CN106846388B - 影像地图配准方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种影像地图配准方法，包括：根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图，并根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件，将裁剪后的影像地图作为第一图层；根据制图范围裁剪存储的路网和景点地图，将裁剪后的路网和景点地图作为第二图层；叠加第一图层和第二图层，并根据存储的实景照片的三维模型调整叠加后的第一图层和第二图层，以制作导览图；按照制图范围导出导览图，并存储导出的导览图为tiff文件，其中，tiff文件与tfw文件同名存储在同一路径，实现坐标配准。本发明还提出了一种影像地图配准系统。该影像地图配准方法及系统，可以提高影像地图地理坐标配准的精准度。

Description

影像地图配准方法及系统

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及影像地图配准方法及系统。

背景技术

目前，在景区、展会以及博物馆等地方采用的导览服务大多为人工导览方式和指示导览方式两大类。其中，人工导览方式大多是由导游给团队讲解，但由于导游使用扩音器进行讲述，在很多热门景点会有多个团队，扩音器之间会产生干扰，影响讲解效果；指示导览大多是由入口地标、总导览图、干道导向牌架、步道导向牌、场所指向牌、人文解说牌、景观解说牌、警示牌、交通指示牌等为游客提供指引、讲解、引导等服务，从而方便游客的游览。容易发现，这两种导览的方式仍不够便捷智能，尤其在游客需要查找路线时这种问题显得尤为突出，于是，自助导览应运而生。

自助导览是指借助设置在手机、ipad等智能终端的导览APP或导览平台，如微信导览、导览网站等为用户提供指引、讲解、引导等服务。其中，导览APP或导览平台中包括景区、展会或博物馆的导览图，从而制作导览图时影像地图的地理坐标配准的精准度直接决定了导览效果。然后，现有影像地图地理坐标配准的精准度不高。

发明内容

本发明正是基于上述问题，提出了影像地图配准方法及系统，可以提高影像地图地理坐标配准的精准度。

有鉴于此，本发明的一方面提出了一种影像地图配准方法，包括：

根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图，并根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件，其中，裁剪后的影像地图为第一图层；

根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图，其中，裁剪后的路网和景点地图为第二图层；

叠加所述第一图层和所述第二图层，并根据存储的实景照片的三维模型调整叠加后的第一图层和第二图层，以制作导览图；

按照所述制图范围导出所述导览图，并存储导出的导览图为tiff文件，其中，所述tiff文件与所述tfw文件同名存储在同一路径，实现坐标配准。

进一步地，所述“根据设定的制图范围裁剪存储的景区的影像地图”包括：

根据设定的制图范围，在带有坐标信息的影像地图中选定多个边界点，并获取每一边界点的坐标值；

根据所述边界点的坐标值建立一范围框，并使用所述范围框裁剪所述影像地图，生成所述第一图层。

进一步地，所述“根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图”包括：

加载路网和景点地图，并转换存储的路网和景点地图为栅格数据；

用所述范围框裁剪转换后的所述路网和景点地图，生成所述第二图层；其中，在所述第二图层中路网为第一显示色，所述景点数据为第二显示色，所述范围框内除所述路网和景点地图以外的部分为第三显示色。

进一步地，所述“叠加所述第一图层和所述第二图层”包括：

在所述第二图层中删除所述第三显示色；

叠加所述第一图层和删除所述第三显示色后的第二图层。

进一步地，所述“根据存储的实景照片的三维模型设置叠加后的影像地图、路网和景点地图，以制作导览图”包括：

根据拍摄的实景照片建立三维模型；

根据该三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的显示视角，和/或设置所述第一图层或所述第二图层的亮度参数；或

根据该三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的景深，使得所述第一图层或所述第二图层具有立体效果；

渲染生成所述导览图。

本发明另一方面提供了一种影像地图配准系统，包括：

第一裁剪模块，用于根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图，并根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件，其中，裁剪后的影像地图为第一图层；

第二裁剪模块，用于根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图，其中，裁剪后的路网和景点地图为第二图层；

图层叠加模块，用于叠加所述第一图层和所述第二图层，并根据存储的实景照片的三维模型调整叠加后的第一图层和第二图层，以制作导览图；

配准模块，用于按照所述制图范围导出所述导览图，并存储导出的导览图为tiff文件，其中，所述tiff文件与所述tfw文件同名存储在同一路径，实现坐标配准。

进一步地，所述第一裁剪模块包括：

范围设定单元，用于根据设定的制图范围，在带有坐标信息的影像地图中选定多个边界点，并获取每一边界点的坐标值；

影像裁剪单元，用于根据所述边界点的坐标值建立一范围框，并使用所述范围框裁剪所述影像地图，生成所述第一图层。

进一步地，所述第二裁剪模块包括：

转换单元，用于加载路网和景点地图，并转换存储的路网和景点地图为栅格数据；

路网/景点裁剪单元，用于用所述范围框裁剪转换后的所述路网和景点地图，生成所述第二图层；其中，在所述第二图层中路网为第一显示色，所述景点数据为第二显示色，所述范围框内除所述路网和景点地图以外的部分为第三显示色。

进一步地，所述图层叠加模块包括：

删除单元，用于在所述第二图层中删除所述第三显示色；

叠加单元，用于叠加所述第一图层和删除所述第三显示色后的第二图层。

进一步地，所述图层叠加模块包括：

建模单元，用于根据拍摄的实景照片建立三维模型；

设置单元，用于根据该三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的显示视角，和/或设置所述第一图层或所述第二图层的亮度参数；或

所述设置单元，还用于根据该三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的景深，使得所述第一图层或所述第二图层具有立体效果；

渲染单元，用于渲染生成所述导览图。

本发明提供的影像地图配准方法及系统，初始通过在景区的影像地图中限定制图范围确定景区的坐标信息，生成坐标文件，后面路网和景点的裁剪，图层的叠加及导览图的导出等所有操作均是在改范围内实现，这样最终的导览图和裁剪后的影像地图具有同一尺寸大小，从而可以直接使用首次导出的坐标文件即可，避免了传统地图配准方式中改变地图尺寸后重新赋予坐标信息对配准精度的减损，实现对影像地图的快捷有效的高精度配准。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的影像地图配准方法的流程示意图；

图2示出了图1所示的影像地图配准方法的第二图层的示意图；

图3示出了本发明实施例提供的影像地图配准系统的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-影像地图配准系统；10-第一裁剪模块；20-第二裁剪模块；30-图层叠加模块；40-配准模块；1-路网；2-景点；3-背景。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对影像地图配准方法及系统进行更清楚、完整地描述。附图中给出了影像地图配准方法及系统的优选实施例。影像地图配准方法及系统可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

图1示出了本发明实施例提供的影像地图配准方法的流程示意图。

如图1所示，本发明实施例提供的影像地图配准方法，包括：

步骤S1，根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图，并根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件，将裁剪后的影像地图作为第一图层。

具体地，在Global Mapper或Arcgis等地图绘制软件中打开用于制作导览图的影像地图。所述影像地图是一种带有地面遥感影像的地图，是利用航空像片或卫星遥感影像，通过几何纠正、投影变换和比例尺归化，运用一定的地图符号、注记，直接反映制图对象地理特征及空间分布的地图，是带有坐标信息的栅格地图。栅格地图是由多个像素排列构成，像素为构成栅格地图的最小单元。通常，栅格地图经放大会发现栅格地图的连续色调其实是由许多色小方点组成，每一小方点就是一个像素。栅格地图的实地尺寸＝影像地图包含的像素*影像分辨率。其中，所述影像分辨率为单个像素的实地尺寸。

本实施例中，所述制图范围是指根据景区中景点及路网的分布划定的导览边界，可以理解，所有的景点及路网分布在该制图范围内部。本申请文件下文对所有基础数据，即影像地图、路网和景点地图的操作均是在该制图范围内，具体请参阅以下步骤。根据设定的制图范围，在带有坐标信息的影像地图中选定多个边界点，并获取每一边界点的坐标值。所述坐标值为经纬度坐标。

进一步地，根据所述边界点的坐标值建立一范围框。本实施例中，所述范围框为在确定四个边界点的经纬度坐标后建立的一矩形框，当然，所述范围框还可以为其他形状，这里不做限制。使用所述范围框裁剪所述影像地图，生成所述第一图层。

进一步地，根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件。所述tfw文件是关于影像地图坐标信息的ASCII文本文件，定义了影像象素坐标与实际地理坐标的仿射关系。所述tfw文件包括六项参数：A(X方向上的象素分辨率)、D(平移系数)、B(旋转系数)、E(Y方向上的象素分辨率)、C(栅格地图左上角象素中心X坐标)、F(栅格地图左上角象素中心Y坐标)。根据裁剪后的影像地图中的坐标信息，计算获取tfw文件的各项参数。基本原理为：x'＝Ax+By+C；y'＝Dx+Ey+F。其中：x'＝象素对应的地理X坐标；y'＝象素对应的地理Y坐标；x＝象素坐标[列号]；y＝象素坐标[行号]。

步骤S2，根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图，将裁剪后的路网和景点地图作为第二图层。

具体地，在Global Mapper或Arcgis等地图绘制软件中加载路网和景点地图，并转换存储的路网和景点地图为栅格数据。其中，路网是指景区范围内由不同功能、等级、区位的道路，以一定的密度和适当的形式组织的网络结构。景点包括景点的经纬度坐标和名称等数据。可以理解，客户提供的路网和景点地图通常为矢量数据，只有在转换为栅格数据才能够对路网和景点地图进行裁剪。所述矢量数据是指在直角坐标系中，用X、Y坐标表示地图图形或地理实体的位置和形状的数据；而所述栅格数据是指将空间分割成有规律的网格，每一个网格称为一个单元，即像素，并在各单元上赋予相应的属性值来表示实体的一种数据形式。每一个单元的位置由它的行列号定义，所表示的实体位置隐含在栅格行列位置中，数据组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性或指向其属性的指针。

进一步地，用所述范围框裁剪转换后的所述路网和景点地图，从而保证所述路网和景点地图与影像地图均在同一制图范围内。裁剪后的所述路网和景点地图即为第二图层。请一并参阅图2所示，在所述第二图层中路网1为第一显示色，所述景点数据2为第二显示色，所述范围框内除所述路网和景点地图以外的其他部分，以下简称“背景”3为第三显示色。本实施例中，背景3对应的第三显示色默认为白色。可以理解，第一显示色、第二显示色和第三显示色均可以根据用户喜好自由设置，这里不做限制。

步骤S3，叠加所述第一图层和所述第二图层，并根据存储的实景照片的三维模型调整叠加后的第一图层和第二图层，以制作导览图。

具体地，在所述第二图层中删除所述第三显示色后，叠加所述第一图层和所述第二图层，从而生成带有路网和景点的数据的影像地图。值得注意的是，第一图层和第二图层的尺寸大小一致，即均在制图范围内，所以可以直接进行叠加。此外，在实际图像处理过程，影像通常需要置于数据的最底层，以避免对矢量数据的遮盖，因此第一图层位于第二图层下方。删除第二图层中的第三显示色是为了避免第二图层中带有颜色的背景3将第一图层部分遮挡，使得第一图层部分内容无法显示。

需要说明的是，导览图的构建需要景区三维的空间数据和影像地图，而通过影像地图仅可以获取景区的二维空间数据，并不具备景区的三维几何数据和纹理特征，从而应当通过移动测量等技术拍摄景区的实景照片，并根据所述实景照片建立三维模型，以获取景区里面的高度等三维信息。

值得注意的是，虽然镶嵌有影像纹理的三维模型使得对于景区的描述摆脱了常规的仅基于二维影像地图的表达方式，但是实际的景区结构较为复杂，即使有真实的影像纹理也不能完全反应景区街景特色，所以应当有效地将影像地图和三维模型联动起来。具体地，根据所述三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的显示视角及亮度参数。本实施例中，设置第一图层和第二图层的显示视角为正对用户，即影像地图、路网和景点地图没有倾斜。所述亮度参数是指照明、颜色、投影等灯光参数。

优选地，另一实施例中，分别获取第一图层和第二图层地景深和/或色彩灰度。根据该三维模型分别调整第一图层和第二图层地景深和/或色彩灰度，使得所述第一图层或所述第二图层具有立体效果。

进一步地，在根据三维模型对叠加后的第一图层和第二图层进行设置后，渲染生成所述导览图。

步骤S4，按照所述制图范围导出所述导览图，并存储导出的导览图为tiff文件，其中，所述tiff文件与所述tfw文件同名存储在同一路径，实现坐标配准。

具体地，导出所述导览图到所述tfw文件所在路径，且存储为tiff文件。应当注意的是，所述tiff文件的文件名与tfw文件的文件名一致，tiff文件的文件名后缀为“.tif”。由于tfw文件定义了影像地图中像素坐标与实际地理坐标的放射关系，从而实现影像地图的坐标配准。将完成坐标配准的导览图发布到云端服务器，等待用户的调用。

实施例2

图3示出了本发明实施例提供的影像地图配准系统的结构示意图。

如图3所示，本发明实施例提供的影像地图配准系统100，包括第一裁剪模块10、第二裁剪模块20、图层叠加模块30和配准模块40。

第一裁剪模块10用于根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图，并根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件，将裁剪后的影像地图作为第一图层。本实施例中，第一裁剪模块10包括范围设定单元和影像裁剪单元。

范围设定单元，用于根据设定的制图范围，在带有坐标信息的影像地图中选定多个边界点，并获取每一边界点的坐标值。

影像裁剪单元，用于根据所述边界点的坐标值建立一范围框，并使用所述范围框裁剪所述影像地图，生成所述第一图层。

第二裁剪模块20用于根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图，将裁剪后的路网和景点地图作为第二图层。

本实施例中，第二裁剪模块20包括转换单元和路网/景点裁剪单元。

转换单元，用于加载路网和景点地图，并转换存储的路网和景点地图为栅格数据。

路网/景点裁剪单元，用于用所述范围框裁剪转换后的所述路网和景点地图，生成所述第二图层；其中，在所述第二图层中路网为第一显示色，所述景点数据为第二显示色，所述范围框内除所述路网和景点地图以外的部分为第三显示色。

图层叠加模块30用于叠加所述第一图层和所述第二图层，并根据存储的实景照片的三维模型调整叠加后的第一图层和第二图层，以制作导览图。本实施例中，图层叠加模块30包括删除单元和叠加单元。

删除单元，用于在所述第二图层中删除所述第三显示色。

叠加单元，用于叠加所述第一图层和删除所述第三显示色后的第二图层。

进一步地，本实施例中，图层叠加模块30还包括建模单元、设置单元和渲染单元。

建模单元，用于根据拍摄的实景照片建立三维模型。

设置单元，用于根据该三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的显示视角，和/或设置所述第一图层或所述第二图层的亮度参数；或

所述设置单元，还用于根据该三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的景深，使得所述第一图层或所述第二图层具有立体效果。

渲染单元，用于渲染生成所述导览图。

配准模块40用于按照所述制图范围导出所述导览图，并存储导出的导览图为tiff文件，其中，所述tiff文件与所述tfw文件同名存储在同一路径，实现坐标配准。

本发明提供的影像地图配准方法及系统，初始通过在景区的影像地图中限定制图范围确定景区的坐标信息，生成坐标文件，后面路网和景点的裁剪，图层的叠加及导览图的导出等所有操作均是在改范围内实现，这样最终的导览图和裁剪后的影像地图具有同一尺寸大小，从而可以直接使用首次导出的坐标文件即可，避免了传统地图配准方式中改变地图尺寸后重新赋予坐标信息对配准精度的减损，实现对影像地图的快捷有效的高精度配准。

在当前网络不稳定的情况下，先将对传输网路带宽要求比较低的压缩影像地图配准至服务器，使得服务器根据接受到的压缩图片可以对图片信息有一定程度的了解，大大提高影像地图配准效率，保证了信息传输的时效性。

本发明实施例所提供的系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种影像地图配准方法，其特征在于，包括：

根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图，并根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件，将裁剪后的影像地图作为第一图层，所述tfw文件包括所述影像地图中像素坐标与实际地理坐标的仿射关系；

根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图，将裁剪后的路网和景点地图作为第二图层；

叠加所述第一图层和所述第二图层，根据拍摄的实景照片建立三维模型；

根据所述三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的显示视角，和/或设置所述第一图层或所述第二图层的亮度参数；或

根据所述三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的景深，以使所述第一图层或所述第二图层具有立体效果并进行渲染生成导览图；

按照所述制图范围导出所述导览图，并存储导出的导览图为tiff文件，其中，所述tiff文件与所述tfw文件同名存储在同一路径，利用所述仿射关系实现坐标配准。

2.根据权利要求1所述的影像地图配准方法，其特征在于，所述根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图包括：

根据设定的制图范围，在带有坐标信息的影像地图中选定多个边界点，并获取每一边界点的坐标值；

根据所述边界点的坐标值建立一范围框，并使用所述范围框裁剪所述影像地图，生成所述第一图层。

3.根据权利要求2所述的影像地图配准方法，其特征在于，所述根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图包括：

加载路网和景点地图，并转换存储的路网和景点地图为栅格数据；

用所述范围框裁剪转换后的所述路网和景点地图，生成所述第二图层；其中，在所述第二图层中路网为第一显示色，所述景点地图为第二显示色，所述范围框内除所述路网和景点地图以外的部分为第三显示色。

4.根据权利要求3所述的影像地图配准方法，其特征在于，所述叠加所述第一图层和所述第二图层包括：

在所述第二图层中删除所述第三显示色；

叠加所述第一图层和删除所述第三显示色后的第二图层。

5.一种影像地图配准系统，其特征在于，包括：

第一裁剪模块，用于根据设定的制图范围裁剪存储的影像地图，并根据裁剪后的影像地图中的坐标信息生成tfw文件，其中，裁剪后的影像地图为第一图层，所述tfw文件包括所述影像地图中像素坐标与实际地理坐标的仿射关系；

第二裁剪模块，用于根据所述制图范围裁剪存储的路网和景点地图，其中，裁剪后的路网和景点地图为第二图层；

图层叠加模块，用于叠加所述第一图层和所述第二图层，根据拍摄的实景照片建立三维模型，根据所述三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的显示视角，和/或设置所述第一图层或所述第二图层的亮度参数；或根据所述三维模型设置所述第一图层或所述第二图层的景深，以使所述第一图层或所述第二图层具有立体效果并进行渲染生成导览图；

配准模块，用于按照所述制图范围导出所述导览图，并存储导出的导览图为tiff文件，其中，所述tiff文件与所述tfw文件同名存储在同一路径，利用所述仿射关系实现坐标配准。

6.根据权利要求5所述的影像地图配准系统，其特征在于，所述第一裁剪模块包括：

范围设定单元，用于根据设定的制图范围，在带有坐标信息的影像地图中选定多个边界点，并获取每一边界点的坐标值；

影像裁剪单元，用于根据所述边界点的坐标值建立一范围框，并使用所述范围框裁剪所述影像地图，生成所述第一图层。

7.根据权利要求6所述的影像地图配准系统，其特征在于，所述第二裁剪模块包括：

转换单元，用于加载路网和景点地图，并转换存储的路网和景点地图为栅格数据；

路网/景点裁剪单元，用于用所述范围框裁剪转换后的所述路网和景点地图，生成所述第二图层；其中，在所述第二图层中路网为第一显示色，所述景点地图为第二显示色，所述范围框内除所述路网和景点地图以外的部分为第三显示色。

8.根据权利要求7所述的影像地图配准系统，其特征在于，所述图层叠加模块包括：

删除单元，用于在所述第二图层中删除所述第三显示色；

叠加单元，用于叠加所述第一图层和删除所述第三显示色后的第二图层。

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