[发明专利]基于手机用手绘地图照片实现导游的系统和方法

说明书

本发明是一种在手机GPS定位和保持基本地理关系的手绘地图照片之上实现粗粒度定位的导游系统和方法，其基本原理是在景区、园区、小区等小尺度上，假定照片地图由墨卡托投影制式地图的网格组成，通过参考点建立网格地图正北坐标系后，建立照片像素坐标与大地坐标的映射关系，从而实现GPS信号在照片地图上的定位。其基本步骤是1.手机正面拍照或网络搜寻取得当前区域的手绘地图2.通过参考点动态划分网格3在网格图片上建立正北照片导航坐标系4.通过照片导航坐标系与墨卡托坐标系的比例关系，最终实现照片像素坐标与GPS大地坐标的映射关系5.通过后端支持或用户自定义路线，拟合手机GPS后实现粗粒度的导游，并基于偏差修正网格，从而得到良好的导游体验。

技术领域：

本发明涉及手绘地图定位技术领域，特别是基于手机正面拍照或网络搜寻取得当前区域的手绘地图之上结合手机GPS定位的导游系统和方法。

背景技术：

电子地图导航技术在日常生活中应用十分普及，但是电子地图主要适用于城市主干道的导航需要，而对于面积较大的景区、园区、小区等内部道路的导游则是基本空白。一般这些面积较大的景区、园区、小区都会在入口及主要要点设立手绘导览图，然而，对于大部分人来说，要将导览图与自身所处方位联系起来，并能结合导览图完成区内导游是十分困难的。尽管有些景区会通过二维码提供定制的区内电子导航，但显然这只是很小的一部分景区，至于面积较大的园区、小区则是决不会有这样的服务。因此，能够直接基于手机以及拍照取得的照片进行定位导游将给人们带来极大的帮助，具有十分广阔的应用前景。

然而，现有技术基本上聚焦于不规则手绘地图上的定位，他们假定地图的正北方位、绘制制式等都是现成符合要求的，而且地图是整体比例变形的，因此，对于将一张手拍照片直接作为导航地图使用的技术基本无人涉及。

此外，不规则手绘地图的定位技术主要有：一种是将手绘地图与电子地图设定到同一比例尺，并基于几何关系进行重合，从而实现定位的方法(如参考专利文献CN201810606710)；一种是基于大量的现有参考数据，通过定位训练实现强制拟合，并通过训练结果来输出定位结果的方法(如参考专利文献CN201210279018)。现有技术主要基于训练或标准配对实现地图定位，对于专业景区制作电子地图是有价值的，但对于普遍用户进入景区、园区、小区的即时性的导游需求是不够的。

普通用户进入一个未知区域，且电子地图无法提供帮助时，通常手机GPS和拍照功能都还是正常的，而一般在入口或要点地点，景区管理人员都会设立导览图，现在的人们一般会拍照留存并确定当前定位，但是走一段路之后还是会陷入迷途之中，直到下一个要点出现或得到他人帮助。如果能够基于现有条件(手机GPS、手拍地图、参考要点)即可实现导游(甚至可以没有手机信号、没有电子地图等)，这将给用户带来良好的体验，也符合大部分不做攻略的人们需求。

本发明的主要目的是对普遍用户进入电子地图中内部道路不明的景区、园区、小区，但能够从入口或要点拍照取得导览图的即时性导游需求提出解决方案，为攻略准备不足的普通用户提供仅通过手机GPS信号和手拍地图的粗粒度导游帮助。

发明内容：

1.手拍照片导游的技术原理

地图绘制方式有很多种，比如高斯投影、墨卡托投影、勃兰特投影等，我们日常所使用的地图以及电子地图都是基于或可假定为墨卡托投影绘制。基于墨卡托投影原理，所有不同比例尺的地图都是同一区域的不同平行面，因此，任意两点的线段在不同比例尺地图上具有相同的比例关系，故而通过指定两个参考点在墨卡托坐标系的距离和正北照片导航坐标系的距离即可计算出该比例参数。由于坐标系平行变换、对称变换、旋转变换不会改变两点间距，因此，正北照片导航坐标系的两点距离等于图片像素坐标系的两点距离，比例参数等于图片像素坐标系的两点距离与墨卡托坐标系的两点距离的比值。

由此，手机GPS信号(大地经纬坐标)可以转换为墨卡托坐标，通过比例关系可以计算出正北导航坐标，只要实现正北照片导航坐标系与图片像素坐标系的转换即可实现大地经纬坐标系与图片像素坐标系的一一对应关系，实现点在两种坐标系下的相互转换。