CN104008189A - 一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，包括以下步骤：获取可量测街景地图的街景影像和三维激光点云数据；对可量测街景影像与三维激光点云数据进行空间配准；进行可量测街景浏览与像元空间坐标计算；进行可量测街景影像像元空间坐标进行信息点及对应信息查询；将信息点的信息在可量测街景影像上标注显示并自动推送。本发明能够快速、准确地建立信息点与街景影像的对应关系，实现可量测街景地图上信息点相关信息的自动推送，使基于街景地图的信息发布更为智能化，推送内容更具针对性，满足用户个性化接收信息体验需求，提高用户的体验质量，满足基于街景地图进行增值位置服务应用需求。

Description

一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法

技术领域

本发明涉及地理信息服务和在线网络信息推送。

背景技术

“地理空间实景化”已成为国际公认的空间信息科学发展和位置服务大众应用的必然趋势，360度城市街景地图将传统二维电子地图所无法表达的立面信息通过高清摄影的方式呈现在用户面前，为互联网地图位置服务展现提供了全新的方式。Google地图、微软、腾讯地图和百度地图相继推出其在线街景地图服务。但当前的街景地图限于一幅幅连续站点的360度全景影像的服务，一个站点的街景影像只具有一个坐标，无法实现全部街景影像像幅内的地理坐标空间参考与定位，街景地图与信息点(POI，Point of Interest)的关联只能通过街景影像地图站点坐标或者手动选取去关联，无法快速、准确建立信息点与街景影像上对应关系，影响着基于街景地图的深度应用与大众服务。

可量测街景地图将现有的街景与对应场景的三维激光点云数据相结合，即拍摄构成街景的一系列站点的360度全景影像的同时，获取对应区域高密度的三维激光点云数据，这些三维激光点云具有严密的空间参考，每一个点云即为一个三维坐标点，将场景的三维激光点云与街景影像进行严密配准，使得每一个街景影像像点都具有三维坐标，从而构成可量测街景，使得用户在浏览街景地图到不同视角、不同位置时，每一个街景影像上的像元都可以获得其空间位置，为基于街景地图自动推送对应空间位置信息点的广告信息奠定基础。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，以当前较为普及的街景地图为数据平台，建立三维可量测街景地图并在其上实现对每个信息点的信息自动推送。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，所述自动推送方法包括以下步骤：

步骤1，获取可量测街景地图的街景影像和三维激光点云数据；

步骤2，对可量测街景影像与三维激光点云数据进行空间配准；

步骤3，进行可量测街景浏览与像元空间坐标计算；

步骤4，进行可量测街景影像像元空间坐标进行信息点及对应信息查询；

步骤5，将信息点的信息在可量测街景影像上标注显示并自动推送。

通常的可量测实景影像是指单幅影像，视角不是360度的，本发明中的可量测街景影像将单幅可量测影像扩展到360度街景影像上来，形成一种全新视角的可量测街景影像。

所述步骤1进一步包括以下子步骤：

步骤1.1，选择可量测街景地图采集区域，沿道路制定合理的采集路线；

步骤1.2，采用车载三维激光全景移动测量系统采集道路360度全景影像数据和三维激光点云数据；

步骤1.3，利用车载三维激光全景影像移动测量系统的定位定姿传感器，将沿道路的360度全景影像和激光点云数据赋上全球统一的三维绝对坐标；

步骤1.4，得到具全球统一的三维绝对坐标的街景影像数据集和三维激光点云数据集。

所述步骤2进一步包括以下子步骤：

步骤2.1，按照顺序选取一站街景影像及对应站点的位置坐标和姿态参数；

步骤2.2，以该站点坐标按照设定的范围从三维激光点云数据集中查询站点全景影像对应场景的三维激光点云坐标；

步骤2.3，分别从街景影像和激光点云中选取不少于四个同名点，计算街景影像与三维激光点云数据的转换参数；

步骤2.4，以转换参数建立街景影像的每个像元与激光点云的对应关系，得到可量测街景影像数据；

步骤2.5，重复上述步骤2.1、2.2、2.4，得到每一站街景影像与三维激光点云的对应关系，使得所有站点的全景影像成为可量测街景影像。

所述步骤3进一步包括以下子步骤：

步骤3.1，以二维地图定位查询到可量测街景影像地图；

步骤3.2，在街景影像浏览器中加载和显示可量测街景影像；

步骤3.3，浏览可量测影像，实时计算浏览位置处的像元坐标；

步骤3.4，根据步骤2中的可量测影像像元与三维激光点云数据的对应关系，查询计算像元对应位置的三维坐标。

所述步骤4进一步包括以下子步骤：

步骤4.1，根据可量测街景影像像元对应的空间坐标生成查询窗口；

步骤4.2，以查询窗口在信息点数据库中进行空间查询；

步骤4.3，以空间位置最近为原则查询到信息点；

步骤4.4，采用属性查询方式检索对应信息点的信息。

所述步骤5进一步包括以下子步骤：

步骤5.1，将查询到的信息点的信息存储到信息显示单元；

步骤5.2，生成信息面板组件；

步骤5.3，根据信息点空间坐标计算其在街景影像上的像元坐标，进而在信息点对应的街景影像的像元位置动态添加信息面板组件标注；

步骤5.4，当鼠标漫游到动态标注的信息面板组件附近时，自动弹出标注信息面板；

步骤5.5，在标注信息面板中推送并显示信息点的信息。

本发明的有益效果是：本发明通过对可量测街景影像的数据获取、信息点与可量测街景影像的关系建立、信息点的信息查询和信息在可量测街景影像上标注和推送等几个部分进行科学的、合理的、客观的以及定性的分析，在现有的街景地图的基础上，将现有场景与三维激光点云数据相结合，使得每一个街景影像的像元都具有三维坐标，建立可量测街景地图，使用户在浏览地图的不同视角、不同位置时，每个街景影像上的像元都可以获得其空间位置，并通过互联网技术将可量测街景地图与信息点(POI)自动关联，使用户在浏览街景影像到不同位置时候，自动关联出对应空间位置的信息点，并弹出信息点所对应的名称、服务内容、内部场景图片、电话号码、地址、网址链接等信息，快速、准确地建立信息点与街景影像的对应关系，实现可量测街景地图上信息点相关信息的自动推送，使基于街景地图的信息发布更为智能化，推送内容更具针对性，满足用户个性化接收信息体验需求，提高用户的体验质量，满足基于街景地图进行增值位置服务应用需求。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

本发明以当前用户参与数众多的街景地图(例如谷歌地图等)为数据平台，提出了一种能自动关联信息点并进行在线信息推送的可量测街景地图的建立方法，以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。

如图1所示，本发明的具体流程包括以下步骤：

S1，获取可量测街景地图的街景影像和三维激光点云数据。

该步骤进一步包括以下子步骤：

S1.1，选择可量测街景地图采集区域，沿道路制定合理的采集路线。

确定所要获取可量测街景地图数据的区域范围，以互联网二维电子地图为参考，标识区域里面所有的道路，沿区域内的道路规划制定车载三维激光全景移动测量系统采集作业行驶路线。

S1.2，采用车载三维激光全景移动测量系统采集道路360度全景影像数据和三维激光点云数据。

按照S1.1所制定的采集作业形势路线，逐条道路进行车载三维激光全景移动测量系统采集道路360度全景影像数据和三维激光点云数据，每条道路采集的全景影像数据和三维激光点云数据分目录有序存储。

S1.3，利用车载三维激光全景影像移动测量系统的定位定姿传感器，将沿道路的360度全景影像和激光点云数据赋上全球统一的三维绝对坐标。

利用车载三维激光全景影像移动测量系统的定位定姿传感器(POS，Positionand Orientation System)获取的载体(搭载传感器的载车)位置坐标和姿态参数，以统一的时刻线性内插出沿道路每一站的360度全景影像的位置和姿态，计算出每一个激光扫描点的三维绝对坐标，由于360度全景影像不是连续拍摄的，是按照一定的间隔距离拍摄的，定义一个全景影像为一个站点，全景影像相当于一站一站的拍摄；

根据每一站360度全景影像拍摄的时刻从POS数据中线性内插出其位置和姿态如式(1)和(2)：

$r_{\mathrm{Pano}}^M=r_{\mathrm{POS}}^M\left(t\right)---\left(1\right)$

$R_{\mathrm{Pano}}^M=R_{\mathrm{POS}}^M\left(t\right)---\left(2\right)$

式中，为全景影像的位置矩阵，为全景影像的姿态参数构成的旋转矩阵，为POS定位数据、为POS定姿数据构成的旋转矩阵。

根据POS数据计算每一个激光扫描点的三维绝对坐标如式(3)：

$r_{\mathrm{LS}}^M=r_{\mathrm{POS}}^M\left(t\right)+d\·R_{\mathrm{POS}}^M\left(t\right)---\left(3\right)$

式中，为激光扫描点的三维绝对坐标，d为激光扫描点距离值。

S1.4，得到具全球统一的三维绝对坐标的街景影像数据集和三维激光点云数据集。重复步骤S1.3直到计算出每一站全景影像的位置坐标和姿态、每一个激光扫描点的三维绝对坐标，得到具有全球统一绝对坐标的街景影像数据集和三维激光点云数据集；全球统一的三维绝对坐标坐标就是以地球球心为坐标原点，根据南北极和赤道面建立的一个全球坐标系，如GPS坐标，地球上每个点都有一个唯一的三维坐标；全球统一基准就是统一以地心为原点建立的坐标系，所有的坐标是相对这个基准来计算的。

S2，对可量测街景影像与三维激光点云数据进行空间配准。

该步骤进一步包括以下子步骤：

S2.1，按照一定的顺序选取S1中计算得到的某一站街景影像及对应站点的位置坐标和姿态参数，

S2.2，以该站点坐标按照设定的范围从三维激光点云数据集中查询站点全景影像对应场景的三维激光点云坐标。具体做法为，以该站点坐标为中心，按照选定半径生成一个平面圆形区域，从三维激光点云数据集当中以此范围进行空间分析，查询站点全景影像所对应场景的三维激光点云坐标，

根据一个全景影像站点的位置坐标生成点云查询范围如式(4)：

$(x,y)\∈[{(x-r_{\mathrm{Pano}}^M\left(x\right))}^2+{(y-r_{\mathrm{Pano}}^M\left(y\right))}^2\≤R^2]---\left(4\right)$

式中，(x,y)为满足要求范围内的三维激光点云平面坐标，为站点x坐标，为站点y坐标，R为设定的查询半径。

S2.3，分别从每一个站点街景影像和对应场景的三维激光点云中选取不少于四个同名点，根据式(5)按照最小二乘原理平差计算街景影像与激光点云之间的转换参数，包括三个平移参数(ΔX ΔY ΔZ)、三个旋转参数(ΔYawΔPitch ΔRoll)和一个比例参数λ。

$r_L^m=r_c^m+R_c^m{r}_p$

$r_p=\mathrm{\λ}\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\φ}\sin \mathrm{\θ}\\ \cos \mathrm{\φ}\cos \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\φ}\end{array}\right]\begin{array}{c}\mathrm{\θ}=[u-\mathrm{INT}\left(\frac{2d-1}{2}\right)]\frac{\mathrm{\π}}{d}\\ \mathrm{\φ}=[\mathrm{INT}\left(\frac{d-1}{2}\right)-v]\frac{\mathrm{\π}}{d}\end{array}---\left(5\right)$

式中，为同名点三维激光点云坐标，为三个平移参数构成的向量，为三个旋转参数(ΔYaw ΔPitch ΔRoll)构成的旋转矩阵，r_p为全景影像上跟激光点云对应的同名点的球面坐标，u、vr_p为全景影像上跟激光点云对应的同名点的像元坐标，d为全景影像在球面上的行数。

S2.4，以转换参数建立街景影像每个像元与三维激光点云的对应关系，得到可量测街景影像数据；

S2.5，重复步骤S2.1、S2.2，S2.4，得到每一站街景影像与三维激光点云的对应关系，使得所有站点全景影像成为可量测街景影像，至此建立完整的可量测街景地图。

S3，进行可量测街景浏览与像元空间坐标计算。

该步骤进一步包括以下子步骤：

S3.1，以二维地图定位查询到可量测街景影像地图。

漫游到二维地图上某道路上，以鼠标所在的二维地图坐标作为空间查询坐标输入，从可量测街景影像站点坐标集当中按照最临近距离法查询到该点的可量测街景影像数据。

S3.2，在网页浏览器中加载和显示可量测街景影像。打开一个街景影像浏览窗口或页面，在Flex浏览插件中加载可量测街景影像数据，同时显示可量测街景影像。

S3.3，在街景影像浏览窗口中任意浏览可量测影像，以鼠标所在的位置实时计算浏览位置处的街景影像像元坐标，即将屏幕坐标转换成影像坐标，根据当前屏幕上显示的影像比例做计算。

S3.4，根据步骤S2.4中建立的街景影像每个像元与三维激光点云的对应关系通过式(5)计算每个像元对应位置的三维坐标。

S4，进行可量测街景影像像元空间坐标进行信息点及对应信息查询。

步骤S4进一步包括以下子步骤：

S4.1，根据可量测街景影像每个像元对应位置的三维坐标生成查询窗口，查询窗口以街景影像上鼠标点所在像元的空间坐标为中心，按照设定的半径生成一个圆形查询窗口。

S4.2，以生成的圆形查询窗口，在信息点数据库中进行空间查询，空间查询以后台的GIS空间信息服务进行。

S4.3，以查询窗口在信息点数据库中进行空间查询选择时，从信息点选择集中以空间位置最近为原则筛选一个信息点作为查询结果。

S4.4，选取查询到的信息点数据表，该信息表是根据信息点数据库查询到的记录提取出需要推送或者显示的信息表，采用属性查询方式检索对应信息点的信息。

S5，将信息点的信息在可量测街景影像上标注显示并自动推送。

步骤S5进一步包括以下子步骤：

S5.1，将查询到的信息点的信息存储到信息显示单元。

通过属性SQL查询语句，从信息点数据库中读取、服务内容、内部场景图片、电话号码、地址、网址链接等信息，将以上查询到的信息存储到信息显示单元内存数据结构。

S5.2，生成信息面板组件。

根据信息点信息的内容项，自动生成用于信息显示的信息面板组件；本实施例中，该信息面板组件包括用于信息点名称、服务内容、内部场景图片、电话号码、地址、网址链接等文字或者多媒体显示的控件。

S5.3，在信息点对应的街景影像的像元位置添加信息面板组件标注。

当使用者进入所述可量测街景影像地图时，在鼠标漫游查询到的信息点对应的街景影像处该像元位置附近添加广告面板组件标注，根据查询到的信息点自动把设计好的面板调出来，类似一个对话框或者浮动信息框，信息内容就是S5.2中的信息面板组件内容。

S5.4，若使用者漫游到有信息点的区域，触发信息点广告推送，在鼠标漫游处标注信息组件，自动弹出标注信息面板，标注的信息点与前述的绝对三维坐标关联，每个信息点只有一个绝对三维坐标，根据街景影像和三维激光点云的关系计算到像元坐标上，动态算出其在每一个街景影像上对应的像元坐标，从而实现自动推送。

S5.5，在标注的信息面板组件按照对应项显示信息并向使用者推送，用使用者可以查看浏览信息，当鼠标漫游出信息面板组件区域时，自动关闭信息面板组件。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，其特征在于：所述自动推送方法包括以下步骤：

步骤1，获取可量测街景地图的街景影像和三维激光点云数据；

步骤2，对可量测街景影像与三维激光点云数据进行空间配准；

步骤3，进行可量测街景浏览与像元空间坐标计算；

步骤4，进行可量测街景影像像元空间坐标进行信息点及对应信息查询；

步骤5，将信息点的信息在可量测街景影像上标注显示并自动推送。

2.如权利要求1所述的一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，其特征在于：所述步骤1包括以下子步骤：

步骤1.1，选择可量测街景地图采集区域，沿道路制定合理的采集路线；

步骤1.2，采用车载三维激光全景移动测量系统采集道路360度全景影像数据和三维激光点云数据；

步骤1.3，利用车载三维激光全景影像移动测量系统的定位定姿传感器，将沿道路的360度全景影像和激光点云数据赋上全球统一的三维绝对坐标；

步骤1.4，得到具全球统一的三围绝对坐标的街景影像数据集和三维激光点云数据集。

3.如权利要求1所述的一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，其特征在于：所述步骤2包括以下子步骤：

步骤2.1，按照顺序选取一站街景影像及对应站点的位置坐标和姿态参数；

步骤2.2，以该站点坐标按照设定的范围从三维激光点云数据集中查询站点全景影像对应场景的三维激光点云坐标；

步骤2.3，分别从街景影像和激光点云中选取不少于四个同名点，计算街景影像与三维激光点云数据的转换参数；

步骤2.4，以转换参数建立街景影像的每个像元与激光点云的对应关系，得到可量测街景影像数据；

步骤2.5，重复上述步骤2.1、2.2、2.4，得到每一站街景影像与三维激光点云的对应关系，使得所有站点的全景影像成为可量测街景影像。

4.如权利要求1所述的一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，其特征在于：所述步骤3包括以下子步骤：

步骤3.1，以二维地图定位查询到可量测街景影像地图；

步骤3.2，在街景影像浏览器中加载和显示可量测街景影像；

步骤3.3，浏览可量测影像，实时计算浏览位置处的像元坐标；

步骤3.4，根据步骤2中的可量测影像像元与三维激光点云数据的对应关系，查询计算像元对应位置的三维坐标。

5.如权利要求1所述的一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，其特征在于：所述步骤4包括以下子步骤：

步骤4.1，根据可量测街景影像像元对应的空间坐标生成查询窗口；

步骤4.2，以查询窗口在信息点数据库中进行空间查询；

步骤4.3，以空间位置最近为原则查询到信息点；

步骤4.4，采用属性查询方式检索对应信息点的信息。

6.如权利要求1所述的一种具有信息自动推送功能的可量测街景地图的建立方法，其特征在于：所述步骤5包括以下子步骤：

步骤5.1，将查询到的信息点的信息存储到信息显示单元；

步骤5.2，生成信息面板组件；

步骤5.3，根据信息点空间坐标计算其在街景影像上的像元坐标，进而在信息点对应的街景影像上对应像元位置动态添加信息面板组件标注；

步骤5.4，当鼠标漫游到动态标注的信息面板组件附近时，自动弹出标注信息面板； 

步骤5.5，在标注信息面板中推送并显示信息点的信息。