CN103942820A - 一种多角度仿真三维地图的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多角度仿真三维地图的方法及装置，其中，多角度仿真三维地图的方法包括：采集街景中的地物数据，所述地物数据至少包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据；根据所述地物的图片数据和地物的位置坐标数据，建立所述地物的三维地图模型数据；根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据；通过转换算法建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将所述地物的二维地图数据显示在显示画面上。

Description

一种多角度仿真三维地图的方法及装置

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，具体涉及一种多角度仿真三维地图的方法及装置。 

背景技术

数字地图的应用越来越广泛，相对传统的纸质地图，数字地图有覆盖面广、查找容易、易于修改和更新等优点。 

目前常用的二维地图虽然能够解决绝大多数问题，但由于只能浏览正视角地图，对于需要浏览侧面地图时，却不能够实现，好比一个正方体，二维地图只能看到最顶层的面，而不能看到前、后、左、右的面。三维地图能够实现浏览前、后、左、右的面，但三维地图需要大量的数据，实现难度大，开发周期长，对于中小企业并不实用。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多角度仿真三维地图的方法及装置，实现将三维地图数据以不同的视角导出为普通的二维地图数据，可以基于原有二维地图引擎直接使用。 

本发明解决上述技术问题的技术方案如下： 

依据本发明的一个方面，提供了一种多角度仿真三维地图的方法，包括： 

采集街景中的地物数据，所述地物数据至少包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据； 

根据所述地物的图片数据和地物的位置坐标数据，建立所述地物的三维 地图模型数据； 

根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据； 

建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将所述地物的二维地图数据显示在显示画面上。 

依据本发明的另一个方面，提供了一种多角度仿真三维地图的装置，包括： 

数据采集模块，用于采集街景中的地物数据，所述地物数据至少包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据； 

三维模型建立模块，用于根据所述地物的图片数据和地物的位置坐标数据，建立所述地物的三维地图模型数据； 

二维数据导出模块，用于根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据； 

二维数据显示模块，用于建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将地物的二维地图数据显示在显示画面上。 

本发明提供的一种多角度仿真三维地图的方法及装置，根据采集到的地物的图片数据和地物的位置坐标数据建立三维地图模型数据，然后根据设置的转换参数，从地物的三维地图模型数据中导出地物的各个视角的二维地图数据，并将地物的二维地图数据显示在显示画面上。通过本发明所提供的方法，能够将三维地图数据以不同的视角导出为普通的二维地图数据，可以基于原有二维地图引擎直接使用，既解决了二维地图不能多角度浏览的难题，也解决了三维地图数据量大、实现难度高的问题，能够在二维地图浏览器中实现查看三维地图的功能。 

附图说明

图1为本发明实施例一的一种多角度仿真三维地图的方法流程图； 

图2为本发明提供的一种多角度仿真三维地图的方法的整体流程图； 

以及， 

图3为本发明实施例二的一种多角度仿真三维地图的装置示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。 

实施例一、一种多角度仿真三维地图的方法。下面结合图1到图6对本发明提供的方法进行详细说明。 

图1中，S101、采集街景中的地物数据，该地物数据至少包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据。 

具体的，在制作城市数字地图之前，需要采集城市街景中地物(例如建筑物、街道、水沟等)的有关数据，采集的数据至少包括该地物的图片数据和地物的位置坐标数据。 

具体实现时，可以使用拍摄装置对地物进行各角度的拍摄，然后使用带有定位功能的定位装置对地物的位置坐标进行定位。通常是选用既带有拍照功能，又带有GPS定位功能的设备来采集地物的图片数据和位置坐标数据，比如智能手机，数码相机等。在拍摄地物的图片时，尽可能对地物进行各个角度的拍摄，以得到地物的更多角度的图片，有利于后续建立地物的地图模型。需要说明的是，在拍摄装置对地物进行拍摄的同时，记录下该地物的空间高度信息。 

S102、根据上述的地物的图片数据和位置坐标数据，建立地物的三维地图模型数据。 

具体的，通过上述步骤S101采集到地物的图片数据和位置坐标数据后， 拍摄装置将采集到的地物的图片数据和位置坐标数据以及拍摄装置记录下来的地物的高度信息传输给计算机，计算机采用三维建模软件建立地物的三维地图模型数据。在具体建模时，可以采用多种三维建模软件来实现，本实施例采用3Dmax建模软件来建立地物的三维地图数据模型，具体的采用3Dmax进行三维建模是采用现有技术来实现的，在此不再重复说明。 

S103、根据预先设置的转换参数，从上述地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据。 

由于三维引擎软件授权费高，部署安装使用对硬件设备要求高，二次开发起点高、周期长，因此本步骤采用一定的方法从上述步骤建立的地物的三维地图模型数据导出地物的各视角的二维地图数据。 

具体的，根据预先设置的转换参数，从上述步骤S102建立的地物的三维地图模型数据中导出与预先设置的转换参数对应视角的地物的二维地图数据，其中，二维地图数据至少包括二维图片数据和地物在该二维地图中的位置坐标数据，上述转换参数包括俯仰参数、翻滚参数和旋转参数。 

具体实施时，可以根据预先设置的俯仰参数(俯仰角度)、旋转参数(旋转角度)及翻滚参数(翻滚角度)，从地物的三维地图模型数据中导出与预先设置的参数对应视角的地物的二维地图数据，其中，导出的二维地图数据包括地物在该视角的二维图片数据和地物在该视角的二维地图中的位置坐标数据。一个具体的例子，从三维地图模型数据中导出地物的东北方向视角的二维地图数据，需要预先设置的转换参数为俯仰角度为45°，旋转角度为45°，翻滚角度为0°，就可以利用三维建模软件从地物的三维地图模型数据中输出地物的东北方向视角的二维地图数据；若需要从地物的三维地图模型数据中导出地物的正北方向视角的二维地图数据，则只需设置俯仰角度为45°，旋转角度设置为0°，翻滚角度设置为0°即可。需要说明的是，从地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据是默认的地 物的三维地图的方向为正北方向，因此导出地物的正东方向视角的二维地图数据时设置的旋转角度为90°，而导出地物的正北方向视角的二维地图数据时设置的旋转角度为0°。另外，需要特别说明的是，在设置参数时，翻滚角度通常设置为0°；而根据经验，俯仰角度通常设置为45°，对于一般的大中型城市而言，俯仰角度为45°基本上可以看清整个城市的街景，像极大型的城市，例如北京、上海等，可以将俯仰角度设置为60°即可，另外，对于中小城市而言，也可以设置为30°。这是由于大城市建筑物密集且很高，很高的建筑物会遮挡大片其他的建筑物，因此可以将俯仰角度设置为90°，即垂直观看城市街景，不会存在高建筑遮挡低建筑的情况，城市街景的每个角落都能清晰可见，但在现实中，通常不会设置为90°，因为垂直观看建筑物时，只能看到建筑物的顶层的一个面，这时看到的图像为二维图像，缺失了三维图像的特性，一般会将俯仰角度设置为60°；而大中型城市的建筑物相对低一些且稀疏一些，将俯仰角度设置为60°，可能有一部分较高的建筑会遮挡一些较低的建筑，但是将俯仰角度设置为60°的时候，这种遮挡的情形不会太明显，因此大中型城市只需将俯仰角度设置为60°即可；而一些小城市建筑物相比大城市建筑物更低、更稀疏，则只需将俯仰角度设置为30°即可看清整个城市的街景。因此俯仰角度基本上设置为45°、60°和30°，本实施例以俯仰角度为45°为例，对本发明提供的方法进行说明；而旋转角度理论上可以任意设置，但在现实中，只需地物的正北、正东、正南和正西四个方向视角的二维地图数据，即可实现对地物的无死角的浏览，因此在对转换参数设置的实际操作过程中，通常只需要将旋转角度设置为90°(顺时针/逆时针)、180°(顺时针/逆时针)、270°(顺时针/逆时针)即可。需要说明的是，根据设置的转化参数，三维建模软件可以通过现有技术从三维模型数据中导出各视角的二维数据，在此不再重复说明。 

在实际应用中，从地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维 地图数据时，可以在计算机的服务器或数据库中建立一数据集合，该数据集合中用以存储地物的二维地图数据的二维图片数据、地物在该二维地图中的位置坐标数据。具体的，数据集合包括有若干条数据记录，每一条数据记录包含有地物的一个视角名称(比如正东、正南、正西、正北)、地物在该视角的二维地图数据的图片数据、地物在该视角的二维地图中的位置坐标数据以及从地物的三维地图数据导出地物在该视角的二维地图数据时设置的参数(包括俯仰参数、旋转参数和翻滚参数)以供后续的参考之用。 

S104、建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将地物的二维地图数据显示在显示画面上。 

具体的，通过上述步骤S103从建立的地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据，在将地物的二维地图数据显示在显示画面上之前，可以先通过一定的方法建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系。例如，从地物的正东方向视角的二维地图数据转换到地物的正南方向视角的二维地图数据时，按照从地物的三维地图模型数据中导出地物的正东方向视角的二维地图数据时设置的参数为俯仰角度为45°，翻滚角度为0°，旋转角度为90°；而在从地物的三维地图模型数据中导出地物的正南方向视角的二维地图数据时，设置的参数为俯仰角度为45°，翻滚角度为0°，旋转角度为180°。因此从地物的正东方向视角的二维地图数据转换到地物的正南方向视角的二维地图数据，只需要将设置的旋转角度由90°修改为180°即可，也即将地物的正东方向视角的二维地图数据旋转90°即可得到地物的正南方向视角的二维地图数据。在具体实现方式上，可以在地物的正东方向视角的二维地图上取一个点，并记录这个点在二维地图上的位置坐标，然后将这个点旋转90°，就可以得到这个点在地物的正南方向视角的二维地图上的位置坐标。在具体的应用中，通常设置的俯仰角度和翻滚角度是不变的，一般将俯仰角度设置为45°，将翻滚角度设置为0°(即通常不做 翻滚处理)，只是改变设置的旋转角度就能得到地物的东、南、西、北四个方向视角的二维地图数据，通过这四个方向视角的二维地图数据即可实现对整个街景的观察。 

当通过上述步骤建立了各个视角的二维地图数据的转换关系以后，就可以将地物的二维地图数据显示在显示画面上。通过步骤S103将地物的三维地图数据转换为各视角的二维地体数据之后，就可以直接使用二维地图引擎(也可以称为二维地图浏览器)查看地物的各视角的二维地图数据，不再需要三维地图引擎查看。 

具体的，可以将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上，也可以将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上，并根据建立的各视角的二维地图数据的转换关系，逐一地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据或跳跃式地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据显示在显示画面上。 

浏览者可以选择将地物的各个视角中的任一个视角的二维地图数据显示在显示画面上。例如，浏览者希望查看地物的正东方向视角的二维地图数据，则引擎(浏览器)从上述数据集合中下载地物的正东方向视角的二维地图数据，显示在引擎(浏览器)的显示画面上，显示画面上包括二维地图的图片数据和地物在此二位地图中的位置坐标数据。具体实现时，可以在显示画面上设置一参数设置对话框，浏览者可以在对话框中将参数设置为俯仰角度45°、翻滚角度0°和旋转角度90°，引擎(浏览器)就会根据设置的参数从上述数据集合中下载地物的正东方向视角的二维地图数据，显示在引擎(浏览器)的显示画面上；或者在显示画面上设置一下拉列表框，浏览者可以在下拉列表框中选择旋转角度为90°(如前所述，俯仰角度和翻滚角度基本是不变的，只需调整旋转角度)，引擎(浏览器)就会根据设置的参数从上述数据集合中下载地物的正东方向视角的二维地图数据，显示在引擎(浏 览器)的显示画面上；或者在显示画面上设置另外一个下拉列表框，浏览者可以在此下拉列表框中选择视角的名称，比如正西方向，引擎(浏览器)就会从上述数据集合中下载地物的正西方向视角的二维地图数据，显示在引擎(浏览器)的显示画面上。 

浏览者也可以选择先将地物的各个视角中的某一个视角的二维地图数据显示在显示画面上，然后再通过各视角的二位地图数据之间的转换关系得到其它视角的二维地图数据。例如，浏览者希望先查看地物的正东方向视角的二维地图数据，则引擎(浏览器)从上述数据集合中下载地物的正东方向视角的二维地图数据，显示在引擎(浏览器)的显示画面上，然后通过改变旋转参数来查看地物的正南视角的二维地图数据。具体实现时，可以在显示画面上设置一参数设置对话框，在参数设置对话框中设置俯仰角度45°，翻滚角度0°，旋转角度90°，则显示画面上会显示地物的正东方向视角的二维地图数据，然后将参数设置对话框中的旋转角度修改为180°，则显示画面上会显示地物的正南方向视角的二维地图数据；也可以在显示画面上设置一下拉列表框，浏览者可以选择旋转角度为90°，则显示画面上会显示地物的正东方向视角的二维地图数据，然后在下拉列表框中选择旋转角度为180°，则显示画面上会显示地物的正南方向视角的二维地图数据；或者在显示画面上设置另外一个下拉列表框，浏览者可以在此下拉列表框中选择视角的名称，浏览者可以在下拉列表框中先选择正东方向，则显示画面上会显示地物的正东方向视角的二维地图数据，再选择正南方向，则显示画面上会显示地物的正南方向视角的二维地图数据。另外，还可以在显示画面上设置一旋转按钮(此旋转按钮可以实现旋转的功能)，通过旋转按钮可以实现从一个视角的二维地图数据转换到另一个视角的二维地图数据，比如，当前显示画面上显示的是地物的正南方向的二维地图数据，则浏览者可以将旋转按钮逆时针旋转90°(即旋转-90°)，显示画面上就会显示地物的正东方向的 二维地图数据。需要说明的是，在旋转的过程中，可以逐一地旋转90°，也可以跳跃式地旋转180°或270°等，可以自行选择，在此不做限制。 

需要说明的是，在显示画面显示有地物在当前视角的二维地图中的图片数据和地物在该二维地图中的位置坐标数据，以及与现有二维地图显示方法相同，都设置有左移、右移、上移、下移、扩大、缩放按钮，以及地图的比例尺等。 

以上对本发明提供的一种多角度仿真三维地图的方法进行了详细的说明，为了更深入的理解本发明提供的方法，下面结合图2对本发明提供的方法的整个过程进行描述。 

在建立城市地物的三维地图模型数据之前，需要采集城市街景的地物(建筑物、街道等)数据，其中，采集的地物数据包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据；然后根据采集到的地物的图片数据和地物的位置坐标数据，利用三维建模软件建立地物的三维地图模型数据；建立了地物的三维地图模型数据之后，可以设置一定的转换参数从地物的三维地图模型数据中导出地物的各不同视角的二维地图数据，在本实施例中，具体的视角是指正北、正东、正南和正西方向的四个视角，其中，导出的各视角的二维地图数据包括该二维地图的图片数据、地物在该二维地图中的位置坐标数据以及由三维地图模型数据导出该视角的二维地图数据时设置的参数(包括俯仰角度、翻滚角度和旋转角度)；建立各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将地物的各视角的二维地图数据在二维地图引擎的显示画面上显示出来，其中，浏览者可以选择将各个视角中的某一个视角的二维地图数据显示在显示画面上，也可以将其中一个视角的二维地图数据显示出来，然后根据各视角的二维地图数据之间的转换关系，从该视角的二维地图数据转换为另一个视角的二维地图数据，其中，在显示画面上会显示地物在当前视角的二维图片数据以及地物在当前视角的二维地图中的位置坐标数据。 

实施例二、一种多角度仿真三维地图的装置。下面结合图3对本发明提供的装置进行详细说明。 

图3中，本发明提供的装置包括数据采集模块301、三维模型建立模块302、二维数据导出模块303、数据集合构建模块304和二维数据显示模块305。 

数据采集模块301用于采集街景中的地物数据，该地物数据至少包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据。 

三维模型建立模块302用于根据数据采集模块301采集到的地物的图片数据和地物的位置坐标数据，建立该地物的三维地图模型数据。 

二维数据导出模块303用于根据预先设置的转换参数，从三维模型建立模块302建立的地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据。 

具体的，二维数据导出模块303可以根据预先设置的俯仰参数(俯仰角度)、旋转参数(旋转角度)及翻滚参数(翻滚角度)，从地物的三维地图模型数据中导出与预先设置的转换参数对应视角的地物的二维地图数据，其中，导出的二维地图数据包括地物的二维图片数据和地物在该视角的二维地图中的位置坐标数据。 

数据集合构建模块304用于构建一数据集合，该数据集合中包括二维数据导出模块303导出的地物的二维地图数据的二维图片数据、地物在二维地图中的位置坐标数据以及预先设置的转换参数。 

具体的，从地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据时，可以在计算机的服务器或数据库中建立一数据集合，该数据集合用以存储地物的二维地图数据的图片数据、位置坐标数据以及预先设置的俯仰参数、旋转参数和翻滚参数。具体的，数据集合包括有若干条数据记录，每一条数据记录包含有地物的一个视角的名称(正东、正南、正西、正北)的二 维地图数据的图片数据、地物在相应视角的二维地图数据中的位置坐标数据以及从地物的三维地图模型数据导出该地物的该视角的二维地图数据时设置的参数(包括俯仰参数、旋转参数和翻滚参数)以供后续的参考之用。 

二维数据显示模块305用于建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将地物的二维地图数据显示在显示画面上。 

具体的，二维数据显示模块305包括第一二维数据显示子模块3051，用于将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上。 

二维数据显示模块305还包括第二二维数据显示子模块3052，用于将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上，并根据建立的各视角的二维地图数据的转换关系，逐一地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据或跳跃式地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据显示在显示画面上。 

另外，二维数据显示模块305还适于至少将地物在二维地图中的图片数据、地物在所述二维地图中的位置坐标数据显示在显示画面上。 

具体的，二维数据显示模块305会将地物在当前视角的二维地图中的图片数据和地物在该二维地图中的位置坐标数据显示在显示画面上，另外，与现有二维地图显示方法相同，都设置有左移、右移、上移、下移、扩大、缩放按钮，以及地图的比例尺等。 

本发明提供的一种多角度仿真三维地图的方法及装置，通过采集街景中地物的图片数据和位置坐标数据，根据该数据，利用三维建模软件建立地物的三维地图模型数据，然后按照预先设置的转换参数，从三维地图数据模型中导出地物的各个视角的二维地图数据，并将导出的二维地图数据显示在显示画面中。本发明实现了将三维地图数据转换为各个视角的二维地图数据，可以直接在二维地图引擎中浏览这些二维地图数据，相比现有的二维地图，可以多角度地对地图进行浏览，无任何死角；相比现有流行的三维地图，不 需要使用三维软件引擎(三维软件引擎授权费高，部署安装对硬件设备要求高)，可以基于原有二维地图引擎直接使用；另外，现有的三维地图数据量大，数据处理周期长，本发明提供的方法将三维地图数据转换成各个视角的二维地图数据，数据处理周期短，二次开发起点低，适用于中小企业单位。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种多角度仿真三维地图的方法，其特征在于，包括：

S101、采集街景中的地物数据，所述地物数据至少包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据；

S102、根据所述地物的图片数据和地物的位置坐标数据，建立所述地物的三维地图模型数据；

S103、根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据；

S104、建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将所述地物的二维地图数据显示在显示画面上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S103包括：

所述转换参数包括俯仰参数、翻滚参数和旋转参数，根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出与预先设置的转换参数对应视角的地物的二维地图数据，所述二维地图数据至少包括二维图片数据和地物在所述二维地图中的位置坐标数据。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

构建一数据集合，所述数据集合中包括所述地物的二维图片数据、所述地物在所述二维地图中的位置坐标数据以及所述预先设置的转换参数。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将地物的二维地图数据显示在显示画面上包括：

将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上；

或者，

将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上，并根据建立的各视角的二维地图数据的转换关系，逐一地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据或跳跃式地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据显示在显示画面上。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将地物的二维地图数据显示在显示画面上包括：

至少将地物的二维图片数据、地物在所述二维地图中的位置坐标数据显示在显示画面上。

6.一种多角度仿真三维地图的装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于采集街景中的地物数据，所述地物数据至少包括地物的图片数据和地物的位置坐标数据；

三维模型建立模块，用于根据所述地物的图片数据和地物的位置坐标数据，建立所述地物的三维地图模型数据；

二维数据导出模块，用于根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据；

二维数据显示模块，用于建立地物的各视角的二维地图数据之间的转换关系，并将地物的二维地图数据显示在显示画面上。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述二维数据导出模块用于根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出地物的各视角的二维地图数据具体包括：

所述转换参数包括俯仰参数、翻滚参数和旋转参数，根据预先设置的转换参数，从所述地物的三维地图模型数据中导出与预先设置的转换参数对应视角的地物的二维地图数据，所述二维地图数据至少包括二维图片数据和地物在所述二维地图中的位置坐标数据。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括：

数据集合构建模块，用于构建一数据集合，所述数据集合中包括所述地物的二维图片数据、所述地物在所述二维地图中的位置坐标数据以及所述预先设置的转换参数。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述二维数据显示模块包括：

第一二维数据显示子模块，用于将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上；

或者，

第二二维数据显示子模块，用于将地物的各个视角中的一个视角的二维地图数据显示在显示画面上，并根据建立的各视角的二维地图数据的转换关系，逐一地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据或跳跃式地将地物的另一个/多个视角的二维地图数据显示在显示画面上。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述二维数据显示模块用于将地物的二维地图数据显示在显示画面上具体包括：至少将地物在二维地图中的图片数据、地物在所述二维地图中的位置坐标数据显示在显示画面上。