CN101738192B - 一种基于计算机模型的信息映射方法、设备及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于计算机模型的信息映射方法、设备及系统，该设备包括：静态信息获取单元，用于获取现实环境中相关事物的几何体数据；动态信息采集单元，用于采集相关事物的动态信息；映射关系生成单元，用于为相关事物设定标识码，生成几何体数据与动态信息的映射关系；计算机模型生成单元，用于根据映射关系计算生成相关事物的实时计算机模型；观察者信息采集单元，用于实时采集观察者在现实环境中的空间位置信息和方向信息；观察者位置计算单元，根据观察者的空间位置信息、方向信息和相关事物的几何体数据，计算观察者与相关事物在现实环境中的位置关系；计算机模型呈现单元，将相关事物的实时计算机模型呈现给相关事物的观察者。

Description

一种基于计算机模型的信息映射方法、设备及系统

技术领域

本发明关于计算机模型技术和无线通信终端技术，具体的讲是一种基于计算机模型的信息映射方法、设备及系统。

背景技术

随着计算机模型技术的发展，各种计算机模型系统应运而生。为了采用计算机模型对现实环境的相关事物及其观察者的互动进行模拟，中国发明专利申请200610090691.4公开了一种模拟三维实境导航系统，该系统通过实时采集被导航车辆的位置和方向，以各种角度向驾驶者显示现实环境的俯视影像及变化以达到导航的目的，同时可显示被导航车辆与其他车辆的互动关系。

然而，在实现本发明的过程中发明人发现，在现有的计算机模型系统中，映射到计算机模型的现实环境相关事物的变化，不能与观察者的观察位置、高度和观察方向的变化相同步，因此不能实时再现被观察者所观察的现实环境及相关事物。

由于存在上述的不足，所以现有的各种现实信息实时映射到计算机模型的应用系统还无法满足用户的要求。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于计算机模型的信息映射方法、设备及系统，用以将现实环境中相关事物观察者的位置、方向及高度信息，以及现实环境中相关事物的静态信息及动态信息共同映射到现实环境的计算机模型中，并呈现出相关事物及其观察者在现实环境计算机模型中的互动关系。

本发明实施例的目的之一是，提供一种基于计算机模型的信息映射方法，该方法包括：获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；实时采集所述相关事物的动态信息；为相关事物设定标识码，并根据标识码生成几何体数据与动态信息的映射关系；根据映射关系将几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成相关事物的实时计算机模型；实时采集观察相关事物的观察者在现实环境中的空间位置信息和方向信息；根据观察者在现实环境中的空间位置信息、方向信息和相关事物的几何体数据，计算观察者与相关事物在现实环境中的位置关系；根据观察者与相关事物在现实环境中的位置关系，将相关事物的实时计算机模型呈现给相关事物的观察者。

本发明实施例的目的之一是，提供一种基于计算机模型的信息映射设备，该设备包括：静态信息获取单元，用于获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；动态信息采集单元，用于实时采集相关事物的动态信息；映射关系生成单元，用于为相关事物设定标识码，并根据标识码生成几何体数据与动态信息的映射关系；计算机模型生成单元，用于根据映射关系将几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成相关事物的实时计算机模型；观察者信息采集单元，用于实时采集观察相关事物的观察者在现实环境中的空间位置信息和方向信息；观察者位置计算单元，根据观察者在现实环境中的空间位置信息、方向信息和相关事物的几何体数据，计算观察者与相关事物在现实环境中的位置关系；计算机模型呈现单元，根据观察者与相关事物在现实环境中的位置关系，将相关事物的实时计算机模型呈现给相关事物的观察者。

本发明实施例的目的之一是，提供一种基于计算机模型的信息映射系统，该系统包括：信息映射服务器和观察者移动终端，信息映射服务器与观察者移动终端之间通信连接；其中，信息映射服务器包括：静态信息获取单元，用于获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；动态信息采集单元，用于实时采集相关事物的动态信息；映射关系生成单元，用于为相关事物设定标识码，并根据标识码生成几何体数据与动态信息的映射关系；计算机模型生成单元，用于根据映射关系将几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成相关事物的实时计算机模型；观察者信息采集单元，用于实时采集观察相关事物的观察者在现实环境中的空间位置信息和方向信息；观察者位置计算单元，根据观察者在现实环境中的空间位置信息、方向信息和相关事物的几何体数据，计算观察者与相关事物在现实环境中的位置关系；计算机模型呈现单元，根据观察者与相关事物在现实环境中的位置关系，将相关事物的实时计算机模型呈现给观察者移动终端；观察者移动终端包括：空间位置信息采集单元，用于采集移动通信装置在现实环境中的平面位置信息和空间高度信息；方向信息采集单元，用于采集移动通信装置在现实环境中的方向信息；无线通信单元，用于将平面位置信息、空间高度信息和方向信息传送给的信息映射服务器；显示单元，用于显示相关事物的实时计算机模型。

本发明实施例能够根据现实环境中相关事物的几何体数据及动态信息生成相关事物的实时计算机模型，并使相关事物的实时计算机模型与相关事物的观察者的观察位置和观察方向相互动。其中，映射到实时计算机模型的相关事物的动态信息能与现实环境的变化相同步，因此本发明能够实时再现现实环境的相关事物，以及相关事物与其观察者的互动关系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例现实信息映射到计算机模型方法流程图；

图2为本发明实施例的三维坐标图；

图3为本发明实施例的在手机上现实的博物馆展室的三维图像；

图4为本发明实施例观察者信息采集通信终端硬件结构框图；

图5为本发明实施例观察者信息采集通信终端软件构架框图；

图6为本发明实施例基于观察者信息采集通信终端的展品标识码输入示意图；

图7为本发明实施例基于观察者信息采集通信终端的展品位置指示示意图；

图8为本发明实施例的基于计算机模型的信息映射设备的结构框图；

图9为本发明实施例的系统连接示意图；

图10为本发明实施例基于观察者信息采集通信终端的其他观察者位置指示示意图；

图11为本发明实施例的基于计算机模型的信息映射系统的结构框图；

图12为本发明实施例的观察者与建筑物的空间位置关系示意图；

图13为本发明实施例的观察者与电影院建筑物的空间位置关系示意图；

图14、图15为本发明实施例手机终端显示电影院三维环境的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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

如图1所示，本发明实施例的基于计算机模型的信息映射方法包括以下步骤：获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据(步骤S101)；实时采集所述相关事物的动态信息(步骤S102)；实时采集观察相关事物的观察者在现实环境中的空间位置信息和方向信息(步骤S103)；为相关事物设定标识码，并根据标识码生成几何体数据与动态信息的映射关系(步骤S104)；根据映射关系将几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成相关事物的实时计算机模型(步骤S105)；根据观察者在现实环境中的空间位置信息、方向信息和相关事物的几何体数据，计算观察者与相关事物在现实环境中的位置关系(步骤S106)；根据观察者与相关事物在现实环境中的位置关系，将相关事物的实时计算机模型呈现给相关事物的观察者(步骤S107)。

下面以观察者参观博物馆为例对本实施例具体说明如下：

在本实施例中，现实环境中的相关事物包括：博物馆的建筑物、博物馆内的展品和介绍博物馆展品的多媒体数据。相关事物的几何体数据包括：博物馆建筑物及展品的几何体数据。相关事物的动态信息包括：介绍博物馆展品的多媒体数据。

通过测量、拍照或参考博物馆建筑物图纸的方法，获取博物馆建筑物及展品的几何体数据，并将获取的博物馆建筑物及展品的几何体数据存储于服务器中。为展品生成包括文字、语音和视频的多媒体介绍信息，并将展品的多媒体介绍信息存储于服务器中。为相关事物(如：博物馆建筑物内的展厅、楼道、楼梯和每一件展品)设定标识码，并根据标识码生成几何体数据与动态信息的映射关系，并将该映射关系存储于服务器中。

如图2所示，在博物馆建筑物100的几何体数据中，以博物馆大门101地面的O点为原点(0，0，0)，形成博物馆建筑物100的坐标系。该坐标系中包含了博物馆建内的展厅、楼道、楼梯和每一件展品的空间位置坐标(即：几何体数据)。

如图3所示，在博物馆建筑物100的展厅103中，悬挂有包括油画200的多幅油画。展厅103和油画200在博物馆建筑物100中的空间位置坐标记录在博物馆建筑物100的坐标系中。为油画200设置标识码P001。为油画200生成包含标识码P001的多媒体介绍信息(即：动态信息)，其中包括油画200的图片、音视频加字幕的介绍短片。根据标识码生成空间位置坐标与多媒体介绍信息的映射关系如表1：

表1：

标识码	空间位置坐标	图片文件	音视频文件	文本文件
					P001	(x1，y1，z1)	FP001	SP001	TP001

如图3所示，观察者300携带三维空间定位手机去博物馆进行参观。

如图4所示为三维空间定位手机的结构示意图，该三维空间定位手机包括：射频单元、基带电路、中央处理器、键盘、LCD显示器、FLASH、RAM、SIM以及三轴电子罗盘传感器、三轴加速度传感器和GPS模块。利用三轴电子罗盘实时采集方向信息，利用三轴加速度传感器实时采集平面位置信息和空间高度信息，利用GPS模块对获取的平面位置信息和空间高度信息进行校正。在图4中，集成了三维空间定位手机的主要芯片，其中包括但不限于：微控制器P87LPC769、三轴数字罗盘集成电路芯片HMC5843、和三轴数字输出的线性加速度计芯片LIS3LV02DQ。

1)利用三轴加速度传感器(运动传感器)获取位置信息的方法是：

初始状态时，三轴加速度传感器的位置为s(0)，速度为v(0)。

在t时刻，三轴加速度传感器的速度为：

$v\left(t\right)=v\left(0\right)+{\∫}_0^{t}a\left(t\right)*\mathrm{dt}---\left(1\right)$

其中a(t)是三轴加速度传感器的加速度，它是一个随着时间变化，并由三轴加速度传感器不断采集到的值；那么在t时刻传感器的位移为：

$s\left(t\right)=s\left(0\right)+{\∫}_0^{t}v\left(t\right)*\mathrm{dt}=s\left(0\right)+{\∫}_0^t(v\left(0\right)+{\∫}_0^{t}a\left(t\right)*\mathrm{dt})*\mathrm{dt}---\left(2\right)$

公式中的s、v、a为三维矢量。s的三个分量为(x，y，z)，即当前传感器在三维空间中的位置信息。

2)利用三轴电子罗盘传感器获取方向信息的方法是：

从电子罗盘传感器中取出来的是三个磁通分量，三个磁通分量可以转换成欧拉角表示的角度值(yaw，pitch，roll)。

如图5所示，为集成了三轴电子罗盘传感器、三轴加速度传感器和GPS模块的手机的软件构架，其中：终端软件为应用层软件，操作系统配置传感器接口API，传感器驱动软件(三轴电子罗盘传感器驱动模块和三轴加速度传感器驱动模块)位于设备驱动层，三轴电子罗盘传感器模块、三轴加速度传感器模块和GPS模块位于硬件层。

应用上述原理，三轴加速度传感器驱动程序对三轴加速度传感器取样周期为50ms，即每50ms测量一次加速度，然后根据以前累积下来的速度v(0)(三个方向上的速度)和s(0)(三个方向上的位移)，计算出前1ms的位移s(1)和终点速度v(1)，因此当前的位移s＝s(0)+s(1)。重复此过程就可以得到任意时刻终端的三维空间位置信息(x，y，z)。此外，由于速度和位移总是累加的，这就存在累加误差，所以可以用GPS模块或Wi-Fi定位模块等其它定位方式，进行经常性的校正。

三轴加速度传感器驱动程序实时存储上次计算得到的终端在三维空间中的位置信息，应用层软件可以通过接口API实时获取驱动程序存储的此位置信息(x，y，z)。

应用层软件通过接口API采集方向信息时，三轴电子罗盘传感器驱动程序从电子罗盘传感器中取出三个磁通分量，并将三个磁通分量转换成在三维空间中欧拉角表示的角度值(yaw，pitch，roll)，将结果返回给应用层软件。

三维空间定位手机能够实施获取三维空间定位移动通信装置在现实环境中的平面位置信息、空间高度信息和方向信息，并采用GPS模块或Wi-Fi定位模块等其它定位方式对得到的平面位置信息和空间高度信息进行经常性的校正。将校正后的平面位置信息、空间高度信息和方向信息无线输出，用以和远端交互终端自身的空间位置及终端特定面当前的指向方向。

如图3所示，观察者300到达博物馆门口时，三维空间定位手机进行了初始化，博物馆大门101地面的O点为初始化的坐标系的原点(0，0，0)，坐标系的x轴正向指向东方，z轴正向指向北方，坐标的y轴代表距地面的高度。三维空间定位手机将博物馆100及内部每一个事物的唯一标识码、几何体数据从服务器下载到手机内，并生成一个博物馆100的计算机三维空间模型。

在博物馆100内，三维空间定位手机实时采集观察者300的方向信息(x2，y2，z2)、空间位置(包括高度)信息(x1，y1，z1)。并将采集的观察者300的方向信息(x2，y2，z2)、空间位置信息(x1，y1，z1)实时映射到手机内的计算机三维空间模型中。

如图6所示，观察者300在博物馆门口101时，观察者300想参观油画200，但不知道油画200的具体位置。观察者300在手机上输入油画200的名称，手机将油画200的名称发送至服务器，服务器通过名称匹配从存储的数据库中得到油画200的空间位置信息(5，1.5，15)。服务器将(5，1.5，15)传送回手机，手机对观察者300的方向信息(0，0，1)、空间位置信息(0，1.6，5)、油画200的空间位置信息(5，1.5，15)以及手机内几何体三维空间模型进行计算得到观察者300到达油画200的路线，油画200相对于观察者300的位移是(5，-0.1，10)，即油画200位于观察者北方10米、东方5米、下方0.1米(离地面1.5米)处，该路线显示在观察者300的手机400的屏幕上(如图7)。手机通过观察者300的方向信息(0，0，1)得知观察者300朝向北方，于是通过语音方式告知观察者300：“油画200的位置，向前直行10米，右转5米处”。

如图7所示，观察者300根据手机400屏幕上显示的引导路线301到达油画200前，将手机400对准油画200。手机400实时采集观察者300当前的方向信息为(1，0，0)、空间位置信息为(4，1.5，15)，即观察者300面向东方对着油画200，在距离油画200一米远处。手机400将油画200正面的唯一标识码P001发送到服务器，服务器从标识码、空间位置坐标与多媒体介绍信息的映射关系中取出此唯一标识码对应的文本信息TP001、图片信息FP001、音视频信息SP001发送回手机。手机将与计算机三维空间模型对应的文本信息TP001、图片信息FP001、音视频信息SP001显示在屏幕上。

本发明实施例能够根据现实环境中相关事物的几何体数据及动态信息生成相关事物的实时计算机模型，并使相关事物的实时计算机模型与相关事物的观察者的观察位置和观察方向相互动。其中，映射到实时计算机模型的相关事物的动态信息能与现实环境的变化相同步。

实施例2

如图8所示，本发明实施例的基于计算机模型的信息映射设备包括：静态信息获取单元501，用于获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；动态信息采集单元502，用于实时采集所述相关事物的动态信息；映射关系生成单元503，用于为所述的相关事物设定标识码，并根据所述的标识码生成所述几何体数据与动态信息的映射关系；计算机模型生成单元504，用于根据所述的映射关系将所述的几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成所述相关事物的实时计算机模型；观察者信息采集单元505，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的空间位置信息和方向信息；观察者位置计算单元506，根据所述观察者在所述现实环境中的空间位置信息、方向信息和所述相关事物的几何体数据，计算所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系；计算机模型呈现单元507，根据所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系，将所述相关事物的实时计算机模型呈现给所述相关事物的观察者。该基于计算机模型的信息映射设备可以是服务器或PC机或手机。

相关事物的几何体数据，可以通过三维动画的三维建模方式，或其它各类相关数据直接或间接转换格式方式获取，按特定或不定时的时间进行更新数据，数据直接或间接传递给计算机系统。数据间接传递方式包括各种数据中间转换和软硬件介质中间传输。

相关事物的几何体数据可间歇性获取或实时获取，获取几何体数据时，采用具有相关几何点线面特性或图像采样转换特性的各种传感器(包括各种观察仪器和具备此类感应的传感器、探测器)。本实施例的传感器举例不限于以上名称的传感器，还应包括其它各种间接或某种转换达到同等数据目的的传感器。

在获取多媒体数据时，可以采用通信终端、和/或摄像机、和/或传感器、和/或通信卫星等获取相关实物的多媒体等其它数据。

观察者信息由如图4所示的三维空间定位手机获取，该三维空间定位手机包括：射频单元、基带电路、中央处理器、键盘、LCD显示器、FLASH、RAM、SIM以及三轴电子罗盘传感器、三轴加速度传感器和GPS模块。利用三轴电子罗盘实时采集方向信息，利用三轴加速度传感器实时采集平面位置信息和空间高度信息，利用GPS模块对获取的平面位置信息和空间高度信息进行校正。观察者信息采集单元505可从三维空间定位手机获取。

将图9所示的系统应用于博物馆系统。博物馆方可以作为运营服务器400′的注册用户。博物馆方将博物馆建筑物的几何体数据，以及博物馆内部相关事物(如室内结构、馆藏物品等)的几何体数据通过WAP服务器300′传送给运营服务器400′。运营服务器给博物馆及内部相关事物分别赋予一个唯一标识码，上述几何体数据与唯一标识码相关联。运营服务器400′可与三维空间定位手机200′进行通信。

如图2所示，博物馆系统的坐标系以博物馆门口的地面为原点(0，0，0)。运营服务器的核心数据库内存储了博物馆及内部每一个事物事物的详细信息及空间位置(包括高度)信息和方向信息，这些信息与相关事物的唯一标识码相关联。运营服务器根据博物馆内部每一个事物的唯一标识码、几何体数据、空间位置信息以及方向信息，生成一个计算机三维空间模型。

观察者甲和观察者乙去博物馆参观，当他们到达博物馆门口时，所携带的三维空间定位手机进行了初始化，博物馆门口的地面被初始化为坐标系的原点(0，0，0)。

观察者甲和观察者乙进入到博物馆内，观察者甲的手机实时获取观察者甲的空间位置信息(0，1.6，10)和方向信息(-1，0，0)，并实时传输给服务器；观察者乙的手机实时获取观察者乙的空间位置信息(0，4.6，15)和方向信息(-1，0，0)，并实时传输给服务器。服务器将观察者甲和观察者乙的空间未知信息实时映射到计算机三维空间模型中，对空间位置信息和三维空间模型数据进行计算得知，观察者甲在博物馆一层的走廊里，在门口北方10米、一层地面上方1.6米处，面向西方，观察者乙在博物馆二层的走廊里，在门口北方10米、一层地面上方4.6米处，面向西方，因为博物馆一层走廊有3米高，因此观察者乙在二层走廊地面上方1.6米处，手机将观察者甲和观察者乙各自结果信息传送回各自的手机，显示在手机屏幕上。

如图10所示，观察者甲查询观察者乙的具体位置时，观察者甲在手机上输入观察者乙的手机号码1365xxxxxx2进行位置查询，手机将观察者甲的查询请求和观察者甲的空间位置信息(0，1.6，10)、方向信息(-1，0，0)发送到观察者乙的手机1365xxxxxx2上；观察者乙的手机上显示出“1365xxxxxx1想知道你的具体位置，是否同意？”，观察者乙输入“同意”，观察者乙的手机将观察者乙的空间位置信息(0，4.6，15)、方向信息(-1，0，0)发送给运营服务器；运营服务器对观察者甲和观察者乙的空间位置信息、方向信息以及计算机三维空间模型数据进行计算，得出观察者乙的具体位置以及观察者甲到观察者乙的路线，并将此路线及观察者乙空间位置信息、方向信息传送给观察者甲的手机，并在观察者甲的手机屏幕上显示。

本发明实施例能够根据现实环境中相关事物的几何体数据及动态信息生成相关事物的实时计算机模型，并使相关事物的实时计算机模型与相关事物的观察者的观察位置和观察方向相互动。其中，映射到实时计算机模型的相关事物的动态信息能与现实环境的变化相同步。并能在观察者之间进行基于空间定位手机的空间位置信息互动。

实施例三

如图11所示，为本发明实施例的城市现实信息映射到计算机模型的系统，该系统包括：信息映射服务器600和观察者移动终端700，所述的信息映射服务器600与观察者移动终端700之间通信连接；其中，所述的信息映射服务器600包括：静态信息获取单元601，用于获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；动态信息采集单元602，用于实时采集所述相关事物的动态信息；映射关系生成单元603，用于为所述的相关事物设定标识码，并根据所述的标识码生成所述几何体数据与动态信息的映射关系；计算机模型生成单元604，用于根据所述的映射关系将所述的几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成所述相关事物的实时计算机模型；观察者信息采集单元605，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的空间位置信息和方向信息；观察者位置计算单元606，根据所述观察者在所述现实环境中的空间位置信息、方向信息和所述相关事物的几何体数据，计算所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系；计算机模型呈现单元607，根据所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系，将所述相关事物的实时计算机模型呈现给所述的观察者移动终端；观察者移动终端700为如图4所示的三维空间定位手机，该三维空间定位手机包括：射频单元、基带电路、中央处理器、键盘、LCD显示器、FLASH、RAM、SIM以及三轴电子罗盘传感器、三轴加速度传感器和GPS模块。利用三轴电子罗盘实时采集方向信息，利用三轴加速度传感器实时采集平面位置信息和空间高度信息，利用GPS模块对获取的平面位置信息和空间高度信息进行校正。在图4中，集成了三维空间定位手机的主要芯片，其中包括但不限于：微控制器P87LPC769、三轴数字罗盘集成电路芯片HMC5843、和三轴数字输出的线性加速度计芯片LIS3LV02DQ。

本发明实例的终端700为一个信息采集、传输、显示终端，主要计算都在运营服务器600上进行。运营服务器600对城市丙的相关事物(如街道结构、各建筑物等)赋予了一个唯一标识码；服务器600的数据库内存储了城市丙每一个事物的详细信息及空间位置(包括高度)信息、自身的方向信息，这些信息与事物的唯一标识码相关联；服务器600根据城市丙内每一个事物的唯一标识码、几何体数据、空间位置(包括高度)信息、自身的方向信息，生成一个计算机三维空间模型；观察者通过手机700内的GPS模块实时获得自己的位置；观察者通过手机700实时获取自己的高度信息；观察者通过手机700内的三轴电子罗盘实时获取自己的方向信息。

在图12中，观察者走到城市丙的大楼丁前，将手机700对准大楼丁，手机实时获取观察者的空间位置(3500，1.6，2670)、方向(0，1，1)，并发送至服务器600。

服务器600将观察者的空间位置(3500，1.6，2670)、方向(0，1，1)实时映射到计算机三维空间模型中，此时，由空间位置(3500，1.6，2670)和方向(0，1，1)，确定了一条射线，这条射线穿越了计算机三维空间模型中的一系列物体几何体三维模型，并得到了一系列的射线与三维模型的交点，如图12中射线的起点是O点(3500，1.6，2670)，与大楼丁正面的交点是A点(3500，11.6，2680)，与大楼丁背面墙壁的交点是B点(3500，21.6，2690)，通过计算得知A点与O点相距14.14米远，B点与O点相距28.28米远。A点距离O点最近，即这条射线首先穿越了大楼丁的正面。服务器600从数据库取出大楼丁正面唯一标识码所对应的文字信息、图片信息、音频信息、视频信息，发送回手机700。手机700将文字、图片、视频显示在屏幕上，将音频输出到耳机上。

本发明实施例能够根据现实环境中相关事物的几何体数据及动态信息生成相关事物的实时计算机模型，并使相关事物的实时计算机模型与相关事物的观察者的观察位置和观察方向相互动。其中，映射到实时计算机模型的相关事物的动态信息能与现实环境的变化相同步。并能在观察者与被观察事务之间进行基于空间定位手机的空间位置信息及多媒体信息的互动。

实施例四

如图11所示，为本发明实施例的城市现实信息映射到计算机模型的系统，该系统包括：信息映射服务器600和观察者移动终端700，所述的信息映射服务器600与观察者移动终端700之间通信连接；所述的信息映射服务器600包括：静态信息获取单元601，用于获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；动态信息采集单元602，用于实时采集所述相关事物的动态信息；映射关系生成单元603，用于为所述的相关事物设定标识码，并根据所述的标识码生成所述几何体数据与动态信息的映射关系；计算机模型生成单元604，用于根据所述的映射关系将所述的几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成所述相关事物的实时计算机模型；观察者信息采集单元605，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的空间位置信息和方向信息；观察者位置计算单元606，根据所述观察者在所述现实环境中的空间位置信息、方向信息和所述相关事物的几何体数据，计算所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系；计算机模型呈现单元607，根据所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系，将所述相关事物的实时计算机模型呈现给所述的观察者移动终端；观察者移动终端700为如图4所示的三维空间定位手机，该三维空间定位手机包括：射频单元、基带电路、中央处理器、键盘、LCD显示器、FLASH、RAM、SIM以及三轴电子罗盘传感器、三轴加速度传感器和GPS模块。利用三轴电子罗盘实时采集方向信息，利用三轴加速度传感器实时采集平面位置信息和空间高度信息，利用GPS模块对获取的平面位置信息和空间高度信息进行校正。在图4中，集成了三维空间定位手机的主要芯片，其中包括但不限于：微控制器P87LPC769、三轴数字罗盘集成电路芯片HMC5843、和三轴数字输出的线性加速度计芯片LIS3LV02DQ。

动态信息采集单元602包括：温度传感器，用于实时采集所述相关事物的温度；摄像头，用于实时采集所述相关事物的动态图像。

如图14所示，本发明实施例的城市现实信息映射到计算机模型的系统也可应用于电影院系统。电影院方可以作为运营服务器的注册用户。电影院方将每天播放的电影视频数据通过WAP服务器实时传送给运营服务器，并把这些视频数据与城市模型中电影院门口大屏幕的唯一标识码对应起来。

某空间定位手机用户将城市内每一个事物的唯一标识码、几何体数据、空间位置(包括高度)信息、方向信息从运营服务器下载到手机内，并生成一个计算机三维空间模型。

此用户通过手机获取观察者位置，当此用户来到电影院门口前，朝向电影院门口的大屏幕(即大屏幕位于手机屏幕中心)，如图13所示。

此时观察者视点的空间位置为(3500，1.7，2670)，方向为(0，1，1)，大屏幕的空间位置为(3500，11.7，2680)，即大屏幕在观察者视点正北10米处，距离地面11.7米，比观察者高10米，观察者视点朝向北方并向上倾斜45度角。手机将观察者视点的空间位置(3500，1.7，2670)和方向(0，1，1)映射到手机的计算机三维空间模型中，此时，由观察者视点的空间位置(3500，1.7，2670)和方向(0，1，1)，确定了一条射线，这条射线穿越了计算机三维空间模型中的一系列物体几何体三维模型，并得到了一系列的射线与三维模型的交点。如图13所示，射线的起点(观察者视点的位置)是O点(3500，1.7，2670)，与大屏幕的交点是A点(3500，11.7，2680)，与大楼背面墙壁的交点是B点(3500，21.7，2690)，通过计算得知A点与O点相距14.14米远，B点与O点相距28.28米远。A点距离O点最近，即这条射线首先穿越了大屏幕。手机通过该大屏幕的唯一标识码，与运营服务器建立连接，运营服务器将电影视频数据实时传送给此手机，手机将电影视频在计算机三维空间模型中大屏幕的位置上实时播放出来，如图15所示。

如果此时，电影院的建筑物失火，而建筑物的相应位置上安装有摄像机和温度传感器，则摄像机将实时摄取的失火图像传送给服务器，温度传感器将实时检测到的温度信息传送给服务器，服务器对获取的失火图像、温度数据以及自身存储的建筑物几何空间数据、标识码进行计算生成三维画面的建筑物失火图像，并将该图像传送给观察者的手机，使观察者可以通过手机观察与现实火情发展相同步的建筑物失火图像。

本发明实施例能够根据现实信息中相关事物的几何体数据生成计算机三维模型；使映射到计算机三维空间模型的现实信息具有观察者的观察位置、高度和观察方向，并使现实信息所对应的相关事物的观察者的观察位置、高度和观察方向与外界现实状况的变化相同步，真实再现现实信息。使映射到计算机三维空间模型的现实信息所对应的相关事物的方向能与外界现实状况的变化相同步，因此能真实再现现实信息，并使映射到计算机三维空间模型的现实信息所对应的相关事物不仅有平面位置信息而且具有该相关事物的高度信息和方向信息。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种基于计算机模型的信息映射方法，其特征是，所述的方法包括：

获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；

实时采集所述相关事物的动态信息；

为所述的相关事物设定标识码，并根据所述的标识码生成所述几何体数据与动态信息的映射关系；

根据所述的映射关系将所述的几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成所述相关事物的实时计算机模型；

实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的空间位置信息和方向信息；

根据所述观察者在所述现实环境中的空间位置信息、方向信息和所述相关事物的几何体数据，计算所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系；

根据所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系，将所述相关事物的实时计算机模型呈现给所述相关事物的观察者。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的相关事物的几何体数据包括：所述相关事物的静态的空间形状数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的标识码是唯一的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的根据所述的映射关系将所述的几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成所述相关事物的实时计算机模型包括：

根据所述的几何体数据生成所述相关事物的静态的空间形状模型，根据所述几何体数据在所述映射关系中对应的动态信息生成所述相关事物的多媒体数据模型，将所述相关事物的静态的空间形状模型与所述多媒体数据模型相叠加，生成所述相关事物的计算机模型。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的多媒体数据包括：音频数据、视频数据、图片数据、文本数据和/或控制指令数据。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的观察者在所述现实环境中的空间位置信息包括：所述观察者在现实环境中的平面位置信息和高度信息。

7.一种基于计算机模型的信息映射设备，其特征是，所述的设备包括：

静态信息获取单元，用于获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；

动态信息采集单元，用于实时采集所述相关事物的动态信息；

映射关系生成单元，用于为所述的相关事物设定标识码，并根据所述的标识码生成所述几何体数据与动态信息的映射关系；

计算机模型生成单元，用于根据所述的映射关系将所述的几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成所述相关事物的实时计算机模型；

观察者信息采集单元，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的空间位置信息和方向信息；

观察者位置计算单元，根据所述观察者在所述现实环境中的空间位置信息、方向信息和所述相关事物的几何体数据，计算所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系；

计算机模型呈现单元，根据所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系，将所述相关事物的实时计算机模型呈现给所述相关事物的观察者。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的相关事物的几何体数据包括：所述相关事物的静态的空间形状数据。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的标识码是唯一的。

10.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的计算机模型生成单元包括：

静态模型生成模块，用于根据所述的几何体数据生成所述相关事物的静态的空间形状模型；

多媒体模型生成模块，用于根据所述几何体数据在所述映射关系中对应的动态信息生成所述相关事物的多媒体数据模型；

模型叠加模块，用于将所述相关事物的静态的空间形状模型与所多媒体数据模型相叠加，生成所述相关事物的计算机模型。

11.根据权利要求10所述的设备，其特征是，所述的多媒体数据包括：音频数据、视频数据、图片数据、文本数据和/或控制指令数据。

12.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的观察者在所述现实环境中的空间位置信息包括：所述观察者在现实环境中的平面位置信息和高度信息。

13.根据权利要求12所述的设备，其特征是，所述的观察者信息采集单元包括：

平面位置信息传感器，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的平面位置信息；

高度信息传感器，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的高度信息；

方向信息传感器，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的方向信息。

14.根据权利要求7所述的设备，其特征是，所述的动态信息采集单元包括：

温度传感器，用于实时采集所述相关事物的温度；

摄像头，用于实时采集所述相关事物的动态图像。

15.一种基于计算机模型的信息映射系统，其特征是，所述的系统包括：信息映射服务器和观察者移动终端，所述的信息映射服务器与观察者移动终端之间通信连接；其中，

所述的信息映射服务器包括：静态信息获取单元，用于获取现实环境中至少一个相关事物的几何体数据；动态信息采集单元，用于实时采集所述相关事物的动态信息；映射关系生成单元，用于为所述的相关事物设定标识码，并根据所述的标识码生成所述几何体数据与动态信息的映射关系；计算机模型生成单元，用于根据所述的映射关系将所述的几何体数据与对应的动态信息相关联，计算生成所述相关事物的实时计算机模型；观察者信息采集单元，用于实时采集观察所述相关事物的观察者在所述现实环境中的空间位置信息和方向信息；观察者位置计算单元，根据所述观察者在所述现实环境中的空间位置信息、方向信息和所述相关事物的几何体数据，计算所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系；计算机模型呈现单元，根据所述观察者与所述相关事物在所述现实环境中的位置关系，将所述相关事物的实时计算机模型呈现给所述的观察者移动终端；

所述的观察者移动终端包括：空间位置信息采集单元，用于采集所述移动通信装置在现实环境中的平面位置信息和空间高度信息；方向信息采集单元，用于采集所述移动通信装置在现实环境中的方向信息；无线通信单元，用于将所述的平面位置信息、空间高度信息和方向信息传送给所述的信息映射服务器；显示单元，用于显示所述相关事物的实时计算机模型。

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