專利名稱：增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及地理信息系統(tǒng)，尤其增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置。
背景技術(shù)：
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)將地理信息系統(tǒng)與戶外真實(shí)地理環(huán)境有機(jī)地聯(lián)系在一起， 但目前增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)只能用于信息的瀏覽而不能實(shí)現(xiàn)交互技術(shù)，即用戶不能對(duì)增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)中的信息進(jìn)行查詢、檢索、更新以及分析等處理。對(duì)信息的分析處理是 地理信息系統(tǒng)應(yīng)用過程中非常重要的功能，僅僅可視化功能很難滿足實(shí)際應(yīng)用的需求。本 項(xiàng)發(fā)明的特點(diǎn)在于，將在真實(shí)地理環(huán)境中所獲取的目標(biāo)距離與方位信息實(shí)時(shí)輸入到增強(qiáng)現(xiàn) 實(shí)地理信息系統(tǒng)中，利用這些信息可以查詢、檢索以及更新系統(tǒng)中的相關(guān)地理信息。所輸入 的信息發(fā)揮著類似普通地理信息系統(tǒng)操作中鼠標(biāo)的作用。交互方式是給人們提供認(rèn)知與信息獲取的最佳途徑。現(xiàn)有增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)只提供增 強(qiáng)信息可視化，不能實(shí)現(xiàn)在真實(shí)地理環(huán)境中的交互。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述的技術(shù)問題，提供了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置， 其目的在于，實(shí)現(xiàn)在真實(shí)地理環(huán)境中的交互。本實(shí)用新型提供了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，包括交互終端和 基于計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)；交互終端包括第一姿態(tài)測(cè)量模塊、激光測(cè)距模塊和交互輸入模塊；交互終端通過 多通道接口與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)相連接；交互輸入模塊用于輸入控制指令；激光 測(cè)距模塊用于實(shí)時(shí)測(cè)量觀察者到目標(biāo)的距離；第一姿態(tài)測(cè)量模塊用于實(shí)時(shí)測(cè)量交互終端持 有者手部的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)包括頭戴式顯示器、衛(wèi)星定位模塊、第二姿態(tài)測(cè)量模塊以 及三維地理信息系統(tǒng)；頭戴式顯示器顯示計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)得到的結(jié)果；衛(wèi)星定位模塊用于 獲取三維位置數(shù)據(jù)；第二姿態(tài)測(cè)量模塊用于獲取交互終端持有者的頭部三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理交互終端發(fā)送的控制指令及數(shù)據(jù)，將處理結(jié)果發(fā)送至增強(qiáng)現(xiàn) 實(shí)地理信息系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、便攜式電腦甚或掌上電腦。第一姿態(tài)測(cè)量模塊或第二姿態(tài)測(cè)量為加速度模塊、傾角模塊、姿態(tài)測(cè)量?jī)x、微型陀 螺或電子羅盤。交互輸入設(shè)備為游戲操縱桿、3D輸入設(shè)備或微型鍵盤。頭戴式顯示器為頭戴式雙目或單目顯示器。激光測(cè)距模塊、第一姿態(tài)測(cè)量模塊與交互輸入模塊集成在一起。激光測(cè)距模塊為手持式激光或紅外測(cè)距模塊。[0015]衛(wèi)星定位模塊、第二姿態(tài)測(cè)量模塊與頭戴式顯示器固定在一起。本實(shí)用新型能夠增強(qiáng)信息可視化，并能夠?qū)崿F(xiàn)在真實(shí)地理環(huán)境中的交互。

圖1是本實(shí)用新型提供的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置具體的結(jié) 構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)字化平臺(tái)是一個(gè)三維地理信息系統(tǒng)，因此，該項(xiàng) 技術(shù)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)中扮演類似鼠標(biāo)在傳統(tǒng)地理信息系統(tǒng)中的交互作用。三維地 理信息系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的各類地理對(duì)象進(jìn)行了表達(dá)管理，在三維地理信息系統(tǒng)的可視化 環(huán)境，通過鼠標(biāo)位置與觀察視點(diǎn)的線點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三維地理信息系統(tǒng)的查詢與操作。在增 強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)中，由于觀察者直接處于真實(shí)地理環(huán)境，因而交互工作包含兩方面一 方面是與三維地理信息系統(tǒng)的交互；另一方面是與真實(shí)地理環(huán)境對(duì)象的交互。與真實(shí)環(huán)境 對(duì)象的交互主要體現(xiàn)為三方面其一、測(cè)定觀察者手部指向的姿態(tài)方位，其二、是測(cè)量指向 目標(biāo)與觀察者的距離；其三、輸入操作指令。將方位姿態(tài)數(shù)據(jù)與距離數(shù)據(jù)輸入到三維地理信 息系統(tǒng)中，則可作為查詢與數(shù)據(jù)操作的輸入信息，從而實(shí)現(xiàn)與三維地理信息系統(tǒng)的交互。作 為一個(gè)信息系統(tǒng)必須具備信息交互與處理能力，因此輸入操作指令是不可的缺少一項(xiàng)重要 內(nèi)容。該項(xiàng)發(fā)明所要解決的是面向增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互技術(shù)，如圖1所 示，其具體技術(shù)方案如下1、基于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)軟件平臺(tái)，利用頭盔顯示 器、衛(wèi)星定位模型與姿態(tài)測(cè)量模型構(gòu)建增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的硬件部分；2、集成確定觀察者手部姿態(tài)的姿態(tài)測(cè)量模塊1、激光測(cè)距模塊、交互輸入模塊形成 增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的交互終端；3、交互終端通過多通道接口與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)相連接，集成為一個(gè)系 統(tǒng)；4、姿態(tài)測(cè)量模塊1用于實(shí)時(shí)獲取交互終端的姿態(tài)數(shù)據(jù)；激光測(cè)距模塊用于實(shí)時(shí)獲 取目標(biāo)與觀測(cè)者的距離；交互輸入模塊用于輸入必要的控制指令；5、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)響應(yīng)交互終端輸入的指令，并控制 交互終端的姿態(tài)測(cè)量模塊1與激光測(cè)距模塊，對(duì)所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所處理的結(jié)果用 于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)中信息的查詢、檢索以及分析等處理。所述增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)，包含有頭戴式顯示器或頭盔顯示器，用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) 顯示交互處理的結(jié)果；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)本身具備獲取三維空間位置信息的能力，通 常是由衛(wèi)星定位模塊加以實(shí)現(xiàn)的；該定位信息與激光測(cè)距模塊、確定觀察者頭部姿態(tài)的姿 態(tài)測(cè)量模塊2所獲取的數(shù)據(jù)一起進(jìn)行處理后用于步驟5中的數(shù)據(jù)分析處理；所述的姿態(tài)測(cè)量模塊1或姿態(tài)測(cè)量模塊2包括各種加速度模塊、傾角模塊、姿態(tài)測(cè) 量?jī)x、微型陀螺、電子羅盤等；激光測(cè)距模塊包括手持式小型激光或紅外測(cè)距模塊；交互輸 入設(shè)備包括游戲操縱桿、3D輸入設(shè)備、微型小鍵盤等；頭戴式顯示器包括各種頭戴式雙目與單目顯示器設(shè)備。圖1所示的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置具體實(shí)施的結(jié)構(gòu)圖的具體實(shí)施方式
如下1)首先建立一個(gè)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由頭戴式顯示器、衛(wèi)星定位 模塊、確定觀察者頭部姿態(tài)的姿態(tài)測(cè)量模塊2以及三維地理信息系統(tǒng)構(gòu)成；且該系統(tǒng)基于 環(huán)境運(yùn)行；頭戴式顯示器顯示微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得到的結(jié)果；衛(wèi)星定位模塊用于獲取三維位 置數(shù)據(jù)；姿態(tài)測(cè)量模塊2用于獲取觀察者頭部姿態(tài)的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；衛(wèi)星定位模塊、姿態(tài)測(cè) 量模塊2與頭戴式顯示器固定在一起；2)將激光測(cè)距模塊、確定手部姿態(tài)的姿態(tài)測(cè)量模塊1與交互輸入模塊集成在一 起，構(gòu)成智能交互終端；在使用該交互終端時(shí)，為確保精度，手持終端應(yīng)處于與人體相對(duì)固 定的位置；3)智能交互終端通過多通道接口與微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接；4)由交互輸入模塊輸入控制指令；由激光測(cè)距模塊實(shí)時(shí)測(cè)量觀察者到目標(biāo)的距 離；由姿態(tài)測(cè)量模塊1實(shí)時(shí)測(cè)量智能交互終端的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；5)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理智能交互終端發(fā)來的指令及數(shù)據(jù)，將結(jié)果提交增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地 理信息系統(tǒng)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)需具備通過外來交互信息進(jìn)行查詢、檢索、分析以及數(shù) 據(jù)更新的功能；上述過程中，姿態(tài)測(cè)量模塊1或姿態(tài)測(cè)量模塊2包括各種加速度模塊、傾角模塊、 姿態(tài)測(cè)量?jī)x、微型動(dòng)態(tài)陀螺、電子羅盤等；激光測(cè)距模塊包括手持式小型激光測(cè)距模塊與紅 外測(cè)距模塊；交互輸入設(shè)備包括游戲操縱桿、3D輸入設(shè)備、微型小鍵盤等；多通道接口可選 用有源RS232-USB轉(zhuǎn)換接口，或USB —對(duì)多轉(zhuǎn)換接口，或IEEE 1394至USB轉(zhuǎn)換接口，也可 以是這三種類型接口的集成；微型處理系統(tǒng)選用微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或便攜式電腦甚至性能優(yōu) 良的掌上電腦。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離權(quán)利要求書確定的本實(shí)用新型的精神和范圍的條件 下，還可以對(duì)以上內(nèi)容進(jìn)行各種各樣的修改。因此本實(shí)用新型的范圍并不僅限于以上的說 明，而是由權(quán)利要求書的范圍來確定的。
權(quán)利要求增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，包括交互終端和基于計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)；交互終端包括第一姿態(tài)測(cè)量模塊、激光測(cè)距模塊和交互輸入模塊；交互終端通過多通道接口與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)相連接；交互輸入模塊用于輸入控制指令；激光測(cè)距模塊用于實(shí)時(shí)測(cè)量觀察者到目標(biāo)的距離；第一姿態(tài)測(cè)量模塊用于實(shí)時(shí)測(cè)量交互終端持有者手部的三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)包括頭戴式顯示器、衛(wèi)星定位模塊、第二姿態(tài)測(cè)量模塊以及三維地理信息系統(tǒng)；頭戴式顯示器顯示計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)得到的結(jié)果；衛(wèi)星定位模塊用于獲取三維位置數(shù)據(jù)；第二姿態(tài)測(cè)量模塊用于獲取交互終端持有者的頭部三維姿態(tài)數(shù)據(jù)；微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理交互終端發(fā)送的控制指令及數(shù)據(jù)，將處理結(jié)果發(fā)送至增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)為微型計(jì)算 機(jī)系統(tǒng)、便攜式電腦甚或掌上電腦。
3.如權(quán)利要求1所述的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，第一姿態(tài)測(cè)量模塊或第二姿 態(tài)測(cè)量為加速度模塊、傾角模塊、姿態(tài)測(cè)量?jī)x、微型陀螺或電子羅盤。
4.如權(quán)利要求1所述的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，交互輸入設(shè)備為游戲操縱桿、 3D輸入設(shè)備或微型鍵盤。
5.如權(quán)利要求1所述的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，頭戴式顯示器為頭戴式雙目 或單目顯示器。
6.如權(quán)利要求1所述的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，激光測(cè)距模塊、第一姿態(tài)測(cè)量 模塊與交互輸入模塊集成在一起。
7.如權(quán)利要求1所述的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，激光測(cè)距模塊為手持式激光 或紅外測(cè)距模塊。
8.如權(quán)利要求1所述的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，其特征在于，衛(wèi)星定位模塊、第二姿態(tài)測(cè)量 模塊與頭戴式顯示器固定在一起。
專利摘要本實(shí)用新型涉及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)的智能交互實(shí)現(xiàn)裝置，包括交互終端和基于計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)；交互終端包括第一姿態(tài)測(cè)量模塊、激光測(cè)距模塊和交互輸入模塊；交互終端通過多通道接口與增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)平臺(tái)相連接；交互輸入模塊用于輸入控制指令；激光測(cè)距模塊用于實(shí)時(shí)測(cè)量觀察者到目標(biāo)的距離；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)包括頭戴式顯示器、衛(wèi)星定位模塊、第二姿態(tài)測(cè)量模塊以及三維地理信息系統(tǒng)；頭戴式顯示器顯示計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)得到的結(jié)果；衛(wèi)星定位模塊用于獲取三維位置數(shù)據(jù)；微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理交互終端發(fā)送的控制指令及數(shù)據(jù)，將處理結(jié)果發(fā)送至增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)地理信息系統(tǒng)。本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)在真實(shí)地理環(huán)境中的交互。
文檔編號(hào)G06F3/01GK201689383SQ201020193970
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者孫敏 申請(qǐng)人:孫敏