一种实现三维导航的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及地理位置导航技术领域，公开了一种实现三维导航的方法，对三维电子地图的三维场景进行分区并保存分区结果，建立用于保存每个三维场景的分区包含的三维场景模型特征信息的资源分区表；利用全球定位系统确定摄像机的当前位置坐标；根据所述当前位置坐标查询所述分区结果，确定摄像机的当前位置坐标所属的三维场景的分区并查询所述资源分区表，得到所述三维场景的分区包含的三维场景的特征信息；以及根据所得到的三维场景模型的特征信息加载所述预先定义的三维场景模型，并渲染三维场景。本发明专利技术还公开了用于实现三维导航的装置。本发明专利技术方案可以用较小的内存空间实现三维场景的导航，并且场景切换速度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及地理位置导航
，特别涉及一种实现三维导航的方法和装置。
技术介绍
全球定位系统(Global Positioning System, GPS)是美国从本世纪70年代开始 研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时导 航与定位能力的卫星导航与定位系统。GPS以全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点及 其所独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，已涉足众多的应用领域， 使GPS成为继蜂窝移动通信(GSM)、互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。用户接收 机将得到的经纬度信息标注在预先设置好的电子地图上，使用户当前所处位置显示在电子 地图上形成导航画面，从而实现位置导航。目前的电子地图主要采用二维形式，导航画面由 点、线、面组成，与实际的三维地貌有很大的差距，使用起来不直观；特别是对于高架桥、高 速路、立交桥等复杂立体路况难以正确显示。因此，三维导航技术应运而生。但是，三维导 航所使用的三维电子地图的数据量极大，对于硬件数据处理性能要求很高，因此导致三维 导航仪的价格昂贵，限制其推广应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于，提出一种实现三维导航的方法和装置，能够以较低 的数据处理量实现三维导航。本专利技术实施例提出的一种实现三维导航的方法，预先定义三维电子地图中的三维 场景模型，并建立三维电子地图的三维场景坐标系；以及对三维电子地图的三维场景进行 分区并保存分区结果，建立用于保存每个三维场景的分区包含的三维场景模型特征信息的 资源分区表；实现三维导航的过程包括如下步骤A、利用全球定位系统确定摄像机的当前位置坐标；B、根据所述当前位置坐标查询所述分区结果，确定摄像机的当前位置坐标所属的 三维场景的分区；C、根据所确定的三维场景的分区查询所述资源分区表，得到所述三维场景的分区 包含的三维场景的特征信息；以及D、根据所得到的三维场景模型的特征信息加载所述预先定义的三维场景模型，并渲染三维场景。其中，所述建立电子地图的三维场景坐标系包括确定每个三维场景模型的位置坐标以及三维场景模型的大小，具体包括确定三维场景模型的外接长方体，将所述外接长方体的对称中心坐标作为所述三 维场景模型的位置坐标，所述外接长方体的长宽表示该三维场景模型的大小。所述三维场景模型特征信息包括三维场景模型的坐标位置、标识以及变换信息。所述对电子地图的三维场景进行分区包括将三维场景在x-z平面上进行投影，确定投影轮廓的χ值最小点min_X和最大点 max_x,以及ζ值最小点min_z和最大点maX_z，以这四个点确定投影轮廓的包围矩形；设置分区的长度1 = vt，宽度w = Vt ；其中，ν表示摄像机移动速度的最大值，t表 示设定的时间；以所述分区长度1和宽度w分割所述投影轮廓的包围矩形，得到各个分区。所述设定的时间t为2秒至4秒。所述建立用于保存每个分区包含的三维场景模型特征信息的资源分区表包括如 下步骤初始化一个二维矩阵，所述二维矩阵的每一个元素对应一个分区；获取任一个三维场景模型x-z坐标(X1，Z1)；i = floor Γ fx, -min χ)//1-1根据公式.λ 二 1 . ^ ‘ η ’计算该三维场景模型所属的分区在资源分j - floor[ (Z1 - min — ζ) / wj — 1区表中的序号，其中，floor[]表示对括号中的内容向上取整；将所述三维场景模型的特征信息保存在所述二维矩阵的第i行、第j列的元素中。所述建立用于保存每个分区包含的三维场景模型特征信息的资源分区表包括如 下步骤初始化一个二维矩阵，所述二维矩阵的每一个元素对应一个分区；获取三维场景模型在x-z平面上的投影，确定该投影面积实际占用的至少一个分 区；在所确定分区对应的二维矩阵元素中，分别记录该三维场景模型的特征信息。较佳地，所述步骤B为Bi、间隔预定的时间t，确定摄像机的当前位置坐标所属的三维场景的分区；B2、判断摄像机是否从第一分区切换到与第一分区相邻的第二分区，若是，执行步 骤C，否则返回步骤Bl ；所述步骤C为查询所述资源分区表，得到所述第二分区的相邻分区包含的三维场景模型的特征 fn息；所述步骤D为D1、确定所述第二分区的相邻分区包含的三维场景模型中、尚未被加载的三维场 景模型，并加载所述尚未被加载的三维场景模型的数据；D2、在已被加载的三维场景模型中，确定不属于第二分区以及第二分区的相邻分 区的三维场景模型，并卸载所述三维场景模型的数据；D3、根据已加载的三维场景模型的数据渲染三维场景。所述步骤B2判断结果为是，则执行如下步骤B3，步骤B3执行完毕后执行步骤C B3、根据摄像机当前的速度，在第二分区的相邻分区中，确定摄像机在第二分区之 后可能运动到的第三分区；若根据步骤B3确定了所述第三分区，则所述步骤C进一步包括查询所述资源分区表，得到所述第三分区的相邻分区包含的三维场景模型的特征信息；以及所述步骤Dl进一步包括确定所述第三分区的相邻分区包含的三维场景模型中、尚未被加载的三维场景模 型，并加载所述尚未被加载的三维场景模型的数据。较佳地，所述步骤B3为判断摄像机是否进入第二分区的预测区域，若是，则根据摄像机当前的位置和速 度，在第二分区的相邻分区中，确定摄像机在第二分区之后可能运动到的第三分区，并继续 执行步骤C，否则，摄像机位于第二分区的非预测区域，直接执行步骤C。设第二分区为第i行第j列个分区，所述判断摄像机是否进入第二分区的预测区 域为判断摄像机的当前位置坐标(Xl，Z1)是否满足min χ + / χ / < χ, < min_ χ + i χ I +11min χ + /' χ / + /, < χ, < min一 χ + (/ +1) χ /一_,或一, min_ ζ + j xw < Z1 < min_ z + (j + l)xw min— ζ + jxw<z} < min— ζ + j χ w +W1若是，则摄像机进入第二分区的预测区域，否则，摄像机位于第二分区的非预测区域，其中，0 < 2/, < /li、Wl为预先设置的可调变量，满足条件Λ<。^ 。0 < 2wj < w所述确定摄像机在第二分区之后可能运动到的第三分区包括找到与摄像机速度(义巧方向最相近的四条划分资源分区的边界线，其中包括两条 平行于χ轴的直线line_xl、line_x2和平行于ζ轴的两条直线line_zl、line_z2 ；根据摄像机的位置(Xl，Z1)和速度(GJ)得到摄像机运动方向的直线f (X，ζ)；求出直线f (χ，ζ)与 line_xl、line_x2、line_zl、line_z2 之间的全部交点；找到全部交点中与摄像机位置(Xl，Z1)最近的两个点，计算这两个点的中点坐标； 所述中点坐标所在的分区为摄像机在第二分区之后可能运动到的第三分区。本专利技术实施例还提出一种实现三维导航的装置，包括用于利用全球定位系统确定 摄像机的当前位置坐标的位置坐标模块，该装置还包括三维电子地图模块，用于存储预先定义的三维电子地图本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种实现三维导航的方法，其特征在于，预先定义三维电子地图中的三维场景模型，并建立三维电子地图的三维场景坐标系；以及对三维电子地图的三维场景进行分区并保存分区结果，建立用于保存每个三维场景的分区包含的三维场景模型特征信息的资源分区表；实现三维导航的过程包括如下步骤：Ａ、利用全球定位系统确定摄像机的当前位置坐标；Ｂ、根据所述当前位置坐标查询所述分区结果，确定摄像机的当前位置坐标所属的三维场景的分区；Ｃ、根据所确定的三维场景的分区查询所述资源分区表，得到所述三维场景的分区包含的三维场景的特征信息；以及Ｄ、根据所得到的三维场景模型的特征信息加载所述预先定义的三维场景模型，并渲染三维场景。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘兴国，邓高伟，徐斌，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]