一種在汽車增強現實中獲取興趣點和汽車相對高度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及汽車增強現實領域，特別涉及一種獲取興趣點和汽車相對高度的方 法。
【背景技術】
[0002] 增強現實技術是一種將真實世界信息和虛擬世界信息"無縫"集成的新技術，是把 原本在真實世界的一定時間空間范圍內很難體驗到的實體信息(視覺信息，聲音，味道，觸 覺等），通過電腦等科學技術，模擬仿真后再疊加，將虛擬的信息應用到真實世界，被人類感 官所感知，從而達到超越現實的感官體驗。真實世界和虛擬的信息實時地疊加到了同一個 畫面或空間同時存在。
[0003] 增強現實應用到汽車領域可以為駕駛員提供疊加在真實場景的虛擬信息。由于真 實場景和汽車均處于三維坐標系內，為了讓虛擬物體和真實場景緊密疊加在一起，需要獲 取真實場景的高度和汽車的高度信息，避免虛擬物體無法和真實場景保持固定的相對位 置。
【發明內容】
[0004] 本發明提出一種借助現有地圖數據獲取汽車和現實物體相對高度的方法。
[0005] 本發明提供一種在汽車增強現實中獲取興趣點和汽車相對高度的方法，所述方法 包括:利用GPS和地圖軟件將汽車當前位置和興趣點的位置投影在地圖道路上;借助地圖導 航系統計算汽車當前位置投影到興趣點投影的路徑，該路徑包含至少一條道路段。計算所 述路徑包含的道路段的相對高度A lu。根據如下公式來計算所述興趣點和汽車的相對高度 Δ H：
_中丨和η都是正整數。
[0006] 根據本發明的一個實施例，根據如下方法來計算所述路徑包含的道路段的相對高 度:根據數字高程模型和高精度坡度數據來計算每條所述道路段上各個采集點的坡度信息 Si，并結合相鄰采集點之間的距離Di得到相鄰采集點的相對高度Alu，按照如下公式來計 算Δ h
[0007] 進一步，利用GPS定位裝置獲取汽車當前位置的經煒度信息，以實現利用GPS和地 圖軟件將汽車當前位置影在地圖道路上。
[0008] 由此可見，本發明的方法能夠借助現有地圖數據獲取汽車和現實物體興趣點的相 對高度。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發明計算汽車與興趣點相對高度的示意圖。
[0010]圖2為本發明利用高精度坡度信息方式得到道路坡度信息的示意圖。
[0011]圖3為本發明中利用數字高程模型得到道路坡度信息的示意圖。
[0012] 圖4為本發明中汽車當前位置投影與興趣點投影在同一條道路上，計算二者高度 差的示意圖。
[0013] 圖5為本發明中汽車當前位置投影與興趣點投影不在同一條道路上，計算二者高 度差的不意圖。
[0014] 附圖標記
[0015] 10-地表面參照物
[0016] 11-汽車
[0017] 12-興趣點
[0018] 13-興趣點投影
[0019] 14-有坡度的道路
【具體實施方式】
[0020]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下舉實施例對本發明進一步詳 細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0021] 如圖1所示，為本發明計算汽車與興趣點相對高度的示意圖。本發明的場景為在興 趣點12的上方顯示虛擬圖標，虛擬圖標包含所在興趣點12的詳細信息，興趣點12可以是一 家餐館、健身中心或者購物中心等。虛擬圖標將會疊加在真實場景中，如果以地表面作為參 照物，那么興趣點12與地表面參照物10會保持恒定的相對高度H PQI。當汽車11行駛在有坡度 的道路14上時，汽車11自身的高度!1_是變化的，但是興趣點12的高度H PQI卻是不變的，不會 因為坡度而變化，因此興趣點12的虛擬圖標和汽車當前位置的相對高度△ Η也是變化的。本 發明按照如下方式來計算A Η。
[0022] 本發明利用車載GPS定位裝置獲取汽車11當前的經煒度信息，利用地圖匹配原理 將汽車11的經煒度坐標以及興趣點12的經煒度坐標投影在地圖道路上。之后借助地圖導航 系統計算汽車當前位置到興趣點的路徑，可能會包含不止一條路徑。由于國家政策的限制， 地圖軟件供應商無法提供精確的道路高度信息，但是可以提供道路的高精度坡度信息，不 過并非所有的道路都具有這些高精度坡度信息。當駕駛員選定從汽車當前位置到興趣點一 條路徑后，且該條路徑上的道路段都具備坡度信息時，就可以利用這些道路段上所有采集 的坡度數據和距離數據來得到汽車當前位置和興趣點之間的相對高度A H。
[0023] 圖2為本發明利用高精度坡度信息方式得到道路坡度信息的示意圖。汽車當前位 置投影到道路段1上，地圖導航系統會獲取到道路段1的坡度信息。興趣點12的位置也投影 到一條道路段上，由于汽車當前位置和興趣點12的投影不一定在一條道路段上，所以圖2僅 示意了二者在一條道路上的情形，圖2中興趣點12的位置投影道路段1上得到投影興趣點 13。不過有時興趣點12沒有投影到道路上，也就是說沒有道路信息，這時只需將興趣點12投 影到離它最近的道路上(這里用道路段m來表示），于是地圖導航系統會獲取到道路段m的坡 度信息。這種情況下道路段m與道路段1不一定是同一條道路段。地圖導航系統只需要計算 汽車當前投影位置和興趣點的投影位置或就近投影位置之間的路徑即可，當然可能存在多 條路徑，當駕駛員選中其中一條路徑或者地圖導航系統建議一條最優路徑后，地圖導航系 統就可以利用高精度坡度信息方式得到該條路徑的坡度信息。
[0024] 由于高精度坡度數據并非存在于每條道路，如果駕駛員選中的該條路徑或者地圖 導航系統建議那條最優路徑沒有坡度數據，則可以利用數字高程模型來估算坡度。數字高 程模型(Digital Elevation Model)，簡稱DEM，它是用一組有序數值陣列形式表示地面高 程的一種實體地面模型，DEM的分辨率是指DEM最小的單元格的長度。因為DEM是離散的數 據，所以(X，Y)坐標其實都是一個一個的小方格，每個小方格上標識出其高程。根據道路結 點的經煒度坐標可以內插得到結點的高程，然后二者減即可獲取道路兩結點的相對高度。 如圖3所示為本發明中利用數字高程模型得到道路坡度信息的示意圖。當地圖導航系統根 據汽車當前投影位置和興趣點投影位置或者興趣點就近投影位置得到的路徑僅有一條并 且該路徑沒有坡度信息時，或者駕駛員選中的那條路徑或者地圖導航系統建議那條最優路 徑沒有坡度數據時，則利用數字高程模型計算該條路徑的坡度。例如圖3中地圖導航系統可 提供投影位置Ρ的經煒度及其所在柵格的四個頂點A，B，C，D的經煒度和高度信息，利用向內 插值法獲取P點的高度信息H P。
[0025] 圖4為本發明中汽車當前位置投影與興趣點投影在同一條道路上，計算二者高度 差的示意圖。地圖軟件供應商通常會在地圖道路上每隔一段距離(例如5m左右，具體數字由 地圖軟件供應商提供)會有一個坡度的采集點，如圖中灰色圓圈所示，每兩個采集點之間的 距離差D1，D2等也由地圖軟件供應商提供，例如第一個采集點和第二個采集點之間的距離 為D1，第二個采集點和第三個采集點之間的距離為D2等，以此類推。設定第一個采集點的坡 度為S1，那么第一個采集點和第二個采集點的相對高度Δ hi的計算方法為：Δ IniSl X D1。 依次計算后續所有相鄰采集點的相對高度A hn，然后累加得到整體的相對高度
其中i和η都是正整數。
[0026] 圖5為本發明中汽車當前位置投影與興趣點投影不在同一條道路上，計算二者高 度差的示意圖。如果地圖導航系統得到的路徑有多條道路段，并且每條道路段都有坡度信 息，則按照圖4中所述計算單個道路段的方法來計算每個道路段的相對高度，然后累加得到 整體的相對高度，即如圖中所示三個道路段，道路段1、道路段2和道路段3的相對高度總和 ΔΗ= ΔΗ1+ΔΗ2+ΑΗ3。
[0027] 如果地圖導航系統得到的路徑有多條道路段并且每個道路段都沒有坡度信息，則 按照圖3所示利用數字高程模型得到每條道路的坡度信息，再根據圖5所示將這些道路的高 度信息疊加來將得到相對高度A Η。
[0028] 如果計算得到的路徑如果有多條道路段并且部分道路段有坡度信息，部分道路段 沒有坡度信息，則按照如下方法計算。對于有坡度信息的道路段，按照圖2所示利用高精度 坡度信息方式得到道路坡度信息，再根據圖5所示將這些道路的高度信息疊加;對于沒有坡 度信息的道路段，則按照圖3所示利用數字高程模型得到每條道路的坡度信息，再根據圖5 所示將這些道路的高度信息疊加。最后將有坡度信息的道路段相對高度和無坡度信息的道 路段的高度信息累加起來，得到相對高度A H。
[0029] 如果將汽車高度設置為恒定的零值，相對高度ΔΗ即為興趣點的高度。此時興 趣點相關的虛擬物體即可根據相對高度A Η顯示在地圖中正確的高度。
[0030] 本發明涉及汽車增強現實領域，特別涉及一種獲取興趣點和汽車相對高度的方 法。所述方法包括：利用GPS和地圖軟件將汽車當前位置和興趣點的位置投影在地圖道路 上;借助地圖導航系統計算汽車當前位置投影到興趣點投影的路徑，該路徑包含至少一條 道路段。計算所述路徑包含的道路段的相對高度A lu。根據如下公式來計算所述興趣點和 汽車的相對高度A Η
，其中i和η都是正整數。
[0031]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種在汽車增強現實中獲取興趣點和汽車相對高度的方法，其特征在于，所述方法 包括： 利用GPS和地圖軟件將汽車當前位置和興趣點的位置投影在地圖道路上； 借助地圖導航系統計算汽車當前位置投影到興趣點投影的路徑，該路徑包含至少一條 道路段； 計算所述路徑包含的道路段的相對高度； 根據如下公式來計算所述興趣點和汽車的相對高度△ H:其中i和η都是正整數。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，根據如下方法來計算所述路徑包含的道路 段的相對高度： 根據數字高程模型和高精度坡度數據來計算每條所述道路段上各個采集點的坡度信 息Si，并結合相鄰采集點之間的距離Di得到相鄰采集點的相對高度Aht，按照如下公式來計算》3. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于，進一步， 利用GPS定位裝置獲取汽車當前位置的經煒度信息，以實現利用GPS和地圖軟件將汽車 當前位置影在地圖道路上。
【專利摘要】本發明涉及汽車增強現實領域，特別涉及一種獲取興趣點和汽車相對高度的方法。所述方法包括：利用GPS和地圖軟件將汽車當前位置和興趣點的位置投影在地圖道路上；借助地圖導航系統計算汽車當前位置投影到興趣點投影的路徑，該路徑包含至少一條道路段。計算所述路徑包含的道路段的相對高度Δhi，根據如下公式來計算所述興趣點和汽車的相對高度ΔH：其中i和n都是正整數。
【IPC分類】G01C21/34, G01C21/32
【公開號】CN105466444
【申請號】CN201511030032
【發明人】魏興宇
【申請人】戴姆勒股份公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月31日