CN105466444A - 一种在汽车增强现实中获取兴趣点和汽车相对高度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车增强现实领域，特别涉及一种获取兴趣点和汽车相对高度的方法。所述方法包括：利用GPS和地图软件将汽车当前位置和兴趣点的位置投影在地图道路上；借助地图导航***计算汽车当前位置投影到兴趣点投影的路径，该路径包含至少一条道路段。计算所述路径包含的道路段的相对高度Δh_i，根据如下公式来计算所述兴趣点和汽车的相对高度ΔH：其中i和n都是正整数。

Description

一种在汽车增强现实中获取兴趣点和汽车相对高度的方法

技术领域

本发明涉及汽车增强现实领域，特别涉及一种获取兴趣点和汽车相对高度的方法。

背景技术

增强现实技术是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，是把原本在真实世界的一定时间空间范围内很难体验到的实体信息(视觉信息,声音,味道,触觉等),通过电脑等科学技术，模拟仿真后再叠加，将虚拟的信息应用到真实世界，被人类感官所感知，从而达到超越现实的感官体验。真实世界和虚拟的信息实时地叠加到了同一个画面或空间同时存在。

增强现实应用到汽车领域可以为驾驶员提供叠加在真实场景的虚拟信息。由于真实场景和汽车均处于三维坐标系内，为了让虚拟物体和真实场景紧密叠加在一起，需要获取真实场景的高度和汽车的高度信息，避免虚拟物体无法和真实场景保持固定的相对位置。

发明内容

本发明提出一种借助现有地图数据获取汽车和现实物体相对高度的方法。

本发明提供一种在汽车增强现实中获取兴趣点和汽车相对高度的方法，所述方法包括：利用GPS和地图软件将汽车当前位置和兴趣点的位置投影在地图道路上；借助地图导航***计算汽车当前位置投影到兴趣点投影的路径，该路径包含至少一条道路段。计算所述路径包含的道路段的相对高度Δh_i。根据如下公式来计算所述兴趣点和汽车的相对高度ΔH：其中i和n都是正整数。

根据本发明的一个实施例，根据如下方法来计算所述路径包含的道路段的相对高度：根据数字高程模型和高精度坡度数据来计算每条所述道路段上各个采集点的坡度信息Si，并结合相邻采集点之间的距离Di得到相邻采集点的相对高度Δh_i，按照如下公式来计算Δh_i：

进一步，利用GPS定位装置获取汽车当前位置的经纬度信息，以实现利用GPS和地图软件将汽车当前位置影在地图道路上。

由此可见，本发明的方法能够借助现有地图数据获取汽车和现实物体兴趣点的相对高度。

附图说明

图1为本发明计算汽车与兴趣点相对高度的示意图。

图2为本发明利用高精度坡度信息方式得到道路坡度信息的示意图。

图3为本发明中利用数字高程模型得到道路坡度信息的示意图。

图4为本发明中汽车当前位置投影与兴趣点投影在同一条道路上，计算二者高度差的示意图。

图5为本发明中汽车当前位置投影与兴趣点投影不在同一条道路上，计算二者高度差的示意图。

附图标记

10–地表面参照物

11—汽车

12—兴趣点

13–兴趣点投影

14–有坡度的道路

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1所示，为本发明计算汽车与兴趣点相对高度的示意图。本发明的场景为在兴趣点12的上方显示虚拟图标，虚拟图标包含所在兴趣点12的详细信息，兴趣点12可以是一家餐馆、健身中心或者购物中心等。虚拟图标将会叠加在真实场景中，如果以地表面作为参照物，那么兴趣点12与地表面参照物10会保持恒定的相对高度H_POI。当汽车11行驶在有坡度的道路14上时，汽车11自身的高度H_car是变化的，但是兴趣点12的高度H_POI却是不变的，不会因为坡度而变化，因此兴趣点12的虚拟图标和汽车当前位置的相对高度ΔH也是变化的。本发明按照如下方式来计算ΔH。

本发明利用车载GPS定位装置获取汽车11当前的经纬度信息，利用地图匹配原理将汽车11的经纬度坐标以及兴趣点12的经纬度坐标投影在地图道路上。之后借助地图导航***计算汽车当前位置到兴趣点的路径，可能会包含不止一条路径。由于国家政策的限制，地图软件供应商无法提供精确的道路高度信息，但是可以提供道路的高精度坡度信息，不过并非所有的道路都具有这些高精度坡度信息。当驾驶员选定从汽车当前位置到兴趣点一条路径后，且该条路径上的道路段都具备坡度信息时，就可以利用这些道路段上所有采集的坡度数据和距离数据来得到汽车当前位置和兴趣点之间的相对高度ΔH。

图2为本发明利用高精度坡度信息方式得到道路坡度信息的示意图。汽车当前位置投影到道路段1上，地图导航***会获取到道路段1的坡度信息。兴趣点12的位置也投影到一条道路段上，由于汽车当前位置和兴趣点12的投影不一定在一条道路段上，所以图2仅示意了二者在一条道路上的情形，图2中兴趣点12的位置投影道路段1上得到投影兴趣点13。不过有时兴趣点12没有投影到道路上，也就是说没有道路信息，这时只需将兴趣点12投影到离它最近的道路上(这里用道路段m来表示)，于是地图导航***会获取到道路段m的坡度信息。这种情况下道路段m与道路段1不一定是同一条道路段。地图导航***只需要计算汽车当前投影位置和兴趣点的投影位置或就近投影位置之间的路径即可，当然可能存在多条路径，当驾驶员选中其中一条路径或者地图导航***建议一条最优路径后，地图导航***就可以利用高精度坡度信息方式得到该条路径的坡度信息。

由于高精度坡度数据并非存在于每条道路，如果驾驶员选中的该条路径或者地图导航***建议那条最优路径没有坡度数据，则可以利用数字高程模型来估算坡度。数字高程模型(DigitalElevationModel)，简称DEM，它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，DEM的分辨率是指DEM最小的单元格的长度。因为DEM是离散的数据，所以(X，Y)坐标其实都是一个一个的小方格，每个小方格上标识出其高程。根据道路结点的经纬度坐标可以内插得到结点的高程，然后二者减即可获取道路两结点的相对高度。如图3所示为本发明中利用数字高程模型得到道路坡度信息的示意图。当地图导航***根据汽车当前投影位置和兴趣点投影位置或者兴趣点就近投影位置得到的路径仅有一条并且该路径没有坡度信息时，或者驾驶员选中的那条路径或者地图导航***建议那条最优路径没有坡度数据时，则利用数字高程模型计算该条路径的坡度。例如图3中地图导航***可提供投影位置P的经纬度及其所在栅格的四个顶点A，B，C，D的经纬度和高度信息，利用向内插值法获取P点的高度信息H_P。

图4为本发明中汽车当前位置投影与兴趣点投影在同一条道路上，计算二者高度差的示意图。地图软件供应商通常会在地图道路上每隔一段距离(例如5m左右，具体数字由地图软件供应商提供)会有一个坡度的采集点，如图中灰色圆圈所示，每两个采集点之间的距离差D1，D2等也由地图软件供应商提供，例如第一个采集点和第二个采集点之间的距离为D1，第二个采集点和第三个采集点之间的距离为D2等，以此类推。设定第一个采集点的坡度为S1，那么第一个采集点和第二个采集点的相对高度Δh₁的计算方法为：Δh₁＝S1×D1。依次计算后续所有相邻采集点的相对高度Δh_n，然后累加得到整体的相对高度其中i和n都是正整数。

图5为本发明中汽车当前位置投影与兴趣点投影不在同一条道路上，计算二者高度差的示意图。如果地图导航***得到的路径有多条道路段，并且每条道路段都有坡度信息，则按照图4中所述计算单个道路段的方法来计算每个道路段的相对高度，然后累加得到整体的相对高度，即如图中所示三个道路段，道路段1、道路段2和道路段3的相对高度总和ΔH＝ΔH₁+ΔH₂+ΔH₃。

如果地图导航***得到的路径有多条道路段并且每个道路段都没有坡度信息，则按照图3所示利用数字高程模型得到每条道路的坡度信息，再根据图5所示将这些道路的高度信息叠加来将得到相对高度ΔH。

如果计算得到的路径如果有多条道路段并且部分道路段有坡度信息，部分道路段没有坡度信息，则按照如下方法计算。对于有坡度信息的道路段，按照图2所示利用高精度坡度信息方式得到道路坡度信息，再根据图5所示将这些道路的高度信息叠加；对于没有坡度信息的道路段，则按照图3所示利用数字高程模型得到每条道路的坡度信息，再根据图5所示将这些道路的高度信息叠加。最后将有坡度信息的道路段相对高度和无坡度信息的道路段的高度信息累加起来，得到相对高度ΔH。

如果将汽车高度H_car设置为恒定的零值，相对高度ΔH即为兴趣点的高度。此时兴趣点相关的虚拟物体即可根据相对高度ΔH显示在地图中正确的高度。

本发明涉及汽车增强现实领域，特别涉及一种获取兴趣点和汽车相对高度的方法。所述方法包括：利用GPS和地图软件将汽车当前位置和兴趣点的位置投影在地图道路上；借助地图导航***计算汽车当前位置投影到兴趣点投影的路径，该路径包含至少一条道路段。计算所述路径包含的道路段的相对高度Δh_i。根据如下公式来计算所述兴趣点和汽车的相对高度ΔH：其中i和n都是正整数。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种在汽车增强现实中获取兴趣点和汽车相对高度的方法，其特征在于，所述方法包括：

利用GPS和地图软件将汽车当前位置和兴趣点的位置投影在地图道路上；

借助地图导航***计算汽车当前位置投影到兴趣点投影的路径，该路径包含至少一条道路段；

计算所述路径包含的道路段的相对高度Δh_t；

根据如下公式来计算所述兴趣点和汽车的相对高度ΔH：

$\mathrm{\Δ}H=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\Δh}}_i$

其中i和n都是正整数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下方法来计算所述路径包含的道路段的相对高度：

根据数字高程模型和高精度坡度数据来计算每条所述道路段上各个采集点的坡度信息Si，并结合相邻采集点之间的距离Di得到相邻采集点的相对高度Δh_t，按照如下公式来计算Δh_t：

Δh_t＝S_t×D_t。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步，

利用GPS定位装置获取汽车当前位置的经纬度信息，以实现利用GPS和地图软件将汽车当前位置影在地图道路上。