地理定位虚拟环境的表示方法及移动设备的制造方法
【专利说明】地理定位虚拟环境的表示方法及移动设备
[0001] 本发明的目的是表示高质量矢量和纹理图形环境，包括，作为表示的基础，视频采 集及矢量格式的图像和图形排序，由实施所述方法的移动设备的图像采集装置实现。此外， 该一目的是通过将所述矢量图形环境置于预定地理位置中并使该表示依赖于移动设备的 真实地理定位执行。
[0002] 因此，本发明通过GPS技术、AGPS技术、WIFI技术、ISSP技术、巧螺仪、加速度计或 任何其他等效装置结合了设及虚拟现实（VR)、增强现实（AR)和地理定位的技术领域。
【背景技术】
[0003] 必须理解的是，虚拟现实和增强现实自从出现后便几乎是紧密相关。1950年， Modon化ilig写到"体验剧场"，"体验剧场"可能W生动的方式伴有所有感官，在屏幕上将 观看者和活动集成为一体。他于1962年构建了一个称为Sensorama的维形和允许通过其 感官（视觉、嗅觉、触觉和听觉）增强观看者体验的五个短片。
[0004] 1968年，IvanSutherland在BobSproull的帮助下构建了被普遍认为是第一个 头戴式虚拟现实和增强现实显示器（HMD)。就用户界面和现实主义而言，它是很原始的，用 户使用的HMD体积非常大且沉重，W致必须悬挂在天花板上，并且制作虚拟环境的图形是 简单的"金属丝模型"。在20世纪80年代末，JaronLanier因使虚拟该个名词现实一举成 名，他的公司当时创造了第一副虚拟现实手套和眼睛。
[0005] 1992年，名为TomCaudell的研究员第一次提出增强现实该一名称。Caudell受 雇于该家公司，负责找到工人使用的布线板的替代品。他提出了通用现实板上的专用眼镜 和虚拟板该一概念。该让他产生了 "增强"用户现实感的想法。
[0006] 增强现实正处于最初的发展阶段并在一些领域成功实施，不过预计该种产品很快 将大规模地出现在大众市场上。增强现实的基本思想是，实时地将图形、音频等叠加到现实 环境上。虽然电视台几十年来一直致力于此，但他们用的是不随摄影机运动而调整的静止 图像。
[0007] 增强现实远优于电视上使用的，虽然增强现实的初始版本当前正在电视体育赛事 中播放用于在屏幕上播出重要信息（例如赛车手的姓名）、有争议比赛的重播或主要用于 显示广告。该些系统只显示来自一个观察点的图形。
[000引增强现实发展中的一个要点是运动跟踪系统。从一开始到现在，增强现实由摄像 机视场内标记或标记矢量支持，W致计算机有一个在其上重叠图像的参考点。该些标记由 用户预先定义，可为视场内每个要叠加图像的专用象形图、简单的形状（例如画框）或仅仅 是纹理。
[0009] 现在的计算系统与上述的相比智能得多，并且能对简单的形状进行重组，例如地 板、椅子、桌子、简单的几何形状（例如桌子上的手机）或甚至人体，跟踪系统能捕捉，例如， 握紧的拳头并向其添加虚拟的花朵或激光军刀。
[0010] 移动技术基本上彻底改变了增强现实的使用和需要。上一代移动设备的能力远远 超过了W前的描述并使标记的地理定位成为可能，从而使增强现实和虚拟现实有了新的解 释。
[0011] 自从智能移动设备的出现和世界上大多数人因制造成本的降低和电话运营公司 的支持都能用上该种设备，增强现实的使用便发生了很大变化。
[0012] 现今，该些设备的增强现实潜力尚未充分开发，因为增强现实仅限于为它们开发 的一些游戏、简单地理定位信息（小图标或标记）的重叠和上一代GI^S导航仪（例如先锋 Cyber化vi⑥）。
[001引该些即用型增强现实提供商，例如（Qualcomm?高通的）Vuforia⑥或GNU/GPL领域的DART?,和作为支付提供商的ANDAR?或ARmedia?毫无例外地全都使用公用增 强现实库，例如OpenCv、ARToo化it或Atomic。
[0014] 基于GI^S位置数据的几乎所有导航仪此外还表示现实地理定位环境中的虚拟要 素，它们使用球形墨卡托公式建立固定大小的网格并将定位的点定位在该些坐标网格上 (W图像或矢量格式表示）。该些系统设及从地理坐标网格提供商实时下载数据和使用其 定位算法，由于要实时地使用很多内存和进程资源，该些要素的下载和表示大大地降低了 性能。
[0015] 最近有一些应用使用上述技术来表示真实环境中的虚拟要素，例如：
[0016] -Layar?(ht1:p://www. layar. com);集中于表不图标和指不社交网络中个人 主页位置或商店、博物馆等预定位置的小矢量对象。Layar使用GoogleMaps?谷歌地图地 理定位系统和VufOiMa?据供的增强现实技术。
[0017] -ARme.dia⑩（ht化://www.armedia.it);该增强现实提供商表示预定位置处的 建筑物或旧建造物等复杂的矢量对象，但其表示质量与本发明提供的相比很差；它还使用 GoogleMaps?谷歌地图技术进行要素的地理定位。
[001引在所有所述技术和应用中，移动设备的硬件资源消耗均很高；若图像采集装置的 使用与移动设备中Gl^s装置启用和中间复杂度的虚拟场景表示结合，性能呈指数降低。
[0019] 本发明的一个实用目的是，获得一种能适应于参考框架中的任何移动设备的特性 和特征来显示地理定位和高分辨率增强现实/虚拟现实，而不会降低移动设备性能的技术 环境。
[0020] 专利文件US2012293546描述了一种基于多个外部信号的地理定位系统和根据集 成无线电和/或声信号的物理标记表示增强现实的系统。它与本发明系统在位置计算类型 和表示增强现实所用标记的类型方面的差别是清楚定义的。本发明系统不使用基于球形墨 卡托式坐标网格的位置计算法，也不使用物理标记表示增强现实。
[0021] 专利文件US2012268493设及用由一个或多个物理标记绘制的矢量图形表示增强 现实并提出了节省设备硬件资源的解决方案。与本发明系统的差别是清楚定义的。本发明 系统不使用物理标记表示增强现实，本发明提出的性能改进专用于确定框架内所有设备， 而不是单个设备。
[002引PCT专利申请W0 03/102893描述了移动设备的地理定位可通过基于替代通信网 络的方法确定。它与本发明系统的差别是清楚的，本发明提出的位置计算类型基于W坐标 网格为基础的位置计算法。本发明系统不使用基于球形墨卡托式坐标网格的位置计算法。 [0023] 专利文件W0 2008/085443使用在捜索中通过射频发射器和接收器进行地理定位 的方法w提高地理定位精确度。它与本发明系统的差别是清楚的，本发明提出的位置计算 类型基于W坐标网格为基础的位置计算法。本发明系统不使用基于球形墨卡托式坐标网格 的位置计算法。
[0024] 最后，专利文件US2012/0296564建立一个基于增强现实的广告内容导向和定位 系统及通过射频或光学传感器等物理标记进行表示的方法。它与本发明系统在位置计算类 型和表示增强现实所用标记的类型方面的差别是清楚定义的。本发明系统不使用基于球形 墨卡托式坐标网格的位置计算法，也不使用物理标记表示增强现实。
[0025] 因此，本发明要解决的技术问题就是，获得一种能适应于任何移动电话的特性和 特征来显示地理定位和高分辨率增强现实/虚拟现实，而不会降低移动设备性能的技术环 境。
【发明内容】
[0026] 本发明的目的基于矢量图形环境的表示，包括，作为表示的基础，视频采集及矢量 格式的图像和图形排序，由实施所述方法的移动设备的图像采集装置实现。此外，该一目的 是通过将所述矢量图形环境置于预定地理位置中并使该表示依赖于移动设备的真实地理 定位执行。达到该目标与达到其他两个目标相配：
[0027] i)移动设备不使用其他方提供的资源进行地理定位，例如：
[002引a.GPS导航提供商；
[0029] b.地图和GPS标记提供商；
[0030] C.GPS导航网格提供商；
[0031] 所有该些均不接到互联网式数据网络下载或直接使用上述资源。该系统使得能够 通过移动设备提供的硬件（HW)的触摸屏或通信接口与表示的矢量图形直接交互。通过该 些交互，使得能实现矢量图形环境的虚拟导航和直接作用于其构成要素。
[0032] ii)用移动设备提供的可能的最佳质量W实时运行时间表示纹理矢量图形。
[0033] 通过下面描述的一组进程，所述系统允许对表示的矢量图形的质量进行管理，使 质量依赖于移动设备提供的能力和特性，从而获得可能的最佳质量，而不影响图形表示或 系统进程的流畅性。
[0034] 该组进程进而包括用于解决虚拟环境中基本显示问题及其与现实环境同步的步 骤，例如：
[0035] a)根据表示的现实环境对表示的矢量图形进行缩放。
[0036] b)根据与其在现实环境中地理定位的现实同步距离来减少表示的矢量图形的不 自然运动。
[0037] 如现有技术水平中所述，基于GI^S定位的几乎所有导航仪使用球形墨卡托公式建 立固定大小的网格并将定位的点定位在该些坐标网格上（W图像或矢量格式表示）。该些 系统包括从地理坐标网格提供商实时下载数据和使用其定位算法。该些要素的下载和表示 降低了移动设备的性能。
[003引前述每一种技术和进程，例如Vuforia風或ARme.dia?据供的增强现实技术和 GoogleMaps⑥谷歌地图或0SM(开源地图）的地理定位技术，在参考框架内的所有移动设 备中起作用，但是是W单独的方式进行。准确地说，两个或多个系统组合对于移动设备能否 正确地进行数据处理是最大的问题。
[0039] 通过互联网下载数据进行表示W及提供数据的实际表示设及一段必要的等待时 间，等待时间由移动设备中接收和表示质量决定。
[0040] 加入GI^S要素后台进程后，等待在