一种基于增强现实技术的地理信息显示方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种信息显示方法，属于GIS信息显示方法领域，具体涉及一种移动 端地理信息显示方法。
【背景技术】
[0002] 在国土与规划行业中，有许多业务都涉及到使用移动终端实施地理信息采集的工 作，例如国土巡查、地块报建，而在后续的业务中，地理信息在移动设备上的显示也尤为重 要。地理信息采集工作指用户对某地物进行地理信息进行录入的过程，其中地理信息包括 位置信息、属性信息等。地理信息显示指在移动端设备屏幕上将地理信息数据通过各种手 段和方式展示出来。
[0003] 在信息显示方面，信息显示的手段分为两种：使用列表显示和在电子地图上显示。 使用列表显示地理信息不够直观，用户很难从充满密密麻麻的数字和文字中高效提取出感 兴趣的信息。而在电子地图上显示地理信息，虽然可以直观地在地图上展示地物要素的地 理位置，但是二维电子地图不具备高程属性，无法直观展示高程信息。并且对于不熟练使用 电子地图的用户来说，很难通过在电子地图上描绘的地理位置判断出地物要素在现实中相 对于用户当前位置的方位和距离。
[0004] 例如，如图1所示，是采用OpenGL绘制的地物标签。使用OpenGL绘制标签的时候， 画笔的朝向始终与东西方向垂直，因此，所标制出的标签的正面并未朝向手机用户。此时， 用户看到的是标签的斜面而不是标签的正面，用户很难通过在电子地图上描绘的地理位置 判断出地物要素在现实中相对于用户当前位置的方位和距离。
[0005] 传统的移动端地理信息显示系统，在信息采集方面，信息采集的手段分为两种：使 用GPS定位采集和在电子地图上通过选点采集。使用GPS定位采集地理位置信息的准确度 依赖于移动端设备接收卫星或通讯基站发出的信号强度，在楼群密集或基站稀疏的地方会 遇到定位精度低或定位用时长等不利因素。而在电子地图上采集位置的准确度取决于操作 者使用电子地图的熟练度和识图能力，对操作者本身要求高，需要对操作者进行培训以后 才能上手。
[0006] 增强现实（AugmentedReality，简称AR)技术，它是一种将真实世界信息和虚拟 世界信息"无缝"集成的新技术，是把原本在现实世界的一定时间空间范围内很难体验到的 实体信息（视觉信息，声音，味道，触觉等），通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加， 将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实的 环境和虚拟的物体实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。
[0007] 本发明提供一种新的地理信息显示手段，利用增强现实技术，在手机屏幕中构建 三维空间，将地理信息与摄像头获取的现实场景互相叠加，使地理信息的展示更加直观，让 用户轻易获取地物的相对方位和距离。
【发明内容】
[0008] 本发明主要是解决现有技术中在采集地理信息时地理信息显示时所存在的列表 显示数据不够直观，电子地图显示地理信息难以让用户直接判断出地物所处的真实方位、 高度和距离的技术问题，提供了一种基于增强现实技术的地理信息显示方法。该方法利用 增强现实的数据展示优势，将地理信息直接叠加到现实场景中，使用户更直观的获得信息， 并且在屏幕上根据地物的位置坐标直接在虚拟三维空间中准确绘制出地物标签，使用户可 以直接通过标签的位置判断地物的方向和距离。
[0009] 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0010] 为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于增强现实技术的地 理信息显示方法，包括：
[0011] 建立手机三维坐标系，将手机和待显示地物的经炜度坐标映射到手机三维坐标系 中，根三维坐标系中的手机坐标和地物坐标生成用于旋转地物标签的旋转矩阵，绘制地物 标签并利用所述旋转矩阵旋转地物标签至地物标签的平面法线方向指向手机所在位置。
[0012] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示方法，基于下式将经炜度 坐标映射为手机三维坐标系：
[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)是手机三维坐标系下的坐标，BLH是经炜度坐标中的经度、炜度和 高程。
[0017] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示方法，所述旋转矩阵通过 以下步骤获得：
[0018] 地物距离计算子步骤，基于下式计算地物A与手机C的距离L，
[0019]
[0020] 式中，（Ax,Ay)和（Cx,Cy)分别为地物A和手机C在手机三维坐标系中的坐标；
[0021] 旋转矩阵构造子步骤，基于距离L以及地物A与手机C的坐标构造旋转矩阵R_A 如下：
[0022]
[0023] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示方法，旋转所述地物标签 时先根据旋转矩阵R_A构造供OpenGL绘制函数使用的绘制矩阵D，调用OpenGL的绘制函数 利用绘制矩阵D在手机上绘制地物标签。
[0024] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示方法，根据旋转矩阵构造 绘制矩阵D如下：
[0025]
[0026] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示方法，根据旋转矩阵构造 绘制矩阵如下：
[0027]
[0028] 其中，P为比例因子，P=Lt/L，Lt为常数。
[0029] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示方法，所述Lt取值为300。
[0030] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示方法，所述地物标签的大 小与地物和手机之间的距离L成正相关关系。
[0031] 为了解决上述问题，根据本发明的另一个方面，提供了一种基于增强现实技术的 地理信息显示装置，包括：
[0032] 坐标建立模块，用于建立手机三维坐标系；
[0033] 坐标映射模块，用于将手机和待显示地物的经炜度坐标映射到手机三维坐标系 中；
[0034] 旋转矩阵模块，用于根三维坐标系中的手机坐标和地物坐标生成用于旋转地物标 签的旋转矩阵；
[0035] 标签绘制模块，用于绘制地物标签并利用所述旋转矩阵旋转地物标签至地物标签 的平面法线方向指向手机所在位置。
[0036] 优化的，上述的一种基于增强现实技术的地理信息显示装置，
[0037] 旋转矩阵模块进一步包括以下单元：
[0038] 地物距离计算单元，基于下式计算地物A与手机C的距离L，
[0039]
[0040] 式中，（Ax,Ay)和（Cx,Cy)分别为地物A和手机C在手机三维坐标系中的坐标；
[0041] 旋转矩阵构造单元，基于距离L以及地物A与手机C的坐标构造旋转矩阵R_A如 下：
[0042]
[0043] 并且，所述标签绘制模块进一步包括以下单元：
[0044] 绘制矩阵构造单元，用于根据旋转矩阵R_A构造供OpenGL绘制函数使用的绘制矩 阵D;
[0045] 地物标签绘制单元，用于调用OpenGL的绘制函数利用绘制矩阵D在手机上绘制地 物标签。
[0046] 因此，本发明具有如下优点：
[0047] 1.信息显示更加直观便捷，利用增强现实的数据展示优势，地理信息可以直接叠 加到现实场景中，使用户更直观的获得信息；
[0048] 2.信息显示内容更加丰富多样，利用增强现实技术，在屏幕上根据地物的位置坐 标直接在虚拟三维空间中准确绘制出地物标签，用户可以直接通过标签的位置判断地物的 方向和距离。
【附图说明】
[0049] 附图1是未进行旋转时的地物标签示意图；
[0050] 附图2是旋转后的地物标签示意图；
[0051] 附图3是地物标签旋转角度示意图；
[0052] 附图4是竖屏时的地物标签示意图；
[0053] 附图5是横屏时的地物标签示意图；
[0054] 附图6是本发明的传感器坐标采集功能界面图；
[0055] 附图7是直角坐标系中的方位角和距离示意图；
[0056] 附图8是直角坐标系中的多个目标点的坐标时的方位角和距离示意图；
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