] 當用戶啟動傳感器坐標采集功能時，應用程序?qū)⒋蜷_攝像頭并啟動GPS定位功能； 待用戶設置相機高后，應用程序進入傳感器坐標采集狀態(tài)，如圖1所示。用戶將屏幕中的十 字絲準心（圖1中間箭頭位置)照準采集點，點擊右下角紅色按鈕，即可完成一個坐標點的采 集工作。
[0057]下面詳細介紹本實施例的具體原理。
[0058] 1、坐標推導原理
[0059]如圖2所示，確定直角坐標系中一個坐標點（B)相對于另外一個已知坐標點(A)的 相對位置時，需要提供兩個參數(shù):方位角(Az)、距離(L)。
[0060] 根據(jù)三角關系原理，B點的絕對坐標推算公式如下：
[0061] Bx=Ax+LXsin(A