论文部分内容阅读
随着教育信息化的深入发展,精确高效的校园导航重要性日益凸显。高校的快速发展使得校园内信息纷繁复杂、建筑分布栉比鳞次,校园导航的复杂度越来越高,精确高效的校园导航应用需求十分迫切。此外增强现实技术发展迅猛,苹果、Google、Facebook、Microsoft等大型科技公司均推出了相应的增强现实产品,包括可穿戴增强现实设备、增强现实应用以及开发工具包等,为移动增强现实的导航应用提供了硬件基础。随着智能手机的快速发展,处理器的不断迭代以及各种传感器元件的集成使得移动增强现实的成本越来越大众化,也为精确高效的移动增强现实校园导航提供了成熟的技术支持和用户基础。然而当前移动增强现实校园导航实际应用中,建筑目标及规划路线的识别速度低、效率差,环境信息的虚实融合的准确性低、丰富性不足,影响了增强现实导航的应用模式及其接受程度。针对上述问题,本文结合移动设备的传感器特征,研究了移动增强现实导航中识别技术与可视展示,以公共地图服务作为地图数据基础,提出了 POI信息及目标建筑影像建库策略和虚实融合的移动增强现实的校园导航展示方法。主要内容包括:(1)POI信息及目标建筑影像建库策略首先根据校园建筑分布的平面特点,结合公共地图服务的定位功能,建立了典型建筑位置信息、功能信息等其它应用信息的POI信息库,记录其位置的经纬度坐标、录入其历程与功能描述信息。针对建筑高度不一的情况,以建筑类型分类标准为基础,运用视锥成像的原理,根据建筑类型及建筑环境影响的通视受限情况采用不同,使用建筑底图构建最小包围球,并应用等角度剖分方法,计算增强现实注册影像采集点的位置,在保证视锥的横向与纵向重叠度的基础上,采集不同角度的建筑影像,实现校园建筑的增强现实高效识别影像库的建立。此外针对移动设备屏幕空间小、以及移动设备计算、存储能力有限,在完成POI信息库以及建筑影像库的建立之后,对建筑对象构建凸包,应用凸包为单位对校园范围进行分区管理,来提高增强现实导航应用现的响应速度和识别效率。实时应用中,根据定位信息加载对应分区的POI信息和影像库,实现移动增强现实校园导航实际应用中建筑目标及规划路线的快速识别。(2)虚实融合的移动增强现实校园导航展示方法针对虚实融合展示中,POI信息点定位展示不准、移动应用中实景影像与公共地图没能较好融合、路径导向不清晰、模型叠加不准确等问题,研究了将POI信息点虚拟世界展示空间与现实世界之间的坐标变换算法,通过移动设备传感器定位技术实现POI信息与移动设备方位信息的实时精准匹配,移动设备屏幕上叠加显示方法;结合公共地图服务的路径规划功能,将规划线路与现实世界道路进行实时匹配,并自动调整公共地图缩放比例的融合显示方法;应用基于惯性传感器的方向指引,重新计算规划路径的各路口的转向角度,并将转向箭头等导向信息与实际路口方向进行匹配,实现导航信息贴合展示方法;通过增强现实注册影像库对建筑进行实时识别,研究识别后根据移动设备方位信息调整建筑信息贴合展示方位以及模型叠加展示方法。最后开发了一款移动增强现实导航应用APP进行实验验证,并在校园内设置多条线路的导航应用,验证导航方法的高效和准确性。实际应用体验以及数据统计验证了本文的增强现实导航方法的高效性和准确性。