一种高精度室外增强现实空间信息显示系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种高精度室外增强现实空间信息显示系统及方法，系统包括高精度定位定姿子系统、空间信息数据库、坐标转换子系统和增强现实显示设备，获取室外连续的地理坐标定位信息和设备空间姿态信，存储管理预先采集的具有空间地理坐标的空间信息数据；进行GNSS定位坐标与SLAM定位坐标的整合，将空间信息数据的数据坐标转换到GNSS定位的绝对坐标系中，将处在绝对坐标系中的空间信息数据转换到增强现实显示设备的显示坐标系中；将空间信息数据增强现实地叠加显示到真实世界场景中。本发明专利技术通过多种定位方式相结合在室外进行高精度定位，能够达到厘米级定位，实现通过增强现实显示设备将虚拟的空间地理信息叠加显示在现实世界场景中。

High precision outdoor augmented reality spatial information display system and method

The invention provides a high precision outdoor augmented reality display system and method of spatial information system, including high precision positioning and attitude determination subsystem, spatial information database, coordinate conversion subsystem and augmented reality display equipment, access to outdoor continuous geographic coordinate information and equipment space attitude, storage management with spatial pre acquisition the coordinates of the spatial information data integration; GNSS coordinates and SLAM coordinates, the coordinate data of spatial information data conversion to GNSS positioning in absolute coordinate system, the spatial information data conversion in the absolute coordinate system to the augmented reality display equipment coordinate system; spatial information data augmented reality overlay to show the real world scenario. The combination of high precision positioning in outdoor positioning through a variety of ways, can achieve centimeter level positioning, through augmented reality display device to display geographic information superimposed virtual scenes in the real world.

【技术实现步骤摘要】
一种高精度室外增强现实空间信息显示系统及方法
本专利技术涉及增强现实空间信息领域，尤其涉及在室外环境下进行高精度增强现实定位和精确空间信息显示技术。
技术介绍
空间地理信息是人们从现实世界中提取出于位置和空间有关的抽象信息，传统的空间地理信息的载体主要是纸质或电子地图，通过地图的形式来记录这些现实世界中的空间信息。随着人类活动范围不断扩大，城市空间结构越来越复杂，传统地图的空间信息展示方式依托于纸张或电脑手机显示器，不能与实际的现实世界场景进行叠加，抽象的空间地理信息符号使用不便，已经越来越不能满足人们生活和生产的需要。同时，现有的增强现实技术要么只能进行米级的粗略定位，要么只能够使用标志点或者特定图案纹理来进行局部定位，定位范围有限，并且定位坐标容易受到标志点或场景文理的变化而失去连续性，不具有绝对的空间地理坐标意义，无法为室外大场景的增强现实空间信息展示提供高精度连续性的定位支撑，空间地理信息也无法准确地叠加到现实世界场景中。
技术实现思路
为了解决上面的问题，本专利技术提供了一种增强现实高精度室外定位方法与空间地理信息精确显示技术。应用该技术能够在室外广域范围内为增强现实显示设备提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度室外增强现实空间信息显示系统，其特征在于：包括高精度定位定姿子系统、空间信息数据库、坐标转换子系统和增强现实显示设备，所述高精度定位定姿子系统，用于获取室外连续的地理坐标定位信息和设备空间姿态信息，包括GNSS定位模块、SLAM定位模块和定姿模块；GNSS定位模块，用于基于GNSS获取高精度的地理坐标；SLAM定位模块，用于利用双目视觉相机或深度相机，对周围环境进行快速扫描，实现局部的高频率连续坐标定位；定姿模块，用于利用陀螺仪获取增强现实显示设备在局部坐标空间中的三轴旋转角度信息，所得三轴旋转角度记为εx1,εy1,εz1；所述空间信息数据库，用于存储管理预先采集的具有空间地理坐标...

【技术特征摘要】
1.一种高精度室外增强现实空间信息显示系统，其特征在于：包括高精度定位定姿子系统、空间信息数据库、坐标转换子系统和增强现实显示设备，所述高精度定位定姿子系统，用于获取室外连续的地理坐标定位信息和设备空间姿态信息，包括GNSS定位模块、SLAM定位模块和定姿模块；GNSS定位模块，用于基于GNSS获取高精度的地理坐标；SLAM定位模块，用于利用双目视觉相机或深度相机，对周围环境进行快速扫描，实现局部的高频率连续坐标定位；定姿模块，用于利用陀螺仪获取增强现实显示设备在局部坐标空间中的三轴旋转角度信息，所得三轴旋转角度记为εx1,εy1,εz1；所述空间信息数据库，用于存储管理预先采集的具有空间地理坐标的空间信息数据；所述坐标转换子系统，用于计算不同坐标之间的转换，包括以下处理，计算出GNSS定位模块的绝对坐标系与SLAM定位模块的局部坐标系的转换关系，进行GNSS定位模块坐标与SLAM定位模块坐标的整合，得到整合坐标；将空间信息数据库中的数据坐标转换到GNSS定位模块的绝对坐标系中；根据定姿模块所得三轴旋转角度εx1,εy1,εz1，将处在绝对坐标系中的空间信息数据库中的数据转换到增强现实显示设备的显示坐标系中；所述增强现实显示设备，用于提取空间信息数据库中的空间信息数据，并根据高精度定位定姿子系统获取到的坐标和姿态信息，通过坐标转换子系统，将空间信息数据增强现实地叠加显示到真实世界场景中。2.根据权利要求1所述高精度室外增强现实空间信息显示系统，其特征在于：通过在空间中获取于3个以上点的绝对坐标和局部坐标，绝对坐标由GNSS定位模块获取，局部坐标由SLAM定位模块获取，计算出绝对坐标系与局部坐标系的转换关系。3.据权利要求1所述高精度室外增强现实空间信息显示系统，其特征在于：每隔预定时间重新计算出GNSS定位模块的绝对坐标系与SLAM定位模块的局部坐标系的转换关系。4.据权利要求1所述高精度室外增强现实空间信息显示系统，其特征在于：在SLAM定位模块重置坐标系时，重新计算出GNSS定位模块的绝对坐标系与SLAM定位模块的局部坐标系的转换关系。5.根据权利要求1或2或3或4所述高精度室外增强现实空间信息显示系统，其特征在于：设SLAM定位模块的局部坐标系为O-XYZ，GNSS定位模块的绝对坐标系为O1-X1Y1Z1，设O-XYZ系中任意一点坐标为(X,Y,Z)，O1-X1Y1Z1系中与之相对应的坐标为(X1,Y1,Z1)，按下式得出GNSS定位模块的绝对坐标系与SLAM定位模块的局部坐标系的转换关系，

【专利技术属性】
技术研发人员：郭际明，许毅，方孟元，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42