[發明專利]基于增強現實的地理信息指引方法與系統

有效

• 申請號: 201010154999.7
• 申請日: 2010-04-23
• 公開（公告）號: CN101833896A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 姜光;王劍鋼;姜長龍;吳成柯;王瑞巖;婁中余;崔兆鵬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G09B29/10
• 分類號: G09B29/10;H04N5/232
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于增強現實的地理信息指引系統，包括：

相機平臺，用于安放相機、提供角度信息和視頻信息；

角度采集與平臺控制單元，用于采集角度、傳送平臺控制指令和從視頻信息中分離幀同步信號；

計算機，用于發送平臺控制指令和處理視頻數據；

所述相機平臺，將采集的實時視頻信息傳送至計算機和角度采集與平臺控制單元；

所述角度采集與平臺控制單元，從視頻信息中分離幀同步信號，將采集到的角度信息通過串口發送至計算機，并把接收到的平臺控制指令傳送給相機平臺；

所述計算機，將平臺控制指令傳送至角度采集與平臺控制單元，以控制相機平臺的轉動方向和轉動角度。

2.根據權利要求1所述的基于增強現實的地理信息指引系統，其特征是：所述相機平臺，由相機、云臺和兩個絕對光電碼盤組成；該云臺用來安放相機并且進行0度到360度的旋轉運動和正負90度之間的俯仰運動；兩個絕對光電碼盤分別用來提供旋轉角度信息和提供俯仰角度信息。

3.根據權利要求1所述的基于增強現實的地理信息指引系統，其特征是：所述角度采集與平臺控制單元，由單片機、串口和同步信號分離芯片組成；該同步信號分離芯片從視頻信息中分離出幀同步信號，并將其傳給單片機；該單片機以幀同步信號作為角度采集的觸發信號并將采集到的角度信息通過串口發送到計算機。

4.一種基于增強現實的地理信息指引方法，包括如下步驟：

(1)求出所有目標空間點的初始投影坐標：

1a)選定旋轉角度0度和俯仰角度0度為相機初始位置；旋轉角度從0度開始，每隔30度進行一組圖像采集，每組三次，分別在俯仰角度為60度、0度、和-60度時采集圖像，獲取每幀圖像對應的旋轉角度信息和俯仰角度信息；通過采集36幀圖像，覆蓋旋轉角度0到360度，俯仰角度正負90度之間的空間范圍；

1b)對于要找的目標空間點A，在36幀中任選一幀含有目標空間點A的圖像，在選定的幀圖像上找到目標空間點，并獲得目標空間點在此幀中的投影坐標X′，設此幀對應的旋轉角度為θ，俯仰角度為η，通過下式求出從初始位置到旋轉角度為θ，俯仰角度為η的旋轉矩陣R：

R=cos(θ)0sin(θ)010-sin(θ)0cos(θ)·cos(η)sin(η)0-sin(η)cos(η)0001;]]>

1c)根據R得出從初始角度到當前角度兩幀圖像之間的單應性矩陣H：

H＝KRK^-1

式中，K為相機的內參數，該參數包括相機的焦距、主點在像平面上的位置和歪斜因子；

1d)根據單應性矩陣H和目標空間點在此幀中的投影坐標X′，計算出目標空間點A的初始投影坐標X：

X＝H^-1X′；

1e)重復步驟1b)至步驟1d)，求出所有目標空間點的初始投影坐標；

(2)建立目標空間點的初始投影坐標與要疊加到該目標空間點的虛擬地理信息之間的對應關系；

(3)從角度采集與平臺控制單元獲得到當前角度信息，并根據當前角度信息和目標空間點初始投影坐標，計算目標空間點的當前投影坐標；

(4)獲得當前視頻幀的高和寬，根據目標空間點當前投影坐標判斷它是否在當前視頻顯示范圍內，若不在則放棄此點，若在則進行步驟(5)；

(5)對處在當前視頻顯示范圍內的目標空間點進行虛擬地理信息的疊加，得到含有虛擬地理信息的視頻幀；

(6)將含有虛擬地理信息的視頻幀輸出給顯示屏顯示。