一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统。
【背景技术】
[0002]目前，记录实体环境中的资产实体的方法主要有两类，一类为采用数字成像手段记录的各种静态实景影像或动态实景影像数据，另一类则为以文字等抽象描述方法记录的资产实体的信息。
[0003]两种手段各有利弊，实景影像手段可完整还原视觉信息，但无法展示资产实体、逻辑区域等实景影像背后的信息，且多个二维实景影像之间缺少空间关联信息，若要将现场记录的所有实景影像与资产实体的抽象描述信息意义对应标注关联，将需要找到资产实体在所有实景影像中的位置关联关系，当资产实体与实景影像的数量达到一定数量级后，这将是一个复杂而难以准确实施的工作。
[0004]这使得一些要开展与实体环境紧密关联的业务，其信息的整合与直观展示能力受到了限制，如资产管理，快速现场环境信息采集与还原分析、远程监控、实体空间信息分享等应用领域，目前只能将实景影像数据与资产实体数据分离展示，或通过大量人工校准，一一对应标注，一旦资产实体物理位置发生改变，重新处理实景影像及资产实体信息标注的过程就变得复杂，并且其生产效果与效率完全依赖于操作人员的能力，可控性较差，所以这类业务的开展往往工程量浩大，代价高昂，较难普及实施。另外由于难以做到大规模资产实体和实景影像的关联展示，对业务操作人员的知识水平及主观依赖度都较高，系统即使建成，使用成本也很高。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统，其通过将虚拟对象和实景影像对象映射到同一个目标空间中，可以对虚拟对象所对应的实体空间进行增强现实的可视化管理，展示虚拟对象所对应的资产实体在的实体空间中的信息，用户不需要知道虚拟对象所对应的资产实体的绝对空间位置即可对资产实体进行管理，虚拟对象所对应的资产实体的位置登记及变更方便，能够将虚拟对象所对应的资产实体的信息及其所在的实体空间的影像进行统一的管理与展示，通过便于理解的相对空间位置的描述信息，实体空间描述信息等数据，自动化地将虚拟对象所对应的资产实体与实体空间和实景影像对象进行关联展示，避免在实景影像对象上位置标注的繁琐性，重复性及信息变更的管理复杂性等问题，提高相关业务开展的可行性、可管理性和经济性。
[0006]实现上述目的的一种技术方案是:一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统，包括数据管理层、处理计算层和交互展示层；
[0007]所述数据管理层中设有实景影像数据库、实景影像空间描述信息数据库、实体空间描述信息数据库、虚拟对象空间描述信息数据库和虚拟对象数据库，所述交互展示层中设有三维互动展示引擎；
[0008]所述实景影像空间描述信息库中记录有各实景影像对象的空间描述信息，所述虚拟对象空间描述信息库中记录有各虚拟对象的空间描述信息，所述实体空间描述信息库中记录有各实体空间的空间描述信息；
[0009]所述处理计算层预建一个虚拟三维空间，对从所述实景影像空间描述信息数据库、所述虚拟对象空间描述信息数据库，以及所述实体空间描述信息数据库中读取的空间描述信息，进行空间形态的变换计算，放入所述的虚拟三维空间，构建一个供最终展示使用的目标空间；
[0010]所述处理计算层依据任意一个所述虚拟对象在其关联对象中的相对空间位置，得到该虚拟对象在对应的实体空间中相对空间位置，并进而得到该虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置；
[0011]所述处理计算层通过所述虚拟对象的信息和所述目标空间的映射得到虚拟对象的预处理展示数据；通过所述实景影像对象的信息和所述目标空间的映射，得到实景影像对象的预处理展示数据；
[0012]所述三维互动展示引擎设定虚拟对象的预处理展示数据在虚拟对象展示图层上显示，设定实景影像对象的预处理展示数据在实景影像展示图层上进行展示，并将所述虚拟对象展示图层叠加到所述实景影像展示图层之上，进行展示。
[0013]进一步的，所述处理计算层中设有:
[0014]用于从所述实景影像空间描述信息数据库、实体空间描述信息数据库、虚拟对象空间描述信息数据库中读取空间描述信息并进行数据格式转换的空间描述信息读取模块；
[0015]预建所述虚拟三维空间，并对所述空间描述信息读取模块读取的空间描述信息进行空间位置计算与空间形态变换构建所述目标空间，并根据任意一个所述虚拟对象在其关联对象中的相对空间位置，最终得到该虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置的空间信息计算模块；
[0016]用于从所述虚拟对象数据库中读取所述虚拟对象的信息，并将其处理为虚拟对象的标准化信息的虚拟对象信息读取模块；
[0017]用于从所述实景影像数据库中读取所述实景影像对象的信息，并将其处理为实景影像对象的标准化信息的实景读取模块；
[0018]用于从所述空间变换信息调用中间件中调用所述目标空间的相关空间描述信息，并读取所述虚拟对象的标准化信息，并根据所述目标空间的相关空间描述信息对所述虚拟对象的标准化信息进行几何变换，从而使所述虚拟对象映射到所述目标空间中的对应位置，以形成虚拟对象的预处理展示数据的虚拟对象空间展示模块；
[0019]用于从所述空间变换信息调用中间件中调用所述目标空间的相关空间描述信息，并读取所述实景影像对象的标准化信息，并根据所述目标空间的相关空间描述信息对所述实景影像对象的标准化信息进行几何变换，从而使所述实景影像对象映射到所述目标空间中的对应位置，以形成实景影像对象的预处理展示数据的实景空间展示模块。
[0020]再进一步的，所述空间变换信息调用中间件中还设有空间变换算法库，所述空间信息计算模块在对所述虚拟对象、所述实景影像对象以及所述实体空间进行空间形态变换，确定所述虚拟对象和所述实景影像在所述虚拟三维空间中的位置并构建所述目标空间后，从所述空间变换算法库中调用相应的空间变换算法，进行空间形态的变换，得到所述虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置及空间形态数据。
[0021]更进一步的，所述空间变换算法库中的空间变换算法包括GIS坐标转三维坐标算法，左手/右手三维坐标互转算法，球模型变换算法、镜头透视畸变算法。
[0022]更进一步的，所述空间变换信息调用中间件还设有转换比例尺标定模块，所述转换比例尺标定模块包括用于与所述空间变换算法库进行双向通信，计算设定比例尺下，不同空间变换算法下，空间变换的结果，并供所述空间信息计算模块在进行空间变换计算时调用的后台处理模块，以及用于实现空间变换算法选择，比例尺输入数值选择，空间变换算法结果显示，设定比例尺下多种空间变换算法结果对比，以及比例尺输入数值的手工设定的比例尺条件输入与结果展示模块，所述后台处理模块连接比例尺数据库。
[0023]更进一步的，所述空间变换信息调用中间件还设有格式转换与类型判断模块和描述信息关联算法信息库，所述格式转换与类型判断模块判断所述空间描述信息读取模块读取的空间位置描述信息的数据格式，从所述描述信息关联算法信息库调用相应数据格式转换的算法，进行数据格式转换后返还给所述空间描述信息读取模块。
[0024]更进一步的，所述空间变换信息调用中间件中还设有空间信息查询检索模块，用于检索所述目标空间中的虚拟对象或实景影像对象。
[0025]进一步的，所述三维互动展示引擎在所述目标空间所对应的任意一个实景影像对象拍摄点在所述目标空间中的位置，设立虚拟摄像机，并通过在所述虚拟摄像机中设立虚拟视口，将所述虚拟对象展示图层叠加到所述实景影像展示图层之上，并进行渲染和合成展示。
[0026]再进一步的，所述互动展示层中还设有能与所述三维互动展示引擎进行双向通信的用户互动操作接口和第三方调用控制接口，用于接收操作指令，实现所述实现所述实景影像对象、所述实体空间和所述虚拟对象的融合展示，并进行双向互动。
[0027]进一步的，所述数据管理层中，还设有对所述虚拟对象空间描述信息数据库和所述虚拟对象数据库进行编辑和校验的虚拟对象信息编辑模块，对所述实体空间描述信息数据库进行编辑和校验的空间对象编辑模块，以及对所述实景影像数据库和所述实景影像空间描述信息数据库进行编辑和校验的实景影像编辑模块。
[0028]采用了本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统的技术方案，包括数据管理层、处理计算层和交互展示层；所述数据管理层中设有实景影像数据库、实景影像空间描述信息数据库、实体空间描述信息数据库、虚拟对象空间描述信息数据库和虚拟对象数据库，所述交互展示层中设有三维互动展示引擎；所述处理计算层通过对若干个虚拟对象、实景影像对象以及对应实体空间的空间变换在其预建的虚拟三维空间中构建一个目标空间，在所述目标空间内选定一个虚拟对象，得到该虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置；将所述虚拟对象的信息射到所述目标空间内得到虚拟对象的预处理展示数据，将所述实景影像对象的信息映射到所述所目标空间内得到实景影像对象的预处理展示数据，所述三维互动展示引擎将虚拟对象的预处理展示数据叠加到实景影像对象的预处理展示数据之上，进行合成展示。其技术效果是:可以对虚拟对象所对应的资产实体进行可视化管理，展示虚拟对象所对应的资产实体在的实体空间中的相对空间位置和空间形态，用户不需要知道虚拟对象所对应的资产实体的绝对空间位置即可对资产实体进行管理位置登记及变更。
【附图说明】
[0029]图1为本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统的结构示意图。
[0030]图2为本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动