TWI717740B

TWI717740B - 結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統及其方法

Info

Publication number: TWI717740B
Application number: TW108117742A
Authority: TW
Inventors: 邱俊銘; 郝振宇; 陳美心
Original assignee: 天思數位科技股份有限公司
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2021-02-01
Also published as: TW202043982A

Abstract

一種結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統，包括一地圖伺服器、一網路圖徵服務介面、一擴增實境模組以及一移動式定位裝置。網路圖徵服務介面依據一經緯度資訊產生一圖徵資訊。擴增實境模組依據經緯度資訊以及動作資訊，將圖徵資訊轉換為虛擬座標系中的多數個點位，且輸出由多數個點位所形成的擴增實境圖層。移動式定位裝置包括定位模組、動作感測器、攝影模組以及顯示模組，顯示模組同時顯示擴增實境圖層以及攝影模組產生的影像資訊。

Description

結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統及其方法

本發明係有關一種圖徵系統，尤指結合擴增實境技術且可即時動態重渲染圖徵的圖徵系統。

傳統地圖大多利用紙張製作，容易受溫度、濕度影響變形，或因蟲害毀損，且其製作方法大多依賴手繪才能完成。地理資訊系統(簡稱GIS)早期使用上需要專業工具與人員進行操作與分析，隨著現在GPS裝置與各類電子地圖、網站的發展，其應用也更廣泛。在工程領域中，將地理資訊系統應用於施工現場時，人們可以通過系統中所標記的相關圖徵來確認不同物件的位置。

然而，對於難以直接目視的物件，如深埋於地底下或建築物中的管路，其可能包括有自來水管、汙水管、通氣管、通信網路管、天然氣管等多種管路，且可能因為種類複雜加上互相交錯，在廣闊的施工場域中若無法即時地確認當前位置的圖徵資訊是否正確，不僅會造成施工效率的不彰，且可能會影響施工安全。

為此，如何設計出一種結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統及其方法，來解決前述的技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。

本發明之主要目的在於提供一種結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統，其可即時地依據經緯度資訊更新圖徵資訊，並以擴增實境方式即時地顯示更新後的圖徵資訊，供使用者與施工現場的影像進行立即比對，而達到提昇施工效率以及施工安全之目的。

為達成前揭目的，本發明所提出的結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統，包括：一地圖伺服器、一網路圖徵服務介面、一擴增實境模組以及一移動式定位裝置；其中，地圖伺服器儲存有一地圖資訊集；網路圖徵服務介面耦接地圖伺服器，網路圖徵服務介面依據一經緯度資訊，自地圖伺服器擷取至少部分地圖資訊集，且產生一圖徵資訊；擴增實境模組耦接網路圖徵服務介面，擴增實境模組依據經緯度資訊以及一動作資訊，將圖徵資訊轉換為一虛擬座標系中的多數個點位，且輸出由多數個點位所形成的一擴增實境圖層；移動式定位裝置耦接網路圖徵服務介面以及擴增實境模組，移動式定位裝置包括一定位模組、一動作感測器、一攝影模組以及一顯示模組；其中，定位模組產生經緯度資訊，動作感測器產生動作資訊，攝影模組產生一影像資訊，顯示模組同時顯示擴增實境圖層以及影像資訊；其中，動作感測器依據移動式定位裝置在三維空間中各方向不斷變化的傾角或加速度而即時地產生不同的動作資訊，且使擴增實境模組輸出不斷更新的擴增實境圖層，並顯示於顯示模組。

進一步而言，當網路圖徵服務介面通過經緯度資訊偵測到移動式定位裝置已經位移了一第一距離時，網路圖徵服務介面重新取得經緯度資訊，且依據位移後的經緯度資訊，自地圖伺服器擷取至少部分地圖資訊集，且產生更新後的圖徵資訊。

進一步而言，擴增實境模組更包括一簡化單元以及一清除單元，在網路圖徵服務介面因為偵測到移動式定位裝置已經位移了第一距離，而產生更新後的圖徵資訊之後，圖徵資訊先經過簡化單元以及清除單元的處理，才將圖徵資訊轉換為虛擬座標系中的多數個點位，且輸出由多數個點位所形成的擴增實境圖層。

進一步而言，簡化單元對移動式定位裝置方圓一第二距離外的部分圖徵資訊進行細節簡化處理，且第二距離大於第一距離；清除單元對移動式定位裝置方圓一第三距離外的部分圖徵資訊進行清除處理，且第三距離大於第二距離。

進一步而言，擴增實境模組為ARKit模組或ARCore模組。

進一步而言，網路圖徵服務介面包括一管理介面，管理介面依一權限設定控制圖徵資訊的內容。

本發明之另一目的在於提供一種結合擴增實境的圖徵動態重渲染方法，其可即時地依據經緯度資訊更新圖徵資訊，並以擴增實境方式即時地顯示更新後的圖徵資訊，供使用者與施工現場的影像進行立即比對，而達到提昇施工效率以及施工安全之目的。

為達成前揭目的，本發明所提出的結合擴增實境的圖徵動態重渲染方法，包括下列步驟：依據一經緯度資訊預載一圖徵資訊；一擴增實境模組依據一移動式定位裝置的經緯度資訊以及一動作資訊，將圖徵資訊轉換為一虛擬座標系中的多數個點位，且輸出由多數個點位所形成的一擴增實境圖層；一顯示模組同時顯示擴增實境圖層以及一攝影模組產生的一影像資訊；以及當通過經緯度資訊偵測到移動式定位裝置已經位移了一第一距離時，重新取得經緯度資訊，且依據位移後的經緯度資訊產生更新後的圖徵資訊；其中，依據移動式定位裝置在三維空間中各方向不斷變化的傾角或加速度而即時地產生不同的動作資訊，且使擴增實境模組輸出不斷更新的擴增實境圖層，並顯示於顯示模組。

進一步而言，更包括下列步驟：對移動式定位裝置方圓一第二距離外的部分圖徵資訊進行細節簡化處理，且第二距離大於第一距離；以及對移動式定位裝置方圓一第三距離外的部分圖徵資訊進行清除處理，且第三距離大於第二距離。

進一步而言，更包括一步驟：依一權限設定控制圖徵資訊的內容。

在使用前述結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統時，其可通過定位模組即時地取得當前的經緯度資訊，並依據經緯度資訊更新圖徵資訊。對於施工現場中難以直接目視的物件，如深埋於地底下或建築物中的管路而言，可以通過擴增實境方式，將檔案屬性為管路的圖徵資訊轉換為擴增實境圖層，且即時地將擴增實境圖層與施工現場的影像資訊一併顯示，供使用者進行立即比對，且可以依使用者的當前位置(對應經緯度資訊)與動作(對應動作資訊，可包括傾角或加速度等)立即更新，而達到提昇施工效率以及施工安全之目的。

為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

10:地圖伺服器

11:地圖資訊集

20:網路圖徵服務介面

21:圖徵資訊

30:擴增實境模組

31:擴增實境圖層

32:簡化單元

33:清除單元

40:移動式定位裝置

41:定位模組

42:動作感測器

43:攝影模組

44:顯示模組

50:管理介面

51:權限設定

100:智慧型裝置

411:經緯度資訊

421:動作資訊

431:影像資訊

S1~S7:步驟

圖1至圖3為本發明結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統的功能方塊圖；圖4為本發明結合擴增實境的圖徵動態重渲染方法之一實施例的流程圖；以及圖5為本發明結合擴增實境的圖徵動態重渲染方法之另一實施例的流程圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。

請參閱圖1至圖3所示，為本發明結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統的功能方塊圖。

本發明之所述實施例的結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統，包括：一地圖伺服器10、一網路圖徵服務介面20、一擴增實境模組30、一移動式定位裝置40以及一管理介面50。其中，地圖伺服器10儲存有一地圖資訊集11。所述地圖伺服器10可以是一GIS雲端資料庫，然不以此為限制。

網路圖徵服務(web feature service,WFS)介面20耦接地圖伺服器10，網路圖徵服務介面20依據一經緯度資訊411(可以由GPS模組、GLONASS模組或北斗衛星導航系統(BDS)模組取得)，自地圖伺服器10擷取至少部分地圖資訊集11，且產生一圖徵資訊21。在本發明之所述實施例中，圖徵資訊21的檔案屬性可以是深埋於地底下或建築物中的管路，不同種類的管路(如自來水管、汙水管、通氣管、通信網路管、天然氣管等)可以用大小、顏色、形狀進行分類，然本發明保護範圍不在此限。當網路圖徵服務介面20通過經緯度資訊411偵測到移動式定位裝置40已經位移了一第一距離(如100公尺，然不以此為限制)時，網路圖徵服務介面20重新取得經緯度資訊411，且依據位移後的經緯度資訊411，自地圖伺服器10擷取至少部分地圖資訊集11，且產生更新後的圖徵資訊21。

擴增實境(augmented reality,AR)模組30耦接網路圖徵服務介面20，擴增實境模組30依據經緯度資訊411以及一動作資訊421，將圖徵資訊21轉換為一虛擬座標系(圖中未示)中的多數個點位(feature points)，且輸出由多數個點位所形成的一擴增實境圖層31。也就是說，擴增實境圖層31中的多數個點位是對應實際地理位置的經緯度資訊411。在本發明的所述實施例中，擴增實境模組30可以為ARKit模組或ARCore模組等應用擴增實境技術的軟體或硬體。

進一步而言，擴增實境模組30更包括一簡化單元32以及一清除單元33，在網路圖徵服務介面20因為偵測到移動式定位裝置40已經位移了第一距離(如100公尺)，而產生更新後的圖徵資訊21之後，圖徵資訊21先經過簡化單元32以及清除單元33的處理，才將圖徵資訊21轉換為虛擬座標系中的多數個點位，且輸出由多數個點位所形成的擴增實境圖層31。其中，簡化單元32對移動式定位裝置40方圓一第二距離(如300公尺，然不以此為限制)外的部分圖徵資訊21進行細節簡化處理。所謂簡化處理可以是指保留大多數物體輪廓而抹去細部結構的紋理。清除單元33對移動式定位裝置40方圓一第三距離(如500公尺，然不以此為限制)外的部分圖徵資訊21進行清除處理。所謂清除處理係指將資料刪除或封存。

移動式定位裝置40耦接網路圖徵服務介面20以及擴增實境模組30，移動式定位裝置40包括一定位模組41、一動作感測器42、一攝影模組43以及一顯示模組44。定位模組41(可以是GPS模組、GLONASS模組或北斗衛星導航系統(BDS)模組)產生經緯度資訊411。動作感測器42(可以是三軸陀螺儀或重力感測器)產生動作資訊421(可以是傾角或加速度等)。攝影模組43產生一影像資訊431。顯示模組44(可以是LCD、IGZO或OLED)同時顯示擴增實境圖層31以及影像資訊431。在本發明之所述實施例中，擴增實境模組30與移動式定位裝置40可以整合為一智慧型裝置100(如圖1所示)，例如智慧型手機、平板電腦等等，然本發明保護範圍不在此限。

管理介面50依一權限設定51控制圖徵資訊21的內容。其中，動作感測器42依據移動式定位裝置40在三維空間中各方向不斷變化的傾角或加速度而即時地產生不同的動作資訊421，且使擴增實境模組30輸出不斷更新的擴增實境圖層31，並顯示於顯示模組44。

請參閱圖4所示，為本發明結合擴增實境的圖徵動態重渲染方法之一實施例的流程圖。在使用前述結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統時，依據一經緯度資訊411使擴增實境模組30預載圖徵資訊21(如步驟S1所示)。繼而，擴增實境模組30依據移動式定位裝置40的經緯度資訊411以及動作資訊421，將圖徵資訊21轉換為虛擬座標系中的多數個點位，且輸出由多數個點位所形成的一擴增實境圖層31(如步驟S2所示)。顯示模組44同時顯示擴增實境圖層31以及攝影模組43產生的影像資訊431(如步驟S3所示)。接著判斷移動式定位裝置40是否位移了一第一距離(如步驟S4所示)，當網路圖徵服務介面20通過經緯度資訊411偵測到移動式定位裝置40已經位移了第一距離(如100公尺)時，重新取得經緯度資訊411(如步驟S5所示)，且依據位移後的經緯度資訊411產生更新後的圖徵資訊21。

請參閱圖5所示，為本發明結合擴增實境的圖徵動態重渲染方法之另一實施例的流程圖。其與前述結合擴增實境的圖徵動態重渲染方法大致相同，惟網路圖徵服務介面20偵測到移動式定位裝置40已經位移了第一距離(如100公尺)，而產生更新後的圖徵資訊21之後，更包括下列步驟：簡化單元32對移動式定位裝置40方圓第二距離(如300公尺)外的部分圖徵資訊21進行細節簡化處理(如步驟S6所示)。以及清除單元33對移動式定位裝置40方圓第三距離(如500公尺)外的部分圖徵資訊21進行清除處理(如步驟S7所示)。

為此，前述結合擴增實境的圖徵動態重渲染系統可通過定位模組41即時地取得當前的經緯度資訊411，並依據經緯度資訊411更新圖徵資訊21。對於施工現場中難以直接目視的物件，如深埋於地底下或建築物中的管路而言，可以通過擴增實境方式，將檔案屬性為管路的圖徵資訊21轉換為擴增實境圖層31，且即時地將擴增實境圖層31與施工現場的影像資訊431一併顯示，供使用者進行立即比對，且可以依使用者的當前位置(對應經緯度資訊411)與動作(對應動作資訊421，可包括傾角或加速度等)立即更新，而達到提昇施工效率以及施工安全之目的。

以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。