位精度差，射频福射较强，标签可读范围有限，不具有通信能力，不便于整合到其他系 统中；超声波室内定位系统采用反射式测距法，整体定位精度较高，但需要大量的底层硬件 设备，成本较高；藍牙定位系统用于室内时，通过测量信号强度进行定位，最大的优点是设 备体积小，缺点是藍牙设备价格高，在室内复杂环境下系统稳定性较差，易受噪声信号的干 扰。因此，本发明采用IR-UWB进行定位，其系统原理结构图如图2所示（见【附图说明】）。具 体实现时，采用基于信号到达时间（TOA)方法进行位置估计。对于参观者视角的确定，本发 明采用WOOSENSWMC系列高精度Η维电子罗盘。该系列Η维电子罗盘将Η轴磁传感器和Η 轴加速度传感器集成在一起，采用了先进的算法对软磁干扰与硬磁干扰进行校正，提供精 确的方位信息，其特征是低功耗、高性能、高精度、倾角补偿、软磁与硬磁补偿。
[0018] 5.虚拟场景生成模块
[0019] 本发明的技术方案中，根据获得的位置和姿态信息，结合展品信息数据库，从虚拟 模型库中调出当前位置和视角所需要的虚拟对象，利用注册信息对其进行坐标和投影变 换，结合环境的光照信息对模型进行道染，之后根据采用的头盎显示器的透视形式，生成适 合用户的虚拟场景。
[0020] 6.虚实融合模块
[0021] 本发明的技术方案中，首先获得真实环境图像，然后根据虚拟对象的注册信息，对 虚拟对象进行坐标变换和道染后，采用图像融合技术将其与真实场景图像叠加，实现虚实 融合，必要时添加相关文字、声音等增强信息，分左、右视点对图像进行取样，提供给头盎显 示器，形成具有沉浸感的立体增强现实图像。
[0022] 7.数据融合模块及展品信息数据库
[0023] 本发明的技术方案中，将来自展品图片矩特征数据、位置数据、姿态测量数据W及 展品相关信息（文字说明、相关Η维模型、相关图片）按照如下结构进行组织，并存入展品 信息数据库。各个定位参考点的位置根据参展装备的实际布局情况进行设置后是固定不变 的。本发明分别基于图3和图4结构建立两个数据库表，该数据库的设计采用开放式架构， 提供用户交互界面，允许用户进行增、删、改等操作。
[0024] 与现有技术相比，本发明首次将IR-UWB技术应用于增强现实的Η维注册，结合图 像矩表征和Η维电子罗盘视角测定，具有定位精度高、结构简单、成本低、不依赖标志物、实 时性强等优点。
【附图说明】
[00巧]图1为装备展示导览系统原理结构图。
[0026] 图2为IR-UWB定位系统原理结构图。
[0027] 图3为"定位参考点-视角-矩"数据库表结构。
[002引图4为某展品对象η的相关信息。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图，对本发明进行详细说明：
[0030] 第一阶段：展品信息库构建
[0031] 1.计算第i个参考点中第j个视角对应的各个展品对象的矩特征
[0032] 根据参展装备实际布局情况，首先选择确定m个位置坐标已知的观察参考点，在 每个观察参考点RPi(i= 1，2, ...m)处，再选择确定η个视角坐标已知的视角VA,(j= 1， 2,...η)，其中视角坐标由Η维电子罗盘测得。然后利用下列中必矩计算公式求出第i个观 察参考点中第j个视角对应的各个展品对象的矩特征。
[0033] 矩特征由二阶和Η阶中必矩的线性组合构成，表达式如下：
[0034] 数字图像f (X，y)的p+q阶矩的定义为：
η 0 3) ]-( ^30-3 η 12) ( ^21+ η〇3) [3 ( Π30+ η 12) - ( ^21+ η03)] (10)
[004引2.建立展品信息库
[0050] 编辑制作展品对象的相关文字说明、Η维模型及图片，按照图3所示的数据库表 结构和图4所示的展品对象η的相关信息组成构建展品信息数据库。本发明采用嵌入式数 据库服QLDB，W适合硬件资源有限的可穿戴计算机，HSQLDB是一个开放源代码的JAVA数据 库，其具有标准的S化语法和JAVA接口，它可W自由使用和分发，非常简洁和快速的，有服 务器和In-Process两种模式。本发明采用In-Process模式，在送种模式下，数据库引擎作 为应用程序的一部分在同一个JVM中运行，因为数据不用转换和通过网络的传送而使速度 更快。
[0051] 第二阶段；实时在线导览
[0052] 当参观者进入展区后，首先采用基于T0A的IR-UWB测距技术和W00SENSWMC系列 高精度Η维电子罗盘进行参观者位置估计和视角确定。图2给出了IR-UWB定位系统原理结 构图，各定位参考点为位置已知的IR-UWB收发设备，通过频率锁定共有一个参考时钟，即 保持时钟同步。移动目标节点为需要进行位置估计的参观者位置，参观者身上带有IR-UWB 柄签。
[0053] 1.参观者位置估计
[0054] 过程如下：
[0055] (1H。时刻，可穿戴计算机选定系统中的N个定位参考点进行特定的定位任务，由 其中某定位参考点发送包含目标节点ID的IR-UWB定位命令信号。
[0056] (2)在所有目标节点中，仅有能够满足ID匹配的IR-UWB移动目标节点（参观者） 进行IR-UWB信号的反射。被选定的N个定位参考点同时进行反射信号的接收与检测，并将 检测到的相关数据（即移动目标发射信号到达各个定位参考点的时间，T0A数据）送入可 穿戴计算机。
[0057] (3)可穿戴计算机根据各个定位参考点所测量到的T0A数据，采用化an算法进行 位置估计，目标节点与第i个参考结点之间的距离如下：
[006引令表示目标结点到参考结点i和参考结点1的距离差，则：
[0063]
[0064] 其中C为电波传播速率，巧巧分别是参考结点i和参考结点1检测到的T0A值。 对该非线性方程组进行线性化处理之后，可得W下公式：
[0065]
(巧）
[0066] 通过下式获得化的值：
[0067]
(16)
[006引将式（16)带入式（15)得出目标结点的估计位置，如式（17):
[0069]
(17)
[0070] 其中，％ =拓=扣+妃）-片f+巧芯样就得到了具有唯一解的目标结点位 置。
[0071] 2.参观者头部视角信息获取
[0072] 对于参观者头部视角的确定，本发明采用W00SENSWMC系列高精度Η维电子罗盘。 首先初始化电子罗盘端口，然后打开端口并开启计时器，定时接收读取到的数据，处理满足 条件的字符串并解算出姿态信息，所提取的电子罗盘信息为俯仰角、横滚角、磁北偏角。
[007引3.图像矩匹配
[0074] 获取参观者的当前位置和视角之后，采用最近邻算法（ΝΝ)计算出展品信息数据 库中与参观者当前位置最为接近的观察参考点位置坐标（RPy，RPy)，继而再求出展品信息数 据库中在（RPy，RPy)坐标下与参观者当前视角最为接近的观察参考点视角坐标（RPJ。与 此同时，提取当前视频顿中对应展品的矩特征，在上一步得到的检索范围内进行当前视频 顿展品图像矩和检索范围内的图像矩之间的匹配计算，匹配采用基于欧氏距离的方法，具 体过程如下：
[007引设G，S为7维空间的两点，其中点G=(gi，g2,……折）表示当前视频顿图像的7个不变矩，点S= (Si，S2,……S7)表示检索范围内某图像的7个不变矩，采用下列公式计 算二者之间的欧式距离作为其匹配度测度：
[0076]
(18)
[0077] 邸值越低，表示二者越匹配，邸值最小者即为展品信息库中与当前视频顿图像所 对应的展品，调出该展品对象对应的相关Η维模型、文字说明、图片等。
[007引4.矩阵变换