CN105183154A - 一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,其通过获取至少一个指定实景影像对象的唯一标识和该指定实景影像对象所关联的实体空间对象的空间描述信息，在一个预设的虚拟三维空间中建立一个目标空间；在所述目标空间中设定一个指定虚拟对象，获取该指定虚拟对象的空间描述信息，并通过迭代计算得到该指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置，读取该指定虚拟对象的信息并将其标准化后，通过与所述目标空间的映射得到虚拟对象的预处理展示数据，读取所述指定实景影像对象的信息并进行标准化后，通过与所述目标空间的映射得到实景影像对象的预处理展示数据，所述虚拟对象的预处理展示数据叠加到所述实景影像对象的预处理展示数据之上进行合成展示。

Description

一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法

技术领域

本发明涉及一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法。

背景技术

目前，记录实体环境中的资产对象的方法主要有两类，一类为采用数字成像手段记录的各种静态实景影像或动态实景影像数据，另一类则为以文字等抽象描述方法记录的资产对象的信息。

两种手段各有利弊，实景影像手段可完整还原视觉信息，但无法展示资产对象、逻辑区域等实景影像背后的信息，且多个二维实景影像之间缺少空间关联信息，若要将现场记录的所有实景影像与资产对象的抽象描述信息意义对应标注关联，将需要找到资产对象在所有实景影像中的位置关联关系，当资产对象与实景影像的数量达到一定数量级后，这将是一个复杂而难以准确实施的工作。

这使得一些要开展与实体环境紧密关联的业务，其信息的整合与直观展示能力受到了限制，如资产管理，快速现场环境信息采集与还原分析、远程监控、实体空间信息分享等应用领域，目前只能将实景影像数据与资产对象数据分离展示，或通过大量人工校准，一一对应标注，一旦资产对象物理位置发生改变，重新处理实景影像及资产对象信息标注的过程就变得复杂，并且其生产效果与效率完全依赖于操作人员的能力，可控性较差，所以这类业务的开展往往工程量浩大，代价高昂，较难普及实施。另外由于难以做到大规模资产对象和实景影像的关联展示，对业务操作人员的知识水平及主观依赖度都较高，系统即使建成，使用成本也很高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,其通过将虚拟对象和实景影像对象映射到同一个目标空间中，可以对虚拟对象所对应的实体空间进行增强现实的可视化管理，展示虚拟对象所对应的资产实体在的实体空间中的信息，用户不需要知道虚拟对象所对应的资产实体的绝对空间位置即可对资产实体进行管理，虚拟对象所对应的资产实体的位置登记及变更方便，能够将虚拟对象所对应的资产实体的信息及其所在的实体空间的影像进行统一的管理与展示，通过便于理解的相对空间位置的描述信息，实体空间描述信息等数据，自动化地将虚拟对象所对应的资产实体与实体空间和实景影像对象进行关联展示，避免在实景影像对象上位置标注的繁琐性，重复性及信息变更的管理复杂性等问题，提高相关业务开展的可行性、可管理性和经济性。实现上述目的的一种技术方案是：一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,包括下列步骤：

实景影像指定步骤：输入一个或多个指定实景影像对象的唯一标识；

目标空间构建步骤：通过所述指定实景影像对象的唯一标识，获取所述指定实景影像对象的空间描述信息，通过所述指定实景影像对象所关联的实体空间的唯一标识，获取上述实体空间的空间描述信息，对上述空间描述信息进行数据格式的转换和空间形态的变换，放入一个预建的虚拟三维空间内，建立供最终展示使用的目标空间；

虚拟对象检索步骤：在该目标空间内设定一个子空间中，查找所述子空间内所有虚拟对象的唯一标识，并获取上述虚拟对象的空间描述信息；

虚拟对象空间描述信息获取步骤：在虚拟对象检索步骤中所检索到的虚拟对象中，确定一个指定虚拟对象，获取该指定虚拟对象的关联对象的唯一标识，并计算该指定虚拟对象在其关联对象中相对空间位置，以及该指定虚拟对象的空间形态；

虚拟对象空间位置信息迭代计算步骤：对该指定虚拟对象在其关联对象中相对空间位置进行迭代和累加，直到得到该指定虚拟对象在实体空间中的相对空间位置为止，并得到该指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置；

虚拟对象读取步骤：基于该指定虚拟对象的唯一标识，读取该指定虚拟对象的信息；

虚拟对象加载步骤：对该指定虚拟对象的信息进行数据格式的转换，处理为该指定虚拟对象的标准化信息；

虚拟对象映射步骤：通过调取所述目标空间中的相关空间描述信息，将该指定虚拟对象的标准化信息映射到所述目标空间中的对应位置，并对该指定虚拟对象的标准化信息进行几何变换，形成该虚拟对象的预处理展示数据；

实景影像读取步骤：基于指定实景影像对象的唯一标识，读取所述指定实景影像对象的信息，并进行数据格式的转换，生成实景影像对象的标准化信息；

实景影像对象映射步骤：通过调取所述目标空间中的相关空间描述信息，将所述指定实景影像对象的标准化信息映射到所述目标空间中的对应位置并对所述实景影像对象的标准化信息进行几何变换，生成实景影像对象的预处理展示数据；

显示叠加步骤：将虚拟对象的预处理展示数据，并设定在虚拟对象展示图层中显示，将实景影像对象的预处理展示数据设定在实景影像展示图层中显示，将所述虚拟对象展示图层叠加到所述实景影像展示图层之上进行互动展示。

进一步的，该方法还包括：，切换所述目标空间的切换实景影像对象步骤。

进一步的，所述虚拟对象检索步骤中在所述目标空间中所设定的子空间为一个二维封闭空间或一个三维封闭空间。

进一步的，所述虚拟对象空间描述信息获取步骤中，对该指定虚拟对象的空间描述信息进行数据格式的转换。

进一步的，虚拟对象空间位置信息迭代计算步骤中所采用的空间变换算法包括：GIS坐标转三维坐标算法，左手/右手三维坐标互转算法，球模型变换算法、镜头透视畸变算法。

进一步的，虚拟对象空间位置信息迭代计算步骤中，将不同空间变换算法和比例尺所得到的所述指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置进行对比展示。

进一步的，所述显示叠加步骤中，在所述目标空间中设立虚拟摄像机，并在所述虚拟摄像机中设立虚拟视口，对所述虚拟对象展示图层和所述实景影像展示图层进行渲染并合成展示。

再进一步的，所述显示叠加步骤中，向第三方程序公开当前所述虚拟摄像机的虚拟视口的方位以及对所述指定虚拟对象的操作事件。

采用了本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统的技术方案，其通过获取至少一个指定实景影像对象的唯一标识和该指定实景影像对象所关联的实体空间对象的空间描述信息，在一个预设的虚拟三维空间中建立一个目标空间；在所述目标空间中设定一个指定虚拟对象，获取该指定虚拟对象的空间描述信息，并通过迭代计算得到该指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置，读取该指定虚拟对象的信息并将其处理为该指定虚拟对象的标准化信息，然后通过与所述目标空间的映射得到虚拟对象的预处理展示数据，并设定在虚拟对象展示图层中显示，读取所述指定实景影像对象的信息，并将其处理为该指定实景影像对象的标准化信息后，通过与所述目标空间的映射得到实景影像对象的预处理展示数据，并设定在实景影像展示图层中显示，所述虚拟对象展示图层叠加到所述实景影像展示图层中显示之上进行合成展示。其技术效果是：可以对虚拟对象所对应的资产进行可视化管理，展示虚拟对象所对应的资产在的实体环境中的信息，用户不需要知道虚拟对象所对应的资产的绝对空间位置即可对资产进行管理，资产位置登记及变更方便。

附图说明

图1为本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统的结构示意图。

图2为本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统中的空间变换信息调用中间件的结构示意图。

图3为本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法的流程图。

实景影像数据库11、实景影像空间描述信息数据库12、实体空间描述信息数据库13、虚拟对象空间描述信息数据库14和虚拟对象数据库15，空间变换信息调用中间件2，虚拟对象信息读取模块31、实景读取模块32，虚拟对象空间映射展示模块41、实景空间映射展示模块42，互动操作展示模块5。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

请参阅图1，本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统，设有数据管理层、处理计算层和交互展示层。其中所述数据管理层中一共设置了五个数据库：实景影像数据库11、实景影像空间描述信息数据库12、实体空间描述信息数据库13、虚拟对象空间描述信息数据库14和虚拟对象数据库15。所述处理计算层中设有空间变换信息调用中间件2，虚拟对象信息读取模块31、实景读取模块32，虚拟对象空间映射展示模块41和实景空间映射展示模块42。所述交互展示层中设有互动操作展示模块5。

其中实景影像空间描述信息数据库12、实体空间描述信息数据库13、虚拟对象空间描述信息数据库14同时与空间变换信息调用中间件2进行双向通信；实景影像数据库11与实景读取模块32进行双向通信；虚拟对象数据库15与虚拟对象信息读取模块31进行双向通信；虚拟对象空间映射展示模块41，和空间变换信息调用中间件2以及虚拟对象信息读取模块31进行双向通信，实景空间映射展示模块42，和实景读取模块32以及空间变换信息调用中间件2进行双向通信。互动操作展示模块5，与虚拟对象空间映射展示模块41以及实景空间映射展示模块42进行双向通信。

实体空间描述信息数据库13中每条记录都指向一个实体空间的空间描述信息，即该实体空间的空间位置的描述信息和该实体空间的空间形态的描述信息。该实体空间既可以是二维封闭空间，也可以是三维封闭空间。实体空间描述信息数据库13中每条记录都至少包括设有记载有下列内容字段：

该实体空间的唯一标识。

对该实体空间进行空间位置描述时所采用的空间类型，即所采用的坐标系，比如GIS坐标、三维坐标等。

对该实体空间进行空间形态描述时所采用的数据格式，比如DWG格式、JSON格式或者XML格式等。

该实体空间具体的空间描述信息，其既可以是在该条记录中由若干字段组成的一组数据，也可以是一个指向内部文件的链接；或一个指向外部文件的链接，即引用，以供空间变换信息调用中间件2进行检索、读取、调用和计算。

该实体空间的相对父实体空间的空间位置描述信息：即对该实体空间在其上一级父实体空间中的相对空间位置的描述信息。

该实体空间的关联父实体空间的空间位置描述，即判断该实体空间是否有上一级父实体空间，并在该实体空间有上一级父实体空间时提供链接。

实体空间描述信息数据库13中每条记录都还可设有记载有下列内容的字段：

对该实体空间进行空间位置和空间形态描述时所采用的度量单位。

对该实体空间进行空间位置和空间形态描述时所采用的方位及倾角。

虚拟对象数据库15中的每条记录都指向一个虚拟对象的信息，每个虚拟对象都与一个资产实体对应，虚拟对象数据库15中的每条记录都至少设有记载有下列内容的字段：

该虚拟对象的唯一标识。

该虚拟对象的类型。

该虚拟对象的属性。

该虚拟对象的具体信息，该具体数据可以是在该条记录中由若干个字段所构成的一组数据，也可以是记载有该虚拟对象的具体信息的一个外部文件的链接，即指向该虚拟对象的引用，以供虚拟对象信息读取模块31检索、读取和调用。

虚拟对象空间描述信息数据库14中的记录与虚拟对象数据库15中的记录是一一对应的，即虚拟对象空间描述信息数据库14中的每条记录都指向一个虚拟对象的空间描述信息，即该虚拟对象的空间位置的描述信息，以及该虚拟对象的空间形态的描述信息，虚拟对象空间描述信息数据库14中的每条记录都至少设有记载有下列内容的字段：

该虚拟对象的唯一标识。

对该虚拟对象进行空间位置描述时所采用的空间类型，即所采用的坐标系，比如GIS坐标、三维坐标等。

对该虚拟对象进行空间形态描述时所采用的数据格式，比如DWG格式、JSON格式或者XML格式等。

该虚拟对象具体的空间描述信息，特别记录了此虚拟对象可被其它虚拟对象关联的空间描述信息信息。

该虚拟对象空间描述信息其既可以是在该条记录中由若干字段组成的一组数据，也可以是一个指向内部文件的链接，或一个指向外部文件的链接，即引用，以供空间变换信息调用中间件2进行检索、读取、调用和计算。

该虚拟对象的相对父虚拟对象的空间位置描述，即对该虚拟对象在其上一级父虚拟对象中相对空间位置的描述信息。

该虚拟对象的关联实体空间的空间位置描述，即在该虚拟对象没有上一级父虚拟对象时，记录该虚拟对象在对应的实体空间中的相对空间位置的描述信息，并建立到该实体空间的链接。

虚拟对象空间描述信息数据库14中的每条记录还可以设有记载有下列内容的字段：

对该虚拟对象进行空间位置和空间形态描述时所采用的度量单位。

对该虚拟对象进行空间位置和空间形态描述时所采用的方位及倾角。

实景影像数据库11中的每条记录指向一个实景影像对象的信息且应当至少包括记载有下列内容的字段，以供实景读取模块32调用：

该实景影像对象的唯一标识。

该实景影像对象的类型，比如照片、影像或实景等。

该实景影像对象的数据格式，比如JPG格式、AVI格式或FLV格式等。

实景影像数据库11中的每条记录中还可以包括记载有下列内容的字段：

该实景影像对象所采用的镜头类型。

该实景影像对象所采用的畸变矫正标识。

该实景影像对象的视角大小。

实景影像空间描述信息数据库12中的记录与实景影像数据库11中的记录是一一对应的，即实景影像空间描述信息数据库12中的每条记录也都指向一个实景影像对象，记载有一个实景影像对象的空间描述信息，即以一个实景影像对象的空间位置的描述信息和空间形态的描述信息。

实景影像空间描述信息数据库12中的每条记录都至少包括下列字段：

该实景影像对象的唯一标识。

该实景影像对象中所包含的所有虚拟对象的唯一标识，建立该实景影像对象与虚拟对象之间的对应关系。

对该实景影像对象进行空间位置描述时所采用的空间类型，即所采用的坐标类型，比如GIS坐标、三维坐标等。

对该实景影像对象进行空间形态描述时所采用的数据格式，比如JSON格式、XML格式等等。

该实景影像对象所对应的实体空间的唯一标识，即该实景影像对象中所包含的所有实体空间，以及该实景影像对象所在的所有实体空间的唯一标识。

该实景影像对象具体的空间描述信息，其可以是在该条记录中的若干个字段组成的一组数据，也可以是对于记载有该实景影像对象的空间描述信息的内部链接，即文件，或者外部链接，即引用，以供空间变换信息调用中间件2检索、读取、调用和计算。

实景影像空间描述信息数据库12中的每条记录还可以包括下列字段：

对该实景影像对象进行空间位置和空间形态描述时所采用的度量单位；

对该实景影像对象进行空间位置和空间形态描述时所采用的方位及倾角等。

在实景影像空间描述信息数据库12、虚拟对象空间描述信息数据库14和实体空间描述信息数据库13中的所有记录中，其采用的空间类型和数据格式统一的情况下，上述数据库中的度量单位的字段皆可为空。

空间变换信息调用中间件2内建有一个的虚拟三维空间。空间变换信息调用中间件2，根据互动操作展示模块5所指定的资产实体，找到对应的虚拟对象的唯一标识，并在实景影像空间描述信息数据库12中找到与该虚拟对象所对应的实景影像对象的空间描述信息，依据上述实景影像对象所对应的实体空间的唯一标识，从实体空间描述信息库13中找到与上述实景影像对象所对应的实体空间的空间描述信息，对上述空间描述信息进行空间位置和空间形态的变换后，放入所述虚拟三维空间中，建立可供在显示终端900上进行互动展示的目标空间。空间变换信息调用中间件2，也可根据互动操作展示模块5所指定的实景影像对象，在实景影像空间描述信息数据库12中找到对应实景影像对象的空间描述信息，根据该实景影像对象所对应的实体空间的唯一标识，从实体空间描述信息库13中找到与该实景影像对象所对应的实体空间的空间描述信息，以及该实景影像对象所对应的所有虚拟对象的唯一标识在虚拟对象空间描述信息数据库14中找到该实景影像对象所包含的所有虚拟对象的空间描述信息，将上述空间描述信息放入所述的虚拟三维空间，进行空间位置和空间形态的变换后，建立可供在显示终端900上进行互动展示的目标空间。

空间变换信息调用中间件2，在虚拟对象空间描述信息数据库14查找到该虚拟对象的空间描述信息，该虚拟对象空间位置的描述信息可以是基于GIS坐标来描述的，可以是基于三维坐标来描述的，可以是基于度量单位来描述的，或是基于倾角以及方位来描述的，以及基于其它标准的空间位置坐标来描述的空间位置描述信息。空间变换信息调用中间件2同时查找该虚拟对象在其上一级父虚拟对象中相对空间位置的描述信息，在该虚拟对象无上一级父虚拟对象时查找该虚拟对象在对应的实体空间中相对空间位置的描述信息，从而确定该虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置。

也就是说根据互动操作展示模块5指定的虚拟对象，空间变换信息调用中间件2通过将该虚拟对象的唯一标识，在虚拟对象空间描述信息数据库14中查找该虚拟对象的记录，得到该虚拟对象在其关联对象中的相对空间位置的描述信息后，逐级进行该虚拟对象相对空间位置的迭代和累加，最终得到该虚拟对象在实体空间中的相对空间位置，从而确定该虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置。

空间变换信息调用中间件2所要建立的目标空间是基于由实景影像空间描述信息数据库12中记录的若干个实景影像对象的空间描述信息，以及该若干个实景影像对象的所共同关联的实体空间的空间描述信息建立的，通过读取实体空间描述信息数据库13中不同的实体空间的空间描述信息，所述目标空间的形态及位置关系可以发生改变。

空间变换信息调用中间件2也可通过多个独立的，相互关联的实体空间对象的空间描述信息，建立一个大的完整的目标空间。

空间变换信息调用中间件2包括以下模块：空间描述信息读取模块21、空间信息计算模块22、空间信息检索查询模块23、空间变换算法库24、格式转换与类型判断模块25、描述信息关联算法信息库26、转换比例尺标定模块27和比例尺数据库28。其中转换比例尺标定模块27又分为后台处理模块271和比例尺条件输入与展示模块272。

空间变换算法库24存储各种空间变换算法，如GIS坐标转三维坐标算法，左手/右手三维坐标互转算法，球模型变换算法、镜头透视畸变算法、以及其它第三方算法等。

描述信息关联算法信息库26用于存储空间描述信息的数据格式转换的算法，供格式转换与类型判断模块25调用。空间描述信息包括实景影像空间描述信息数据库12中存储的实景影像对象的空间描述信息、实体空间描述信息数据库13中存储的实体空间的空间描述信息以及虚拟对象空间描述信息数据库14中存储的虚拟对象的空间描述信息。

空间描述信息读取模块21与实景影像空间描述信息数据库12、实体空间描述信息数据库13和虚拟对象空间描述信息数据库14进行双向通信，用以读取实景影像空间描述信息数据库12、实体空间描述信息数据库13或虚拟对象空间描述信息数据库14中的空间描述信息。

格式转换与类型判断模块25与空间描述信息读取模块21进行双向通信，并根据由空间描述信息读取模块21读取的空间描述信息，解析相应的空间描述信息所采用的空间类型及数据格式，从描述信息关联算法信息库26中提取相应的数据格式转换的算法，供空间描述信息读取模块21进行数据格式的转换。相应的空间描述信息所采用的空间类型可为GIS坐标，所采用的数据格式可为JSON格式，DWG格式、XML格式等。格式转换与类型判断模块25将相应的数据格式转换的算法返还给空间描述信息读取模块21，空间描述信息读取模块21将相应的空间描述信息解析为可被空间变换算法库24调用的数据格式。

空间信息计算模块22内建有一个虚拟三维空间，空间信息计算模块22将经过数据格式转换后的实体空间的空间描述信息、虚拟对象的空间描述信息和实景影像对象的空间描述信息，进行空间形态的变换和比例尺的统一后，放入该虚拟三维空间，形成可供可供在显示终端900上进行互动展示的目标空间。

空间信息计算模块22负责管理虚拟对象相对空间位置的整个迭代计算的计算过程，以得到所述的目标空间中任意一个虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置，并调取空间变换算法库24中的空间变换算法及转换比例尺标定模块27中的比例尺，逐级计算该虚拟对象在其关联对象中的相对空间位置，最后确定该虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置。

在一个虚拟对象有上一级父虚拟对象时，空间信息计算模块22计算一个虚拟对象在上一级父虚拟对象中的相对空间位置，再逐级迭代和累加计算该上一级父虚拟对象在其关联对象中的相对空间位置，最终得到该虚拟对象在对应的实体空间中相对空间位置，最后确定该虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置。

空间信息计算模块22通过空间变换算法库24调用转换比例尺标定模块27提供的不同转换系数，以使空间信息计算模块22迭代计算得到的结果统一换算到所述目标空间内。

转换比例尺标定模块27通过与空间变换算法库24进行双向通信，用以标定各种空间变换算法间的比例关系。转换比例尺标定模块27通过后台处理模块271与空间变换算法库24进行双向通信，比例尺条件输入与结果展示模块272实现空间变换算法选择，比例尺输入数值选择，空间变换算法结果显示，多种空间变换算法结果对比，以及比例尺输入数值的手工设定等功能。后台处理模块271依照输入比例尺条件输入与结果展示模块272的数据，进行计算后，得到不同空间变换算法下的结果在比例尺条件输入与展示模块272中对比展示，为用户提供比例系数制定的依据，并通过比例尺数据库28，使用户能够输入、修改或保存不同空间变换算法的结果相对于空间变换信息调用中间件2所建立目标空间的具体比例数值，供空间信息计算模块22调用。

后台处理模块271负责从比例尺条件输入与展示模块272读取比例尺输入数值并调用空间变换算法库24中的空间变换算法进行处理计算，将结果返还给比例尺条件输入与展示模块272，同时其还负责接收空间信息计算模块22通过空间变换算法库24发出的调取请求，并维护比例尺数据库28。

比例尺条件输入与展示模块272提供用户一个比例尺计算的交互界面，实现空间变换算法选择，比例尺输入数值选择，空间变换算法结果显示，多种空间变换算法结果对比，以及比例值的手工设定等功能，满足用户操作需求，并与后台处理模块271交互，操作维护比例尺数据库28。

虚拟对象信息读取模块31根据虚拟对象的唯一标识从虚拟对象数据库15中读取对应虚拟对象的信息，并依据该虚拟对象的类型，比如图片、视频、模型、文字等，调用相应的解码、处理计算方法，将虚拟对象的内容处理为可在所述目标空间内统一处理的该虚拟对象的标准化信息。

实景读取模块32根据实景影像对象的唯一标识从实景影像数据库11中读取对应实景影像对象的信息，并依据该实景影像对象的类型，调用相应的解码、处理计算方法，将实景影像对象的信息处理为可在所述目标空间内统一处理的该实景影像对象的标准化信息。

实景影像对象的类型包括：数码照片、视频、三维渲染图，全景影像等数字影像类型。实景影像对象的标准化信息包括：广角、鱼眼、全景等的镜头类型描述

虚拟对象空间映射展示模块41：在空间变换信息调用中间件2所建立的目标空间内，通过空间变换信息调用中间件2中的空间信息查询检索模块23，逐个或批量查询符合条件的虚拟对象的空间描述信息。

虚拟对象空间映射展示模块41从虚拟对象信息读取模块31中读取符合条件的虚拟对象的标准化信息，如文字、图片、视频、模型等。同时，虚拟对象空间映射展示模块41从空间变换信息调用中间件2中调用所述目标空间的相关空间描述信息，并根据所述目标空间的相关空间描述信息调用对应的展示引擎或采用对应的处理方法处理所述虚拟对象的标准化信息，比如对虚拟对象自身的大小、位置、几何形态进行变换处理。使所述虚拟对象的标准化信息，映射到所述虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置，使所述虚拟对象能够在显示终端900正确展示，生成可在显示终端900上展示的虚拟对象的预处理展示数据。

实景空间映射展示模块42从实景读取模块32中读取对应实景影像对象的标准化信息，同时从空间变换信息调用中间件2中调用所述目标空间中的空间描述信息，并根据所述目标空间的相关空间描述信息，调用对应的展示引擎或空间变换方法，对所述实景影像对象的标准化信息进行几何变换，根据实景影像对象自身的大小、位置、几何形态变换进行处理，并将所述实景影像对象，映射到所述目标空间中的对应位置，以便实景影像对象能够在显示终端900上正确展示，生成可在显示终端900上展示的实景影像对象的预处理展示数据。

互动操作展示模块5包括三维互动展示引擎51、第三方调用控制接口52和用户互动操作接口53。

互动操作展示模块5接收来自虚拟对象空间映射展示模块41虚拟对象的预处理展示数据，并将其展示在虚拟对象展示图层上，接收来自实景空间映射展示模块42的实景影像对象的预处理展示数据，并将其展示在实景影像展示图层上，将所述虚拟对象展示图层叠加到所述实景影像展示图层之上，并在三维互动展示引擎51的对应位置进行展示。三维互动展示引擎51在所述目标空间所对应的任意一个实景影像对象拍摄点在所述目标空间中的位置，设立虚拟摄像机，并通过在所述虚拟摄像机中设立虚拟视口，对所述虚拟对象展示图层和所述实景影像展示图层进行渲染并合成展示于显示终端900之上，并在互动操作时始终保持所述虚拟对象展示图层，及所述实景影像展示图层间的位置对应关系，同步变换。

互动操作展示模块5中的三维互动展示引擎51通过虚拟对象的唯一标识或实景影像的唯一标识，调用需要展示的相应的虚拟对象或实景影像对象，调用信息通过第三方调用控制接口52输入。

互动操作展示模块5中的三维互动展示引擎51通过向虚拟对象空间映射展示模块41和实景空间映射展示模块42发送所述虚拟摄像机在所述目标空间内的位置，获取任意一个虚拟对象、任意一个实景影像对象的拍摄点或其它任意点在三维互动展示引擎51中的位置及以其为原点，特定范围内虚拟对象的空间描述信息，控制任意一个实景影像对象的拍摄点或任意一个虚拟对象是否可见，并是否需要在三维互动展示引擎51内显示。

用户互动操作接口53或第三方调用控制接口52接收操作指令如鼠标点击、键盘操作，改变所述虚拟摄像机的虚拟视口方向或在所述目标空间中的位置，使用户能够在三维互动展示引擎51中看到对应实景影像对象的拍摄点的图像，并在三维互动展示引擎51中，通过虚拟对象空间映射展示模块41及实景空间映射展示模块42输入的结构化描述信息，即来自虚拟对象空间映射展示模块41虚拟对象的预处理展示数据及来自实景空间映射展示模块42的实景影像对象的预处理展示数据，自动地通过三维互动展示引擎51在显示终端900中浮动展示虚拟对象的特定信息，也可在三维互动展示引擎51中，在对应实景影像对象的拍摄点间漫游，达到将实景影像对象、实体空间和虚拟对象融合展示的效果。三维互动展示引擎51通过接收对任意一个虚拟对象的点击、双击、拖动等外部控制事件，或者输入指定的虚拟对象，提供进一步事件响应扩展，如显示该虚拟对象的具体内容。

在用户操作过程中，可通过第三方调用控制接口52向第三方程序公开当前虚拟摄像机的在所述目标空间中的位置以及当前虚拟摄像机的虚拟视口的方位、对虚拟对象的操作事件等，使第三方程序能与互动操作展示模块5进行双向互动。

此外，在所述数据管理层中，还设有虚拟对象信息编辑模块61，空间对象编辑模块62和实景影像编辑模块63。

虚拟对象信息编辑模块61可对虚拟对象空间描述信息数据库14和虚拟对象数据库15中的数据进行录入，编辑，修改删除等操作，亦可对外部输入虚拟对象空间描述信息数据库14和虚拟对象数据库15信息的完整性进行校验，并进行标格式准化以及分类存储，并对数据格式等信息进行自动识别校验与补全，检查数据异常，以保证虚拟对象空间描述信息数据库14和虚拟对象数据库15中信息被调用时的正确性，从而维护编辑虚拟对象间，以及虚拟对象与实体空间之间的空间关联关系。

空间对象编辑模块62从外部获取所有实体空间的空间描述信息，对外部输入实体空间描述信息数据库13中所有实体空间的空间描述信息的完整性进行校验，格式标准化以及分类存储，并对数据格式等信息进行自动识别校验与补全，检查数据异常，以保证实体空间描述信息数据库13中信息被调用时的准确性，从而维护编辑实体空间的空间关联关系。

实景影像信息编辑模块63，可对实景影像数据库11和实景影像空间描述信息数据库12中的数据进行录入，编辑，修改删除等操作，亦可对外部输入实景影像数据库11和实景影像空间描述信息数据库12的信息的完整性进行校验，并进行标准格式化以及分类存储，并对数据格式等信息进行自动识别校验与补全，检查数据异常，以保证实景影像数据库11和实景影像空间描述信息数据库12中信息被调用时的正确性，从而维护编辑实景影像对象与实体空间之间的空间关联关系，以及实景影像对象间的空间关联关系，以及实景影像对象与虚拟对象之间的空间关联关系。

本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统中，实体空间可以是一个房间，房间中的桌子，椅子、盒子，以及盒子中的手机都是虚拟对象所对应的资产实体，盒子是盒子中手机的上一级父虚拟对象，即关联对象。手机是手机中电池的上一级父对象，即关联对象，手机所在的房间就可以是该手机的实体空间，也是盒子的关联对象。

本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统可以实现以下效果：通过虚拟对象和实景影像对象映射到同一个目标空间中，可以对虚拟对象所对应的资产实体进行可视化管理，展示虚拟对象所对应的资产实体在的实体空间中的信息。

由于本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统中的目标空间中的是基于与一个实体空间所共同关联的实景影像对象所构建的，因此具备完整空间概念，用户在与所述目标空间对应的多个实景影像对象的拍摄点看到的图像是相互关联的。

由于本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示系统在所述目标空间中增加了虚拟摄像机，因此可在所述目标空间中切换视点，观察不同位置的影像，由于虚拟对象与实景影像对象的关联关系，在视角切换、转动的过程中，与任意一个虚拟对象对应的资产实体的信息能自动在三维互动展示引擎51中的实景影像对象上进行标注，避免在每张实景影像对象上手工标注的繁琐和前后不一致。

由于虚拟对象的空间描述信息，对其在其关联对象中相对空间位置进行了描述，用户不需要知道虚拟对象所对应的资产实体的绝对空间位置，即可对其进行管理，符合人的基本理解方式，易于实施，资产位置登记及变更方便。

虚拟对象、实体空间或实景影像对象的信息均可单独修改、编辑与替换，信息耦合度低，维护更新方便。如实景影像对象的重新拍摄不需要重新与虚拟对象对应的资产实体的信息进行再次标注，同样，与虚拟对象对应的资产实体的位置变更也不需要重新在实景影像对象上做标注。所有与资产实体对应的虚拟对象与实景影像对象的映射关系是由系统自动计算完成。

便于资产的管理与信息分享，通过实景影像对象、标注与资产实体对应的虚拟对象的信息及互动操作，用户能够从虚拟对象的空间位置、空间形态、参数信息等多维度完整获取与该虚拟对象对应的资产实体相关信息，避免抽象描述造成的不易理解、信息传递失真等原因造成的最终接收结果偏差，特别适合于分散地域地点、无人值守等情况下的资产管理，并对资产交接、应急维护处置有良好的辅助作用。

本发明的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法包括下列步骤：

实景影像指定步骤：通过互动操作展示模块5中的三维互动展示引擎51输入一个或多个指定实景影像对象的唯一标识，并通过实景空间映射展示模块42、实景读取模块32发送给实景影像数据库11。

目标空间构建步骤：空间变换信息调用中间件2中的空间描述信息读取模块21通过指定实景影像对象的唯一标识，获取所述指定实景影像对象的空间描述信息，通过所述指定实景影像对象所关联的实体空间的唯一标识，获取上述实体空间的空间描述信息，通过空间变换信息调用中间件2的空间描述信息读取模块21进行数据格式的转换，空间变换信息调用中间件2的空间信息计算模块22将数据格式转换后的所述指定实景影像对象的空间描述信息，以及数据格式转换后的所述的实体空间的空间描述信息，放入其预建的虚拟三维空间内，建立用于最终展示的目标空间。所述指定实景影像对象的空间描述信息存储在实景影像空间描述信息数据库12中，所述指定实景影像对象所对应的实体空间的空间描述信息存储在实体空间描述信息数据库13中。

虚拟对象检索步骤：给定该目标空间内一个子空间，该子空间可以是一个二维封闭空间，或一个三维封闭空间，查找所述子空间内所有虚拟对象，并获取上述虚拟对象的空间描述信息，该步骤是通过空间变换信息调用中间件2的空间信息查询检索模块23和空间描述信息读取模块21进行的。

虚拟对象迭代步骤，用以确定指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置以及该虚拟对象的空间形态，分为：

虚拟对象空间描述信息获取步骤：在虚拟对象检索步骤中所检索到的虚拟对象中，确定一个指定虚拟对象，获取该指定虚拟对象的关联对象，即该指定虚拟对象的上一级父虚拟对象或该虚拟对象所在的实体空间的唯一标识，并计算该指定虚拟对象在其关联对象中相对空间位置，以及该指定虚拟对象的空间形态。比如当前指定的虚拟对象的唯一标识为a1,根据a1关联对象的唯一标识，读取a1关联对象的空间描述信息，并确定a1在其关联对象的相对空间位置，以及a1的空间形态。

虚拟对象空间位置信息迭代计算步骤：对该指定虚拟对象在关联对象中相对空间位置进行迭代和累加，直到得到该指定虚拟对象在实体空间中的相对空间位置为止，并得到该指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置。比如在上述例子中，将电池在手机中的相对空间位置，手机在盒子中的相对空间位置，以及盒子在房间中的相对空间位置进行累加后，从而得到电池在房间，即实体空间中的相对空间位置。该步骤是通过空间变换信息调用中间件2的空间信息计算模块22、空间变换算法库24、转换比例尺标定模块27和比例尺数据库28进行的。

虚拟对象显示步骤，用于生成虚拟对象的预处理展示数据，分为：

虚拟对象读取步骤：虚拟对象信息读取模块31基于所述指定虚拟对象的唯一标识，从虚拟对象数据库15读取所述指定虚拟对象的信息。

虚拟对象加载步骤：虚拟对象信息读取模块31根据该指定虚拟对象的信息的类型，如图像、视频、三维模型等，选择相应的解码，进行数据格式的转换，处理为可在互动操作展示模块5中的三维互动展示引擎51内统一处理的所述指定虚拟对象的标准化信息。

虚拟对象映射步骤：虚拟对象空间映射展示模块41从空间变换信息调用中间件2中调用所述目标空间的相关空间描述信息，同时从虚拟对象信息读取模块31中读取该指定虚拟对象的标准化信息，根据所述目标空间的相关空间描述信息，即所述指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置和空间形态，对该指定虚拟对象的标准化信息进行几何变换，使所述指定虚拟对象的标准化信息映射到所述目标空间中与所述指定虚拟对象对应的位置，在虚拟对象空间映射展示模块41中生成所述指定虚拟对象的预处理展示数据。并设定在三维互动展示引擎51的虚拟对象展示图层中显示。

实景影像读取步骤：实景读取模块32基于所述指定实景影像对象的唯一标识，读取所述指定实景影像对象的信息，选择相应的解码，进行数据格式的转换，处理为可在所述目标空间内统一处理的所述指定实景影像对象的标准化信息。

实景影像对象空间变换步骤：实景空间映射展示模块42从空间变换信息调用中间件2中调用所述目标空间的相关空间描述信息，同时从实景实景读取模块41读取该指定实景影像对象的标准化信息，根据所述目标空间的相关空间描述信息，即所述指定实景影像对象在所述目标空间中的相对空间位置和空间形态，对该指定实景影像对象的标准化信息进行几何变换，使所述指定实景影像对象的标准化信息映射到所述目标空间中与所述指定实景影像对象对应的位置，在实景空间映射展示模块42中生成所述指定实景影像对象的预处理展示数据，并设定在三维互动展示引擎51的实景影像展示图层中显示。

显示叠加步骤：三维互动展示引擎51设定：所述指定虚拟对象的预处理展示数据在虚拟对象展示图层中显示，所述指定实景影像对象的预处理展示数据，在三维互动展示引擎51的实景影像展示图层中显示，并将所述虚拟对象展示图层叠加到所述实景影像展示图层中之上，在显示终端900上显示，三维互动展示引擎51选择其中一个实景影像对象的拍摄点，在所述目标空间中建立虚拟摄像机。互动操作展示模块5通过第三方调用控制接口52和用户互动操作接口53控制所述虚拟摄像机在所述目标空间中的方位、视角等，并将其显示在显示终端900上，以及接受对于所述虚拟对象的各种交互指令，进行互动展示。

切换实景影像对象步骤：切换所述目标空间，返回实景影像获取步骤，该步骤是通过互动操作展示模块5中的第三方调用控制接口52和用户互动操作接口53进行的。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,包括下列步骤：

实景影像指定步骤：输入一个或多个指定实景影像对象的唯一标识；

目标空间构建步骤：通过所述指定实景影像对象的唯一标识，获取所述指定实景影像对象的空间描述信息，通过所述指定实景影像对象所关联的实体空间的唯一标识，获取上述实体空间的空间描述信息，对上述空间描述信息进行数据格式的转换和空间形态的变换，放入一个预建的虚拟三维空间内，建立供最终展示使用的目标空间；

虚拟对象检索步骤：在该目标空间内设定一个子空间中，查找所述子空间内所有虚拟对象的唯一标识，并获取上述虚拟对象的空间描述信息；

虚拟对象空间描述信息获取步骤：在虚拟对象检索步骤中所检索到的虚拟对象中，确定一个指定虚拟对象，获取该指定虚拟对象的关联对象的唯一标识，并计算该指定虚拟对象在其关联对象中相对空间位置，以及该指定虚拟对象的空间形态；

虚拟对象空间位置信息迭代计算步骤：对该指定虚拟对象在其关联对象中相对空间位置进行迭代和累加，直到得到该指定虚拟对象在实体空间中的相对空间位置为止，并得到该指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置；

虚拟对象读取步骤：基于该指定虚拟对象的唯一标识，读取该指定虚拟对象的信息；

虚拟对象加载步骤：对该指定虚拟对象的信息进行数据格式的转换，处理为该指定虚拟对象的标准化信息；

虚拟对象映射步骤：通过调取所述目标空间中的相关空间描述信息，将该指定虚拟对象的标准化信息映射到所述目标空间中的对应位置，并对该指定虚拟对象的标准化信息进行几何变换，形成该虚拟对象的预处理展示数据；

实景影像读取步骤：基于指定实景影像对象的唯一标识，读取所述指定实景影像对象的信息，并进行数据格式的转换，生成实景影像对象的标准化信息；

实景影像对象映射步骤：通过调取所述目标空间中的相关空间描述信息，将所述指定实景影像对象的标准化信息映射到所述目标空间中的对应位置并对所述实景影像对象的标准化信息进行几何变换，生成实景影像对象的预处理展示数据；

显示叠加步骤：将虚拟对象的预处理展示数据，并设定在虚拟对象展示图层中显示，将实景影像对象的预处理展示数据设定在实景影像展示图层中显示，将所述虚拟对象展示图层叠加到所述实景影像展示图层之上进行互动展示。

2.根据权利要求1所述的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,其特征在于：该方法还包括：，切换所述目标空间的切换实景影像对象步骤。

3.根据权利要求1所述的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,其特征在于：所述虚拟对象检索步骤中在所述目标空间中所设定的子空间为一个二维封闭空间或一个三维封闭空间。

4.根据权利要求1所述的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,其特征在于：所述虚拟对象空间描述信息获取步骤中，对该指定虚拟对象的空间描述信息进行数据格式的转换。

5.根据权利要求1所述的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法,其特征在于：虚拟对象空间位置信息迭代计算步骤中所采用的空间变换算法包括：GIS坐标转三维坐标算法，左手/右手三维坐标互转算法，球模型变换算法、镜头透视畸变算法。

6.根据权利要求1所述的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法，其特征在于：虚拟对象空间位置信息迭代计算步骤中，将不同空间变换算法和比例尺所得到的所述指定虚拟对象在所述目标空间中的相对空间位置进行对比展示。

7.根据权利要求1所述的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法，其特征在于：所述显示叠加步骤中，在所述目标空间中设立虚拟摄像机，并在所述虚拟摄像机中设立虚拟视口，对所述虚拟对象展示图层和所述实景影像展示图层进行渲染并合成展示。

8.根据权利要求1所述的一种虚拟对象和实景影像的互动展示方法，其特征在于：所述显示叠加步骤中，向第三方程序公开当前所述虚拟摄像机的虚拟视口的方位以及对所述指定虚拟对象的操作事件。