CN105910615B - 一种基于虚拟现实的步行导航方法与系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于虚拟现实的步行导航方法，包括：S1、提取景点地标的特征信息并建立景点地标的三维模型；预设场景模式，生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；S2、获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式，根据导航起点、终点信息生成导航路径；获取导航路径上的建筑物的三维信息；S3、根据用户选择的场景模式，通过映射表选择该场景模式下所有的景点地标的三维模型作为候选集；S4、根据导航路径的长度、建筑物的三维信息从候选集中筛选与导航路径的长度、建筑物的三维信息匹配的景点地标的三维模型；S5、将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上。
Description
技术领域
本发明涉及导航技术领域，特别涉及一种基于虚拟现实的步行导航方法与系统。
背景技术
导航设备，是指利用定位系统为车辆等移动物体提供路线指导的设备。现有的导航设备，主要利用定位系统为用户提供导航服务。具体地，导航设备为用户提供导航地图，导航地图中显示导航路径，以及从当前位置到目的地的预计耗费时长。
虚拟现实（virtual reality，VR）技术是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机仿真系统它利用计算机生成一种模拟环境是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真使用户沉浸到该环境中。
现有的步行导航技术多关注于导航路径以及行人定位的准确性，而在某些场合，行人在步行时，不仅仅需要获得准确的导航路径，同时也需要一些兴趣热点来舒缓步行时的困顿。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种基于虚拟现实的步行导航方法与系统。
一种基于虚拟现实的步行导航方法，其包括如下步骤：
S1、提取景点地标的特征信息并建立景点地标的三维模型；预设场景模式，生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中；
S2、获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式，根据导航起点、终点信息生成导航路径；获取导航路径上的建筑物的三维信息；
S3、根据用户选择的场景模式，通过映射表选择该场景模式下所有的景点地标的三维模型作为候选集；
S4、根据导航路径的长度、建筑物的三维信息从候选集中筛选与导航路径的长度、建筑物的三维信息匹配的景点地标的三维模型；
S5、将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S1包括：
预先获取各个景点地标的特征信息，特征信息包括景点地标的类别信息、地理信息、自然属性信息；根据地理信息建立景点地标的三维模型；
预设场景模式，根据景点地标的类别信息、自然属性信息生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；映射表中场景模式与景点地标的类别信息、自然属性信息为一对多的关系；
将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S2包括：
获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式；
根据导航起点、终点信息生成导航信息；导航信息包括导航路径以及导航路径上的道路信息以及车流量信息；
获取导航路径上大于预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S4包括：
设定景点地标的三维模型比例缩放匹配的误差阈值；
将景点地标的三维模型按比例缩放，判断缩放后的景点地标三维模型与建筑物的三维信息的误差是否超过误差阈值；
在超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息不匹配；在未超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息匹配。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S5包括：
根据道路信息将导航路径各个路段划分为主干路、支路以及非机动车行驶路；
在主干路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息按照预设比例进行虚实融合；
在支路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息根据车流量信息进行虚实融合；
在非机动车行驶路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息全部进行虚实融合；
将虚实融合后显示信息与导航路径一同显示在VR设备上。
本发明还提供一种基于虚拟现实的步行导航系统，其包括如下单元：
建模单元，用于提取景点地标的特征信息并建立景点地标的三维模型；预设场景模式，生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中；
路径生成单元，用于获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式，根据导航起点、终点信息生成导航路径；获取导航路径上的建筑物的三维信息；
模式选择单元，用于根据用户选择的场景模式，通过映射表选择该场景模式下所有的景点地标的三维模型作为候选集；
匹配单元，根据导航路径的长度、建筑物的三维信息从候选集中筛选与导航路径的长度、建筑物的三维信息匹配的景点地标的三维模型；
显示单元，用于将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述建模单元包括：
预先获取各个景点地标的特征信息，特征信息包括景点地标的类别信息、地理信息、自然属性信息；根据地理信息建立景点地标的三维模型；
预设场景模式，根据景点地标的类别信息、自然属性信息生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；映射表中场景模式与景点地标的类别信息、自然属性信息为一对多的关系；
将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述路径生成单元包括：
获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式；
根据导航起点、终点信息生成导航信息；导航信息包括导航路径以及导航路径上的道路信息以及车流量信息；
获取导航路径上大于预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述匹配单元包括：
设定景点地标的三维模型比例缩放匹配的误差阈值；
将景点地标的三维模型按比例缩放，判断缩放后的景点地标三维模型与建筑物的三维信息的误差是否超过误差阈值；
在超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息不匹配；在未超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息匹配。
在本发明所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述显示单元包括：
根据道路信息将导航路径各个路段划分为主干路、支路以及非机动车行驶路；
在主干路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息按照预设比例进行虚实融合；
在支路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息根据车流量信息进行虚实融合；
在非机动车行驶路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息全部进行虚实融合；
将虚实融合后显示信息与导航路径一同显示在VR设备上。
实施本发明提供的一种基于虚拟现实的步行导航方法与系统具有以下有益效果：通过用户选择场景模式，选择该场景模式下景点地标的三维模型作；将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上，不但能够向用户提供导航路径，将用户所感兴趣的景点地标与导航路径上的建筑物相融合，并显示在VR设备上，使得用户在享受导航便利的同时，也大大增加了趣味性。
附图说明
图1是本发明实施例的基于虚拟现实的步行导航方法流程图；
图2是本发明实施例的基于虚拟现实的步行导航系统结构框图。
具体实施方式
如图1所示，一种基于虚拟现实的步行导航方法，其包括如下步骤：
S1、提取景点地标的特征信息并建立景点地标的三维模型；预设场景模式，生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
景点地标可以为名山、著名建筑物、人工景点等等。根据这些景点地标的特点，场景模式比如自然风光、高楼大厦、历史建筑等等场景，还可以结合建筑物的风格进行进一步划分，比如欧式风格、南国小镇，等等，均可以预先进行设置。
S2、获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式，根据导航起点、终点信息生成导航路径；获取导航路径上的建筑物的三维信息。
可选地，根据导航起点、终点信息生成导航路径可以通过基于拓扑结构的匹配算法生成导航路径，也可以基于道路分类的匹配算法生成导航路径。
S3、根据用户选择的场景模式，通过映射表选择该场景模式下所有的景点地标的三维模型作为候选集。
S4、根据导航路径的长度、建筑物的三维信息从候选集中筛选与导航路径的长度、建筑物的三维信息匹配的景点地标的三维模型。
S5、将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上。
VR设备可以为穿戴式设备，比如虚拟现实头盔等等。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S1包括：
预先获取各个景点地标的特征信息，特征信息包括景点地标的类别信息、地理信息、自然属性信息；根据地理信息建立景点地标的三维模型。可选地，景点地标的类别信息比如按是否为人工建筑物进行划分；地理信息包括景点地标的高度、所占的面积、宽度等信息；自然属性信息包括按暖色调或冷色调进行划分，按照喧嚣或宁静进行划分等等。以上分类可以自主进行配置。
预设场景模式，根据景点地标的类别信息、自然属性信息生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；映射表中场景模式与景点地标的类别信息、自然属性信息为一对多的关系。
将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S2包括：
获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式。
根据导航起点、终点信息生成导航信息；导航信息包括导航路径以及导航路径上的道路信息以及车流量信息。
获取导航路径上大于预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息。通过设置预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息可以减少运算量，比如道路两旁中间穿插的一些临时构筑物或者一些报亭设施等，这些小于预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息就可以被忽略掉。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S4包括：
设定景点地标的三维模型比例缩放匹配的误差阈值。
将景点地标的三维模型按比例缩放，判断缩放后的景点地标三维模型与建筑物的三维信息的误差是否超过误差阈值。将景点地标的三维模型按比例缩放，可以使得景点地标的三维模型能够匹配更多的导航路径上的建筑物。
在超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息不匹配；在未超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息匹配。通过设置误差阈值，可以降低景点地标与导航路径上的建筑物虚实融合后的不协调感。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航方法中，所述步骤S5包括：
根据道路信息将导航路径各个路段划分为主干路、支路以及非机动车行驶路。
在主干路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息按照预设比例进行虚实融合。由于主干路上车流较多，为了降低用户导航时的风险，可设置较低比例的用于替换建筑物的景点地标的三维模型。
在支路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息根据车流量信息进行虚实融合。由于获得了车流量信息，因此可以划分为几个等级的车流量，在根据相应的等级选择用于替换建筑物的景点地标的三维模型的合适的数量。
在非机动车行驶路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息全部进行虚实融合。由于非机动车行驶路上发生交通事故的风险低，可以只要是能够与建筑物进行匹配的景点地标的三维模型，均进行虚实融合。
将虚实融合后显示信息与导航路径一同显示在VR设备上。
这样，显示在VR设备上，最终呈现给用户的不仅仅是导航的路径，还包括了现实中的道路两旁的建筑物，还包括了部分用于替换掉建筑物的景点地标，使得用户在通过步行导航时，还能通过虚拟现实技术感受各地的景观，具有身临其境的感觉。
如图2所示，本发明实施例还提供一种基于虚拟现实的步行导航系统，其包括如下单元：
建模单元10，用于提取景点地标的特征信息并建立景点地标的三维模型；预设场景模式，生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
路径生成单元20，用于获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式，根据导航起点、终点信息生成导航路径；获取导航路径上的建筑物的三维信息。
模式选择单元30，用于根据用户选择的场景模式，通过映射表选择该场景模式下所有的景点地标的三维模型作为候选集。
匹配单元40，根据导航路径的长度、建筑物的三维信息从候选集中筛选与导航路径的长度、建筑物的三维信息匹配的景点地标的三维模型。
显示单元50，用于将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述建模单元10包括：
预先获取各个景点地标的特征信息，特征信息包括景点地标的类别信息、地理信息、自然属性信息；根据地理信息建立景点地标的三维模型；
预设场景模式，根据景点地标的类别信息、自然属性信息生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；映射表中场景模式与景点地标的类别信息、自然属性信息为一对多的关系；
将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述路径生成单元20包括：
获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式；
根据导航起点、终点信息生成导航信息；导航信息包括导航路径以及导航路径上的道路信息以及车流量信息；
获取导航路径上大于预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述匹配单元40包括：
设定景点地标的三维模型比例缩放匹配的误差阈值；
将景点地标的三维模型按比例缩放，判断缩放后的景点地标三维模型与建筑物的三维信息的误差是否超过误差阈值；
在超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息不匹配；在未超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息匹配。
可选地，在本发明实施例所述的基于虚拟现实的步行导航系统中，所述显示单元50包括：
根据道路信息将导航路径各个路段划分为主干路、支路以及非机动车行驶路；
在主干路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息按照预设比例进行虚实融合；
在支路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息根据车流量信息进行虚实融合；
在非机动车行驶路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息全部进行虚实融合；
将虚实融合后显示信息与导航路径一同显示在VR设备上。
实施本发明提供的一种基于虚拟现实的步行导航方法与系统具有以下有益效果：通过用户选择场景模式，选择该场景模式下景点地标的三维模型作；将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上，不但能够向用户提供导航路径，将用户所感兴趣的景点地标与导航路径上的建筑物相融合，并显示在VR设备上，使得用户在享受导航便利的同时，也大大增加了趣味性。
上述方法实施例与系统实施例是一一对应的，因此，方法实施例的扩展也可适用于上述系统实施例。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机储存器、内存、只读存储器、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其他形式的存储介质中。可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种基于虚拟现实的步行导航方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、提取景点地标的特征信息并建立景点地标的三维模型；预设场景模式，生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中；
S2、获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式，根据导航起点、终点信息生成导航路径；获取导航路径上的建筑物的三维信息；
S3、根据用户选择的场景模式，通过映射表选择该场景模式下所有的景点地标的三维模型作为候选集；
S4、根据导航路径的长度、建筑物的三维信息从候选集中筛选与导航路径的长度、建筑物的三维信息匹配的景点地标的三维模型；
S5、将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上。
2.如权利要求1所述的基于虚拟现实的步行导航方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
预先获取各个景点地标的特征信息，特征信息包括景点地标的类别信息、地理信息、自然属性信息；根据地理信息建立景点地标的三维模型；
预设场景模式，根据景点地标的类别信息、自然属性信息生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；映射表中场景模式与景点地标的类别信息、自然属性信息为一对多的关系；
将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
3.如权利要求2所述的基于虚拟现实的步行导航方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式；
根据导航起点、终点信息生成导航信息；导航信息包括导航路径以及导航路径上的道路信息以及车流量信息；
获取导航路径上分别大于预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息。
4.如权利要求3所述的基于虚拟现实的步行导航方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
设定景点地标的三维模型比例缩放匹配的误差阈值；
将景点地标的三维模型按比例缩放，判断缩放后的景点地标三维模型与建筑物的三维信息的误差是否超过误差阈值；
在超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息不匹配；在未超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息匹配。
5.如权利要求4所述的基于虚拟现实的步行导航方法，其特征在于，所述步骤S5包括：
根据道路信息将导航路径各个路段划分为主干路、支路以及非机动车行驶路；
在主干路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息按照预设比例进行虚实融合；
在支路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息根据车流量信息进行虚实融合；
在非机动车行驶路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息全部进行虚实融合；
将虚实融合后显示信息与导航路径一同显示在VR设备上。
6.一种基于虚拟现实的步行导航系统，其特征在于，其包括如下单元：
建模单元，用于提取景点地标的特征信息并建立景点地标的三维模型；预设场景模式，生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中；
路径生成单元，用于获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式，根据导航起点、终点信息生成导航路径；获取导航路径上的建筑物的三维信息；
模式选择单元，用于根据用户选择的场景模式，通过映射表选择该场景模式下所有的景点地标的三维模型作为候选集；
匹配单元，根据导航路径的长度、建筑物的三维信息从候选集中筛选与导航路径的长度、建筑物的三维信息匹配的景点地标的三维模型；
显示单元，用于将景点地标的三维模型与导航路径上的建筑物的三维信息进行虚实融合后与导航路径显示在VR设备上。
7.如权利要求6所述的基于虚拟现实的步行导航系统，其特征在于，所述建模单元包括：
预先获取各个景点地标的特征信息，特征信息包括景点地标的类别信息、地理信息、自然属性信息；根据地理信息建立景点地标的三维模型；
预设场景模式，根据景点地标的类别信息、自然属性信息生成景点地标的三维模型与场景模式信息的映射表；映射表中场景模式与景点地标的类别信息、自然属性信息为一对多的关系；
将景点地标的三维模型、映射表存储在景点数据库中。
8.如权利要求7所述的基于虚拟现实的步行导航系统，其特征在于，所述路径生成单元包括：
获取用户输入的导航起点、终点信息以及用户选择的场景模式；
根据导航起点、终点信息生成导航信息；导航信息包括导航路径以及导航路径上的道路信息以及车流量信息；
获取导航路径上分别大于预设阈值长、宽、高的建筑物的三维信息。
9.如权利要求8所述的基于虚拟现实的步行导航系统，其特征在于，所述匹配单元包括：
设定景点地标的三维模型比例缩放匹配的误差阈值；
将景点地标的三维模型按比例缩放，判断缩放后的景点地标三维模型与建筑物的三维信息的误差是否超过误差阈值；
在超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息不匹配；在未超过误差阈值时，确定景点地标的三维模型与建筑物的三维信息匹配。
10.如权利要求9所述的基于虚拟现实的步行导航系统，其特征在于，所述显示单元包括：
根据道路信息将导航路径各个路段划分为主干路、支路以及非机动车行驶路；
在主干路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息按照预设比例进行虚实融合；
在支路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息根据车流量信息进行虚实融合；
在非机动车行驶路上的景点地标的三维模型与建筑物的三维信息全部进行虚实融合；
将虚实融合后显示信息与导航路径一同显示在VR设备上。
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| CN105910615A (zh) | 2016-08-31 |
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