[发明专利]基于增强现实的地理信息指引方法与系统

权利要求书

1.一种基于增强现实的地理信息指引系统，包括：

相机平台，用于安放相机、提供角度信息和视频信息；

角度采集与平台控制单元，用于采集角度、传送平台控制指令和从视频信息中分离帧同步信号；

计算机，用于发送平台控制指令和处理视频数据；

所述相机平台，将采集的实时视频信息传送至计算机和角度采集与平台控制单元；

所述角度采集与平台控制单元，从视频信息中分离帧同步信号，将采集到的角度信息通过串口发送至计算机，并把接收到的平台控制指令传送给相机平台；

所述计算机，将平台控制指令传送至角度采集与平台控制单元，以控制相机平台的转动方向和转动角度。

2.根据权利要求1所述的基于增强现实的地理信息指引系统，其特征是：所述相机平台，由相机、云台和两个绝对光电码盘组成；该云台用来安放相机并且进行0度到360度的旋转运动和正负90度之间的俯仰运动；两个绝对光电码盘分别用来提供旋转角度信息和提供俯仰角度信息。

3.根据权利要求1所述的基于增强现实的地理信息指引系统，其特征是：所述角度采集与平台控制单元，由单片机、串口和同步信号分离芯片组成；该同步信号分离芯片从视频信息中分离出帧同步信号，并将其传给单片机；该单片机以帧同步信号作为角度采集的触发信号并将采集到的角度信息通过串口发送到计算机。

4.一种基于增强现实的地理信息指引方法，包括如下步骤：

(1)求出所有目标空间点的初始投影坐标：

1a)选定旋转角度0度和俯仰角度0度为相机初始位置；旋转角度从0度开始，每隔30度进行一组图像采集，每组三次，分别在俯仰角度为60度、0度、和-60度时采集图像，获取每帧图像对应的旋转角度信息和俯仰角度信息；通过采集36帧图像，覆盖旋转角度0到360度，俯仰角度正负90度之间的空间范围；

1b)对于要找的目标空间点A，在36帧中任选一帧含有目标空间点A的图像，在选定的帧图像上找到目标空间点，并获得目标空间点在此帧中的投影坐标X′，设此帧对应的旋转角度为θ，俯仰角度为η，通过下式求出从初始位置到旋转角度为θ，俯仰角度为η的旋转矩阵R：

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

1c)根据R得出从初始角度到当前角度两帧图像之间的单应性矩阵H：

H＝KRK^-1

式中，K为相机的内参数，该参数包括相机的焦距、主点在像平面上的位置和歪斜因子；

1d)根据单应性矩阵H和目标空间点在此帧中的投影坐标X′，计算出目标空间点A的初始投影坐标X：

X＝H^-1X′；

1e)重复步骤1b)至步骤1d)，求出所有目标空间点的初始投影坐标；

(2)建立目标空间点的初始投影坐标与要叠加到该目标空间点的虚拟地理信息之间的对应关系；

(3)从角度采集与平台控制单元获得到当前角度信息，并根据当前角度信息和目标空间点初始投影坐标，计算目标空间点的当前投影坐标；

(4)获得当前视频帧的高和宽，根据目标空间点当前投影坐标判断它是否在当前视频显示范围内，若不在则放弃此点，若在则进行步骤(5)；

(5)对处在当前视频显示范围内的目标空间点进行虚拟地理信息的叠加，得到含有虚拟地理信息的视频帧；

(6)将含有虚拟地理信息的视频帧输出给显示屏显示。