CN109067822A - 线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法及***，该方法包括：获取并分析通过万物互联的城市传感网络实时采集的城市信息，形成城市大数据流；建立与现实城市场景完全对应的虚拟城市场景，将获取的所述城市信息大数据流在所述虚拟城市场景中进行匹配及展示，以构建与现实场景精准对应的动态虚拟城市场景；基于所述动态虚拟城市场景进行交互方式与城市服务应用构建。本发明能够实现虚实融合、线上线下融合的城市服务***，在虚拟的城市模型中更精确的了解城市各个街区的情况，而不是面对各种繁杂的数据，虚拟场景中的信息显示形式不受限制，更方便观察与决策，从而全面提升城市服务的用户体验、服务质量与交互性。
Description
技术领域
本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法及***。
背景技术
随着智能手机、移动支付、物联网与人工智能等行业的技术进步与应用普及，互联网行业的OMO(Online-Merge-Offline,线上下线融合)时代即将到来，5G技术的快速发展将助推OMO的应用进程。在实现万物互联网络下的低时延、高速率、低功耗、高密度等通信技术升级后，一批新型OMO应用将成为便捷城市管理、提高居民生活质量的重要服务，为兼顾高度智能化与友好交互性的未来城市服务场景提供落地支撑。
线上和线下的深度融合，需保证具备高效的线上线下交互机制，以线下内容支持线上，同时在线上实现对线下的直观管控。做为线上线下融合的基础，物联网终端组成的传感网络规模正不断扩大，朝着万物互联（Internet of everything）的方向发展，通过设计分布式边缘计算架构以及轻量级人工智能数据分析算法，获得的大量的有效信息可以通过一种混合现实的方式创新呈现，使虚拟与现实深度融合，使城市服务突破线上线下的壁垒。
受限于通信技术的发展与智能化城市运营经验的不足，目前世界范围内的智慧城市建设与运营存在着较多的问题，主要表现为：在公共管理方面，现有服务***或管理架构在发现问题、事件定位、指令下达与反馈等方面，功能上并不能有效满足要求，且效率上具有一定的迟滞性；个人生活服务方面，现有的公共服务***智能化程度不足，不能为用户提供定制化、直观、易用的服务。面向未来城市的运营服务 。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法及***，可以在虚拟的城市模型中更精确的了解城市各个街区的情况，而不是面对各种繁杂的数据，虚拟场景中的信息显示形式不受限制，更方便观察与决策，全面提升用户体验、服务质量与交互性。
本发明提供了一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法，该方法包括：
获取并分析通过万物互联的城市传感网络实时采集的城市信息，形成城市大数据流；
建立与现实城市场景完全对应的虚拟城市场景，将获取的所述城市信息大数据流在所述虚拟城市场景中进行匹配及展示，同时实现虚拟场景数据与现实数据双向融合的混合现实效果，以构建与现实场景精准对应的动态虚拟城市场景；
基于所述动态虚拟城市场景进行交互方式与城市服务应用构建。
其中，所述城市信息大数据流包括不断变化的环境信息，电力***信息，目标物***置信息，基础设施与智能设备状态信息，管理单位或用户主动上传的信息，图像信息及由图像分析得到的目标信息、异常行为信息、停车位和违章信息。
其中，所述获取并分析通过万物互联的城市传感网络实时采集的城市信息包括：
将通过万物互联的城市传感网络采集的数据在端进行基于分布式边缘计算架构的数据预处理；
将预处理后的数据进行汇总上传服务器端，在服务器端进行集中式处理。
其中，所述将通过万物互联的城市传感网络采集的数据在终端侧进行基于分布式边缘计算架构的数据预处理，包括：
对数字信息的数据进行清洗与基础相关性分析，对图像信息的数据基于轻量级计算架构的边缘端目标检测、行为分析；
所述在服务器端进行集中式处理，包括：
对数字信息进行多源数据融合与整体相关性分析，对图像信息进行基于检测结果的应用设计，以及对得到的整体数据通过机器学习算法模型进行优化，形成结构化城市大数据。
其中，所述建立与现实城市场景完全对应的虚拟城市场景，将获取的所述城市信息大数据流在所述虚拟城市场景中进行匹配及展示，同时实现虚拟场景数据与现实数据双向融合的混合现实效果，包括：
利用场景重构技术建立与现实场景的位置与状态对应的虚拟城市场景，并在所述虚拟城市场景中配置场景仿真动态效果；
根据现实场景的位置与状态在虚拟城市场景中的对应关系，将将获取的所述城市信息大数据与虚拟城市场景实时融合，使得现实感知数据可动态反映于虚拟场景中；
对虚拟场景中物体或元素的操作可在现实场景中得到同步反馈，实现虚拟中融合现实、现实中融合虚拟的混合现实效果。
其中，所述交互方式与城市服务应用包括城市基础设施、环境交通管理及园区、社区、景区管理服务。
本发明的另一方面还提供了一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***，包括前端感知层、网络通信层、云计算平台层、数据分析层、服务提供层和管理后台，其中：
前端感知层，采用集成多种传感器的城市智能终端，组建万物互联传感网络，用于对各种城市信息进行感知与采集，并实现路灯控制和定位；
网络通信层，通过至少以下一种接入组网技术搭建，将链路层新型多跳通信、万物互联传感网络、蜂窝网络、局域网、Bluetooth形成城市网络通信；
云计算平台层，采用分布式边缘计算架构，根据智能终端的自组通信能力与自主数据运算能力，对前端感知层采集的数据在端进行交互与预处理;
数据分析层，用于基于深度学习的机器视觉算法及数据融合算法，对采集的图像与传感数据进行分析；
服务提供层，通过建立与现实场景相对应的虚拟城市场景，依靠数据分析与信息传递，对现实场景的变换在虚拟城市场景中同步更新，并通过云平台和APP软件为社区和居民提供各种应用服务；
管理后台，用于对整个***进行监控、管理和维护，实现虚拟与现实双向信息流的交互与控制。
其中，所述应用服务层提供的应用服务包括城市基础设施、环境交通管理及园区、社区、景区管理服务中的至少一个。
其中，所述面向城市基础设施、环境交通管理服务，具体实现如下：
将前端感知层获取的基础设施数据流实时同步地反映在服务提供层构建的虚拟城市场景中，为其赋予点击、查看及策略管理服务；将城市的环境、交通数据流以光影效果或高亮效果显示于所述虚拟城市场景中，并为用户提供交互操作入口，根据用户的交互操作产生的状态改变对现实场景产生同步控制指令，使得现实场景产生相应的状态改变。
其中，所述面向园区的管理服务，具体实现如下：
将前端感知层获取的园区停车位信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中高亮展示，用户通过交互操作进行车位预定或离线AR导航，以供管理方进行车位使用状况统计并配置管理策略。
其中，所述面向社区的管理服务，具体实现如下：
将前端感知层获取的人群行为与异常信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中高亮显示，并进行嫌疑人锁定与联动报警；将人群行为对应的位置信息实时展示，对异常离开社区的用户，进行轨迹保存并通知相关监护人。
其中，所述面向景区的管理服务，具体实现如下：
将前端感知层采集的景区人流、环境、定位信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中实施展示，并为其赋予动态AR/VR效果，使得现场用户通过扫描景区实体目标，在动态AR场景下观察信息、进行服务咨询与导航，远程用户访问动态VR场景，实现场景漫步以及实时对应的高沉浸感游览。
本发明实施例提供的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法及***，能够实现虚实融合、线上线下融合的城市服务***，可以在虚拟的城市模型中更精确的了解城市各个街区的情况，而不是面对各种繁杂的数据，虚拟场景中的信息显示形式不受限制，更方便观察与决策，全面提升用户体验、服务质量与交互性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例的一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法的方法流程图；
图2为本发明实施例的一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***的***框图；
图3为本发明实施例的一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***的***功能示意图；
图4为本发明实施例的一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***的场景展示图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明实施例提供了一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法及***，其主要目标是对城市管理、环境与交通等相关问题提供创新服务解决方案，将针对智慧园区、社区、景区运营服务中的关键痛点问题开发的服务有效应用，通过根据万物互联的城市感知网络实时数据采集分析，打造与现实场景精准对应的动态虚拟场景，使虚拟与现实数据实现双向融合，并设计多种应用与交互方式便捷城市服务，全面提升用户体验、服务质量与交互性。
图1示意性示出了本发明一个实施例的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法的方法流程图。参照图1，本发明实施例的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法，具体包括以下步骤：
S11、获取并分析通过万物互联的城市传感网络实时采集的城市信息，形成城市大数据流；
S12、建立与现实城市场景完全对应的虚拟城市场景，将获取的所述城市信息大数据流在所述虚拟城市场景中进行匹配及展示，同时实现虚拟场景数据与现实数据双向融合的混合现实效果，以构建与现实场景精准对应的动态虚拟城市场景；
S13、基于所述动态虚拟城市场景进行交互方式与城市服务应用构建。
本发明提供了一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法，通过对城市信息的实时感知与控制，在虚拟与现实深度融合的应用服务平台上对多源城市信息进行直观立体呈现，并设计面向不同应用场景的多种深度交互机制与服务体系，实现了在虚拟的城市模型中更精确的了解城市各个街区的情况，而不是面对各种繁杂的数据，虚拟场景中的信息显示形式不受限制，更方便观察与决策，从而全面提升城市服务的用户体验、服务质量与交互性。
本实施例中，所述城市大数据流包括不断变化的环境信息，电力***信息，目标物***置信息，基础设施与智能设备状态信息，管理单位或用户主动上传的信息，图像信息及由图像分析得到的目标信息、异常行为信息、停车位和违章信息。
实际应用中，通过万物互联的城市传感网络主要采集与分析的信息包括：温度、湿度、光照、PM2.5、噪声等环境信息；路灯控制等电力***信息；人、车等目标位置信息；基础设施与智能设备状态信息；管理单位或用户主动上传的信息；图像信息及由图像分析得到的人、车、物目标信息，异常行为信息，停车位及违章信息等。
在一个具体实施例中，所述获取并分析通过万物互联的城市传感网络实时采集的城市信息主要包括以下附图中未示出的步骤：
S111、将通过万物互联的城市传感网络采集的数据在端进行基于分布式边缘计算架构的数据预处理。具体实现如下：对数字信息的数据进行清洗与基础相关性分析，对图像信息的数据基于轻量级计算架构的边缘端目标检测、行为分析。
S112、将预处理后的数据进行汇总上传服务器端，在服务器端进行集中式处理。具体实现如下：对数字信息进行多源数据融合与整体相关性分析，对图像信息进行基于检测结果的应用设计，以及对得到的整体数据通过机器学习算法模型进行优化，形成结构化城市大数据。
在实际应用中，对大量感知数据采用分布式与集中式结合的方式进行实时处理，首先将大规模的终端传感信息在端进行基于分布式边缘计算架构的数据预处理，后将预处理后的信息进行汇总，在服务器端进行集中式处理。其中，分布式处理主要包括对数字信息的数据清洁与基础相关性分析，对图像信息的基于轻量级计算架构的边缘端目标检测、行为分析；集中式处理主要包括对数字信息的多源数据融合与整体相关性分析，对图像信息的基于检测结果的应用设计，及对整体数据学习算法模型的优化；最终形成结构化城市大数据作为后续业务流程的数据来源。
在一个具体实施例中，所述建立与现实城市场景完全对应的虚拟城市场景，将获取的所述城市信息大数据流在所述虚拟城市场景中进行匹配及展示，同时实现虚拟场景数据与现实数据双向融合的混合现实效果，主要包括以下附图中未示出的步骤：
S121、利用场景重构技术建立与现实场景的位置与状态对应的虚拟城市场景，并在所述虚拟城市场景中配置场景仿真动态效果。
S122、根据现实场景的位置与状态在虚拟城市场景中的对应关系，将将获取的所述城市信息大数据与虚拟城市场景实时融合，使得现实感知数据可动态反映于虚拟场景中；
S123、对虚拟场景中物体或元素的操作可在现实场景中得到同步反馈，实现虚拟中融合现实、现实中融合虚拟的混合现实效果。
在实际应用中，可以利用三维建模、3D扫描等场景重构技术，打造与现实场景的位置与状态精准对应的虚拟场景，并为其设计多种仿真动态效果，如人员、车辆移动、路灯开闭、天气变化等。动态虚拟场景位置与状态精准对应部分，将万物互联传感网络从现实场景获取的感知数据与虚拟场景实时融合，使得现实感知数据可动态反映于虚拟场景中，呈现同步对应的直观效果。其中，所述虚拟与现实数据双向融合部分，要求现实场景中的变化可实时反映于虚拟场景，同时虚拟场景中的操作可在现实场景中得到同步反馈，实现虚拟中融合现实、现实中融合虚拟的混合现实效果。
本实施例中，所述交互方式与城市服务应用包括城市基础设施、环境交通管理及园区、社区、景区管理服务，具体涉及路灯管理、垃圾管理、电力***管理、固定设施健康管理、污染信息展示、交通信息展示监管、智能停车导航服务、访客引导服务、实时监控与人群追踪服务、智能安防以及实时AR/VR应用等。
图2示意性示出了本发明一个实施例的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***的***框图。该***结构搭建主要基于面向对象的需求和***要求建立起来的。通过物联网技术和互联网技术的融合，在UE新型链路层多跳网络通信技术的基础上，提出的一款全方位的城市服务***。参照图2，本发明实施例的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***，包括前端感知层10、网络通信层20、云计算平台层30、数据分析层40、服务提供层50和管理后台60，其中：
前端感知层10，采用集成多种传感器的城市智能终端，组建万物互联传感网络，用于对各种城市信息进行感知与采集，并实现路灯控制和定位。本实施例中，感知层采用集成多种传感器的智能终端产品，组建万物互联传感网络，采集多种城市信息，并可进行路灯控制与定位服务。感知信息主要包括：图像、温度、湿度、光照、PM2.5、噪声等环境信息，路灯控制信息、目标位置信息等。
网络通信层20，通过至少以下一种接入组网技术搭建，将链路层新型多跳通信、万物互联传感网络、蜂窝网络、局域网、Bluetooth形成城市网络通信。本实施例中，网络通信层采用UE新型多跳链路层自组网技术进行网络通信。
云计算平台层30，采用分布式边缘计算架构，根据智能终端的UE to UE通信能力与自主数据运算能力，对前端感知层采集的数据在端进行交互与预处理。本实施例中，云计算平台层采用分布式边缘计算架构，依靠智能终端的UE to UE通信能力与自主数据处理能力，可将采集数据在端得到预处理，在网关进行汇总，并进行模型运算与结果分析，同时依靠大量的数据流更新，在分布式模型架构下自主进行算法模型调优。
数据分析层40，用于基于深度学***台层调用。
服务提供层50，通过建立与现实场景相对应的虚拟城市场景，依靠数据分析与信息传递，对现实场景的变换在虚拟城市场景中同步更新，并通过云平台和APP软件为社区和居民提供各种应用服务。本实施例中，服务提供层建立与现实相对应的目标场景虚拟模型，依靠数据分析与信息传递，对现实场景的变换在虚拟场景中同步更新，同时，对虚拟场景中物体或元素产生的操作与状态改变将同步影响现实场景。设计并提供多种面向未来城市、园区、社区、景区的信息服务，为其提供基于实时型混合现实的交互型应用。
管理后台60，用于对整个***进行监控、管理和维护，实现虚拟与现实双向信息流的交互与控制。管理后台，包括数据网关、控制台等主要组成部分，数据网关实现数据对接，由控制台进行指令发布与服务调用。
本发明实施例提供了一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***，***架构由前端感知层、网络通信层、数据分析层、服务提供层和管理后台等层级组成。通过对城市信息的实时感知与控制，在虚拟与现实深度融合的应用服务平台上对多源城市信息进行直观立体呈现，并设计面向不同应用场景的多种深度交互机制与服务体系，面提升用户体验、服务质量与交互性。
本实施例提供的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***由前端感知层、网络通信层、数据分析层、服务提供层和管理后台组成。其中，感知层采用集成多种传感器的城市智能终端，组建万物互联传感网络，对多种城市信息进行感知与采集，并具备路灯控制和定位等功能。网络通信层采用本发明单位自有的UE新型链路层多跳自组网技术作为通信基础。云计算平台层采用分布式边缘计算架构，依靠智能终端的UE to UE（图2中对应内容也做同样修改）通信能力与自主数据运算能力，对感知数据在端进行交互与预处理。数据分析层，开发基于深度学习的机器视觉算法及数据融合算法，为采集的图像与传感数据提供精准分析服务。服务提供层，通过建立与现实场景相对应的虚拟城市模型，依靠数据分析与信息传递，对现实场景的变换在虚拟场景中同步更新，并主要实现多种创新型城市服务的设计与应用。管理后台，可对整个***进行监控、管理和维护，实现虚拟与现实双向信息流的交互与控制功能。
本发明提供的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***，面向城市管理、环境与交通等，利用虚拟与现实、线上与线下深度融合的方式，将针对城市基础设施、环境与交通管理、智慧园区、社区、景区运营服务中的关键痛点问题设计创新应用，进而全面提升用户体验、服务质量与交互性。
在智慧城市的运营服务领域，所述***前期进行万物互联的城市基础感知网络铺设，运用分布式边缘计算架构和可自主计算的智能传感设备，实现城市环境、人车、基础设施信息的广泛采集及分析。
所述***应用万物互联的城市感知网络，主要采集与分析的信息包括：温度、湿度、光照、PM2.5、噪声等环境信息；路灯控制等电力***信息；人、车等目标位置信息；基础设施与智能设备状态信息；管理单位或用户主动上传的信息；图像信息及由图像分析得到的人、车、物目标信息，异常行为信息，停车位及违章信息等。
对上述城市感知网络采集的数据，采用分布式与集中式结合的方式进行实时处理，将大规模的终端传感信息首先在端进行基于分布式边缘计算架构的数据预处理，从而有效降低通信数据量及***冗余。后将预处理后的信息进行汇总，在服务器端进行集中式处理。所述分布式与集中式处理所涉及的通信传输手段均采用UE新型链路层多跳自组网技术，保证数据传输效率与实时性。
对于上述分布式与集中式结合的数据处理方式，分布式预处理方面，对于数字型信息，主要进行数据清洁与基础相关性分析，降低数据冗余；对于图像型信息，主要进行基于轻量级计算架构的边缘端目标检测、行为分析工作，获取目标信息的同时，对数据分析算法进行调优。
对于上述分布式与集中式结合的数据处理方式，集中式处理方面，在对预处理后的信息汇总后，对于数字型信息，主要进行多源数据融合与整体相关性分析，提炼生成城市大数据；对于图像型信息，主要进行基于检测结果的应用设计，并根据结果持续优化数据学习算法模型，以支持轻量级检测模型的有效迭代。
对于上述分布式与集中式结合的处理方式得到的结构化数据，将作为城市大数据应用于后续业务流程。
所述***将大量的城市场景和基础设施进行视觉扫描与三维重构，还原制作精确的目标模型，形成用于城市基础设施管理的虚拟场景。
将万物互联的城市基础感知网络获取的大量实时传感信息与上述虚拟场景进行深度融合，包括目标匹配、状态配准与双向链接等工作。实现对于城市现实场景的变化，在上述虚拟场景中可以做到同步更新与实时对应。
在环境与交通管理应用中，所述***使用数据可视化方式构建虚拟场景元素，如空气质量图标、违章停车标识、停车位剩余标识等，并将这些元素融合入整体城市模型中。所述***结合传感器分析数据的实时回传，将真实场景变化反映在虚拟场景中，同时附加实时的融合化信息，供用户查看与决策，及新型交互应用的设计。所述***在城市管理服务场景下，主要面向上述基础设施管理与环境交通管理服务。所述***依靠同样的方法建立虚拟园区模型，进而打造园区管理服务***，主要面向智能停车、导航与引导服务。所述***依靠同样的方法建立社区的虚拟模型，进而打造社区管理服务***，主要面向智能监控与重点人群追踪服务。所述依靠同样的方法打造实时更新的旅游景点虚拟场景，主要面向状态更新、目标路径规划与混合现实应用。
图3为本发明实施例的一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***的***功能示意图。
如图3所示，基于城市感知网络的数据采集与处理，本发明面向城市基础设施、环境交通、园区、社区、景区，将提供不同的应用服务。
具体的，所述应用服务层提供的应用服务包括城市基础设施、环境交通管理及园区、社区、景区管理服务中的至少一个。
其中，所述面向城市基础设施、环境交通管理服务，具体实现如下：将前端感知层获取的基础设施数据流实时同步地反映在服务提供层构建的虚拟城市场景中，为其赋予点击、查看及策略管理服务；将城市的环境、交通数据流以光影效果或高亮效果显示于所述虚拟城市场景中，并为用户提供交互操作入口，根据用户的交互操作产生的状态改变对现实场景产生同步控制指令，使得现实场景产生相应的状态改变。
在实际应用中，在对于城市基础设施的管理中，管理者通过服务平台，可以在虚拟的城市模型中更精确的了解城市各个街区的情况，而不是面对各种繁杂的数据，虚拟场景中的信息显示形式不受限制，更方便观察与决策。
例如，通过城市感知网络获取的现实中的路灯开闭、电力***负载情况、垃圾清运情况、固定设施的健康情况等信息所形成的城市数据流，均可实时同步地反映在虚拟场景中，整个虚拟场景在动态变化，并对信息流有超过现实场景体验的直观展示效果。虚拟场景中的城市基础设施，接收状态改变的信息后，可实现路灯动态开关，电力***负载数字显示，各固定设施状态信息显示，以数字或图标的形式供管理者点击、查看与操作。管理者可点击路灯，设置开关及维护策略，点击电力***标识进行能耗管理，点击垃圾桶，配置与发布清运指令等。
面向城市环境，所述***通过对视频或者环境信息传感器采集的数据进行分析决策，判断城市各微小区域的环境状况，将区域环境数据转化为可视化光影效果并附加入场景中，用户可随时查看城市各个微小区域的环境问题，可点击污染位置进行意见反馈，管理者可点击污染位置查看污染源分析结果，掌控信息的同时及时制定应对策略。
面向城市交通管理，所述***可对城市的交通监控图像信息进行分析，将城市各路段的行人与车辆等出行交通情况进行统计，并在虚拟场景里予以标识。虚拟场景中可显示各路段人流量、车流量，可在场景中将违章情况高亮标出。监管部门可实时点击各路段，查看路段拥堵原因、历史流量统计与实景视频，并可进行调整监控设备视角等主动操作，在虚拟场景中对监控设备的操作可以在现实中得到同步的执行。
其中，所述面向园区的管理服务，具体实现如下：将前端感知层获取的园区停车位信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中高亮展示，用户通过交互操作进行车位预定或离线AR导航，以供管理方进行车位使用状况统计并配置管理策略。
在实际应用中，可以通过同样方式建立虚拟园区场景，并设计管理服务及交互应用。例如，针对停车与导航方面，首先在虚拟场景对所有现实车位进行标注，依靠传感终端实时采集的停车位占用信息，将空余车位在虚拟场景中高亮展示。用户可用移动设备访问虚拟场景，直观观察园区车位使用情况，通过点击空余车位进行预订操作，服务***结合传感网络，可为用户提供实时离线AR导航帮助其到达车位；管理方可在虚拟场景中观察车位总体使用情况与统计信息，从而安排停车管理策略。
其中，所述面向社区的管理服务，具体实现如下：将前端感知层获取的人群行为与异常信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中高亮显示，并进行嫌疑人锁定与联动报警；将人群行为对应的位置信息实时展示，对异常离开社区的用户，进行轨迹保存并通知相关监护人。
在实际应用中，可以通过同样方式建立虚拟社区场景，并设计管理服务及交互应用。例如，在智能监控服务场景下，依靠计算机视觉算法对现实监控摄像获取的人群图像进行行为分析与异常检测，将异常情况信息实时反馈给服务***，服务***接收信息后，在虚拟场景中对嫌疑人员进行锁定、高亮显示并联动报警；在重点人群追踪服务场景下，对社区重点人群（如老人、小孩）配备定位终端，实时采集其位置信息，并在虚拟***中实时显示，对异常离开社区区域的用户，***自动存留活动轨迹与照片，并通知相关监护人。
其中，所述面向景区的管理服务，具体实现如下：将前端感知层采集的景区人流、环境、定位信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中实施展示，并为其赋予动态AR/VR效果，使得现场用户通过扫描景区实体目标，在动态AR场景下观察信息、进行服务咨询与导航，远程用户访问动态VR场景，实现场景漫步以及实时对应的高沉浸感游览。
在实际应用中，可以通过同样方式建立虚拟景区场景，并设计管理服务及交互应用。例如，依靠布设在景区的海量物联传感器网络，将景区的人流、环境质量、人员定位、突发事件等信息实时发送给服务平台，供服务平台在虚拟场景中展示，展示以动态AR（现实中融合虚拟）和动态VR（虚拟中融合现实）两种应用结合的方式实现；动态AR是指以移动设备扫描景区的实体，如扫描游览图，可现实各重要场景的人流量、环境质量，点击地点后，可实现根据景区人流量的动态路径规划与离线导航，辅助游客高效参观；扫描景区建筑，可显示建筑介绍，并可与其中服务人员进行语音、文字或点击等形式的交互；动态VR是指面向远程访问景区的用户，通过景区大数据流的实时更新，将VR场景中的人员流动、天气、花草树木生长状况等均与现实场景实时对应，用户可在场景中自由漫步，为其呈现具备高度沉浸感的动态游览体验。
图4为线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***的一个更为具体的混合现实应用服务实例，面向园区管理服务场景下的访客实时引导应用。此处所述园区访客的有效路线指引服务具有重要的现实意义，当前多数园区楼房较多，且路牌、楼号等指引设施设计极不完善，导致园区的陌生访客很难找到目的地，造成办事效率低下且体验较差。
在本发明所述***下，访客到达园区，安装园区服务APP后，即可体验多种便捷交互服务。
如图4所示，园区内具有大量可扫描元素，包括路牌、公司logo等各种标识，路灯、停车场、便利店等实体，通过APP扫描后皆可在手机屏幕上展开新维度的场景（动态AR效果），同时呈现相关信息和可点击的交互按钮。如扫描logo显示公司详细信息，扫描建筑显示建筑名称、可点击的功能服务等。
针对访客引导服务，用户通过APP扫描园区地图，可呈现动态的AR虚拟园区场景，在观察园区整体信息与自身所处位置的基础上，可直接点击按钮与受访者建立访问关系；然后，从访客进入园区开始，***通过园区感知网络与用户终端的互联即可即时确定访客位置，同时虚拟场景中会将访客与受访者高亮显示，供双方用户直观了解当前所处位置，访客可直接点击导航按钮，使用园区离线AR导航进行路线指引，导航支持室内室外的无缝衔接。双方在AR场景中也支持实时语音通话、文字或按钮等交互，从而实现快速引导访客到达目的地点。
本发明实施例提供的线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法及***，能够实现虚实融合、线上线下融合的城市服务***，可以在虚拟的城市模型中更精确的了解城市各个街区的情况，而不是面对各种繁杂的数据，虚拟场景中的信息显示形式不受限制，更方便观察与决策，全面提升用户体验、服务质量与交互性。
此外，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法的功能。
本实施例中，所述线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现方法，其特征在于，包括：
获取并分析通过万物互联的城市传感网络实时采集的城市信息，形成城市大数据流；
建立与现实城市场景完全对应的虚拟城市场景，将获取的所述城市信息大数据流在所述虚拟城市场景中进行匹配及展示，同时实现虚拟场景数据与现实数据双向融合的混合现实效果，以构建与现实场景精准对应的动态虚拟城市场景；
基于所述动态虚拟城市场景进行交互方式与城市服务应用构建。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述城市大数据流包括不断变化的环境信息，电力***信息，目标物***置信息，基础设施与智能设备状态信息，管理单位或用户主动上传的信息，图像信息及由图像分析得到的目标信息、异常行为信息、停车位和违章信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取并分析通过万物互联的城市传感网络实时采集的城市信息包括：
将通过万物互联的城市传感网络采集的数据在端进行基于分布式边缘计算架构的数据预处理；
将预处理后的数据进行汇总上传服务器端，在服务器端进行集中式处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将通过万物互联的城市传感网络采集的数据在终端侧进行基于分布式边缘计算架构的数据预处理，包括：
对数字信息的数据进行清洗与基础相关性分析，对图像信息的数据基于轻量级计算架构的边缘端目标检测、行为分析；
所述在服务器端进行集中式处理，包括：
对数字信息进行多源数据融合与整体相关性分析，对图像信息进行基于检测结果的应用设计，以及对得到的整体数据通过机器学习算法模型进行优化，形成结构化城市大数据。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立与现实城市场景完全对应的虚拟城市场景，将获取的所述城市信息大数据流在所述虚拟城市场景中进行匹配及展示，同时实现虚拟场景数据与现实数据双向融合的混合现实效果，包括：
利用场景重构技术建立与现实场景的位置与状态对应的虚拟城市场景，并在所述虚拟城市场景中配置场景仿真动态效果；
根据现实场景的位置与状态在虚拟城市场景中的对应关系，将将获取的所述城市信息大数据与虚拟城市场景实时融合，使得现实感知数据可动态反映于虚拟场景中；
对虚拟场景中物体或元素的操作可在现实场景中得到同步反馈，实现虚拟中融合现实、现实中融合虚拟的混合现实效果。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交互方式与城市服务应用包括城市基础设施、环境交通管理及园区、社区、景区管理服务。
7.一种线上线下融合的实时混合现实城市服务实现***，其特征在于，包括前端感知层、网络通信层、云计算平台层、数据分析层、服务提供层和管理后台；
前端感知层，采用集成多种传感器的城市智能终端，组建万物互联传感网络，用于对各种城市信息进行感知与采集，并实现路灯控制和定位；
网络通信层，通过至少以下一种接入组网技术搭建，将链路层新型多跳通信、万物互联传感网络、蜂窝网络、局域网、Bluetooth形成城市网络通信；
云计算平台层，采用分布式边缘计算架构，根据智能终端的UE to UE通信能力与自主数据运算能力，对前端感知层采集的数据在端进行交互与预处理；
数据分析层，用于基于深度学习的机器视觉算法及数据融合算法，对采集的图像与传感数据进行分析；
服务提供层，通过建立与现实场景相对应的虚拟城市场景，依靠数据分析与信息传递，对现实场景的变换在虚拟城市场景中同步更新，并通过云平台和APP软件为社区和居民提供各种应用服务；
管理后台，用于对整个***进行监控、管理和维护，实现虚拟与现实双向信息流的交互与控制。
8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述应用服务层提供的应用服务包括城市基础设施、环境交通管理及园区、社区、景区管理服务中的至少一个。
9.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述面向城市基础设施、环境交通管理服务，具体实现如下：
将前端感知层获取的基础设施数据流实时同步地反映在服务提供层构建的虚拟城市场景中，为其赋予点击、查看及策略管理服务；将城市的环境、交通数据流以光影效果或高亮效果显示于所述虚拟城市场景中，并为用户提供交互操作入口，根据用户的交互操作产生的状态改变对现实场景产生同步控制指令，使得现实场景产生相应的状态改变。
10.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述面向园区的管理服务，具体实现如下：
将前端感知层获取的园区停车位信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中高亮展示，用户通过交互操作进行车位预定或离线AR导航，以供管理方进行车位使用状况统计并配置管理策略。
11.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述面向社区的管理服务，具体实现如下：
将前端感知层获取的人群行为与异常信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中高亮显示，并进行嫌疑人锁定与联动报警；将人群行为对应的位置信息实时展示，对异常离开社区的用户，进行轨迹保存并通知相关监护人。
12.根据权利要求8所述的***，其特征在于，所述面向景区的管理服务，具体实现如下：
将前端感知层采集的景区人流、环境、定位信息在服务提供层构建的虚拟城市场景中实施展示，并为其赋予动态AR/VR效果，使得现场用户通过扫描景区实体目标，在动态AR场景下观察信息、进行服务咨询与导航，远程用户访问动态VR场景，实现场景漫步以及实时对应的高沉浸感游览。
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