本發(fā)明屬于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，具體涉及一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的物體相對(duì)定位方法。

背景技術(shù)：

在一些大型場(chǎng)合，在物體放置后，往往在尋找的時(shí)候通常會(huì)忘記放置的位置、或者由于環(huán)境的復(fù)雜度，很難方便快捷地尋找目標(biāo)物體，浪費(fèi)大量時(shí)間，給人們的生活帶來(lái)諸多不便。

目前在物體尋找方面主要有如下幾種技術(shù)方案：

一是采用給物體增加定位裝置的方式，將位置信息發(fā)送至手持裝置顯示物品位置，但是這種方式必須在無(wú)線或數(shù)據(jù)信號(hào)覆蓋的區(qū)域才能使用，且需要裝設(shè)于物體上的定位裝置配合才能實(shí)現(xiàn)。

二是通過(guò)自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備及系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方式造價(jià)成本特別高，而且整個(gè)系統(tǒng)是不能移動(dòng)的，只能在固定的地方使用，一般應(yīng)用在大型企業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)域。

三是采用區(qū)域標(biāo)簽的方式，需要人根據(jù)記憶和標(biāo)簽顯示的顏色或內(nèi)容來(lái)跟蹤式尋找，節(jié)省時(shí)間和帶來(lái)的方便快捷度非常有限，且效果因人而異，而且對(duì)物體的擺放規(guī)則有嚴(yán)格要求。

相應(yīng)地，本領(lǐng)域需要一種新的目標(biāo)物體尋找方法來(lái)解決目標(biāo)物體不易方便、快捷尋找問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，即解決目標(biāo)物體不易方便、快捷尋找的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的物體相對(duì)定位方法，通過(guò)帶攝像頭的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，便可在特定區(qū)域中生成尋找目標(biāo)物體的指引信息，有效輔助用戶方便快捷的找到目標(biāo)物體。

本發(fā)明提出的一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的物體相對(duì)定位方法，包括空間建模和相對(duì)定位；

空間建模：

確定參考位置的定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)；

通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備，在特定位置分別獲取圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的方位角；

依據(jù)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)、特定位置圖像采集設(shè)備三者的高度，以及獲取的方位角數(shù)據(jù)，計(jì)算定位原點(diǎn)與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s0、以及目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)相對(duì)于定位原點(diǎn)的水平方向偏角β0，形成建模數(shù)據(jù)；

相對(duì)定位：

通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備獲取當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)的方位角；

依據(jù)當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備的高度、當(dāng)前位置獲取的方位角數(shù)據(jù)，并結(jié)合建模數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′。

優(yōu)選的，所述確定參考位置的定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的選擇方法為：

選取特定區(qū)域內(nèi)具有高識(shí)別度的位置中特定點(diǎn)為定位原點(diǎn)、選取目標(biāo)物體與定位原點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體表面中的特定點(diǎn)為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)。

優(yōu)選的，所述圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的方位角的獲取方法為：

在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心，通過(guò)圖像采集設(shè)備上固設(shè)的方向傳感器獲取第一方位角，并計(jì)算圖像采集設(shè)備與定位原點(diǎn)的水平距離s1；所述第一方位角包括第一水平方向地磁極方位角α1、第一垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ1；

將圖像采集設(shè)備在位置和高度不變的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)物體進(jìn)行圖像采集，將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取第二方位角，并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2；所述第二方位角包括第二水平方向地磁極方位角α2、第二垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ2。

優(yōu)選的，所述定位原點(diǎn)與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s0的計(jì)算方法為：

s1＝|h0-h1|·cotθ1

s2＝|h0-h2|·cotθ2

其中h1為定位原點(diǎn)的高度、h0為空間建模過(guò)程中圖像采集設(shè)備的高度、h2為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度。

優(yōu)選的，所述目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)相對(duì)于定位原點(diǎn)的水平方向偏角β0的計(jì)算方法為：

優(yōu)選的，所述當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)的方位角的獲取方法為：在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心，計(jì)算初始位置信息；初始位置信息包括當(dāng)前圖像采集設(shè)備與定位原點(diǎn)的初始水平距離s1′、初始方位角；初始方位角包括初始水平方向地磁極方位角α1′，初始垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ1′。

優(yōu)選的，所述當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′的計(jì)算方法為：

s1'＝|h0'-h1|·cotθ1'

其中，h0'為當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備的高度。

優(yōu)選的，所述當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′的計(jì)算方法為：

α2'＝α1'+arccos(s1'²+s2'²-2·s1'·s2')。

優(yōu)選的，所述的方位角還包括橫向翻轉(zhuǎn)方位角，用于判斷圖像采集裝置是發(fā)生橫向翻轉(zhuǎn)，以發(fā)出橫向翻轉(zhuǎn)方位角調(diào)整提醒。

優(yōu)選的，所述的方位角還包括橫向翻轉(zhuǎn)方位角；所述空間建模和相對(duì)定位還包括坐標(biāo)變換步驟，若檢測(cè)到橫向翻轉(zhuǎn)方位角發(fā)生變化，則根據(jù)變化角度對(duì)建模數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

優(yōu)選的，所述相對(duì)定位中還包括指引顯示的步驟：

依據(jù)當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′，生成指引信息，通過(guò)顯示裝置顯示。

優(yōu)選的，所述的相對(duì)定位中還包括當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ2'的計(jì)算，

通過(guò)θ2'生成目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的垂直方向指引。

優(yōu)選的，獲取所述圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2的具體方法為：

將圖像采集設(shè)備保持位置和高度不變的狀態(tài)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)物體進(jìn)行圖像采集，并將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取此時(shí)的方位角水平方向地磁極方位角α21、垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ21；并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s21，

s21＝(h0-h2)·cotθ21；

將圖像采集設(shè)備保持高度不變的狀態(tài)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至正對(duì)目標(biāo)物體的位置進(jìn)行圖像采集，并使所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取此時(shí)的方位角水平方向地磁極方位角α22、垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ22；并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s22，

s22＝(h0-h2)·cotθ22

其中，h0為空間建模過(guò)程中圖像采集設(shè)備的高度、h2為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度。

優(yōu)選的，對(duì)特定區(qū)域內(nèi)每一個(gè)目標(biāo)物體執(zhí)行所述空間建模相應(yīng)步驟，生成特定區(qū)域內(nèi)各目標(biāo)物體的建模數(shù)據(jù)；在相對(duì)定位中先選定要尋找的目標(biāo)物體，選取該目標(biāo)物體對(duì)應(yīng)的建模數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行所述相對(duì)定位相應(yīng)步驟進(jìn)行目標(biāo)物體的相對(duì)定位。

優(yōu)選的，所述的方向傳感器為磁場(chǎng)傳感器。

優(yōu)選的，所述的圖像采集設(shè)備為手機(jī)的攝像頭；所述方向傳感器為手機(jī)中的陀螺儀。

優(yōu)選的，所述空間建模中在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心時(shí)拍攝獲取第一方位照片；對(duì)應(yīng)在所述相對(duì)定位中通過(guò)圖像采集設(shè)備采集外部圖像，依據(jù)第一方位照片通過(guò)圖像識(shí)別算法進(jìn)行定位原點(diǎn)的識(shí)別，計(jì)算初始位置信息。

優(yōu)選的，所述空間建模中將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心時(shí)，獲取第二方位照片；對(duì)應(yīng)在所述相對(duì)定位中到達(dá)目標(biāo)物體位置時(shí)通過(guò)圖像采集設(shè)備采集外部圖像，依據(jù)第二方位照片通過(guò)圖像識(shí)別算法進(jìn)行目標(biāo)物體的確認(rèn)。

本發(fā)明不依賴于三方的探測(cè)系統(tǒng)，且不受環(huán)境影響，通過(guò)帶攝像頭的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備，便可在特定區(qū)域中生成尋找目標(biāo)物體的指引信息，有效輔助用戶方便快捷的找到目標(biāo)物體。

方案1、一種基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的物體相對(duì)定位方法，其特征在于，包括空間建模和相對(duì)定位；

空間建模：

確定參考位置的定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)；

通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備，在特定位置分別獲取圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的方位角；

依據(jù)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)、特定位置圖像采集設(shè)備三者的高度，以及獲取的方位角數(shù)據(jù)，計(jì)算定位原點(diǎn)與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s0、以及目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)相對(duì)于定位原點(diǎn)的水平方向偏角β0，形成建模數(shù)據(jù)；

相對(duì)定位：

通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備獲取當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)的方位角；

依據(jù)當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備的高度、當(dāng)前位置獲取的方位角數(shù)據(jù)，并結(jié)合建模數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2。

方案2、根據(jù)方案1所述的方法，其特征在于，所述確定參考位置的定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的選擇方法為：

選取特定區(qū)域內(nèi)具有高識(shí)別度的位置中特定點(diǎn)為定位原點(diǎn)、選取目標(biāo)物體與定位原點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體表面中的特定點(diǎn)為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)。

方案3、根據(jù)方案2所述的方法，其特征在于，所述圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的方位角的獲取方法為：

在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心，通過(guò)圖像采集設(shè)備上固設(shè)的方向傳感器獲取第一方位角，并計(jì)算圖像采集設(shè)備與定位原點(diǎn)的水平距離s1；所述第一方位角包括第一水平方向地磁極方位角α1、第一垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ1；

將圖像采集設(shè)備在位置和高度不變的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)物體進(jìn)行圖像采集，將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取第二方位角，并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2；所述第二方位角包括第二水平方向地磁極方位角α2、第二垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ2。

方案4、根據(jù)方案3所述的方法，其特征在于，所述定位原點(diǎn)與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s0的計(jì)算方法為：

s1＝|h0-h1|·cotθ1

s2＝|h0-h2|·cotθ2

其中h1為定位原點(diǎn)的高度、h0為空間建模過(guò)程中圖像采集設(shè)備的高度、h2為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度。

方案5、根據(jù)方案4所述的方法，其特征在于，所述目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)相對(duì)于定位原點(diǎn)的水平方向偏角β0的計(jì)算方法為：

方案6、根據(jù)方案5所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)的方位角的獲取方法為：在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心，計(jì)算初始位置信息；初始位置信息包括當(dāng)前圖像采集設(shè)備與定位原點(diǎn)的初始水平距離s1′、初始方位角；初始方位角包括初始水平方向地磁極方位角α1′，初始垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ1′。

方案7、根據(jù)方案6所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′的計(jì)算方法為：

s1'＝|h0'-h1|·cotθ1'

其中，h0'為當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備的高度。

方案8、根據(jù)方案7所述的方法，其特征在于，所述當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′的計(jì)算方法為：

α2'＝α1'+arccos(s1'²+s2'²-2·s1'·s2')。

方案9、根據(jù)方案1～8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的方位角還包括橫向翻轉(zhuǎn)方位角，用于判斷圖像采集裝置是發(fā)生橫向翻轉(zhuǎn)，以發(fā)出橫向翻轉(zhuǎn)方位角調(diào)整提醒。

方案10、根據(jù)方案1～8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的方位角還包括橫向翻轉(zhuǎn)方位角；所述空間建模和相對(duì)定位還包括坐標(biāo)變換步驟，若檢測(cè)到橫向翻轉(zhuǎn)方位角發(fā)生變化，則根據(jù)變化角度對(duì)建模數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

方案11、根據(jù)方案1～8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述相對(duì)定位中還包括指引顯示的步驟：

依據(jù)當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′，生成指引信息，通過(guò)顯示裝置顯示。

方案12、根據(jù)方案7或8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的相對(duì)定位中還包括當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ2'的計(jì)算，

通過(guò)θ2'生成目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的垂直方向指引。

方案13、根據(jù)方案3所述的方法，其特征在于，獲取所述圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2的具體方法為：

將圖像采集設(shè)備保持位置和高度不變的狀態(tài)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)物體進(jìn)行圖像采集，并將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取此時(shí)的方位角水平方向地磁極方位角α21、垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ21；并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s21，

s21＝(h0-h2)·cotθ21；

將圖像采集設(shè)備保持高度不變的狀態(tài)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至正對(duì)目標(biāo)物體的位置進(jìn)行圖像采集，并使所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取此時(shí)的方位角水平方向地磁極方位角α22、垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ22；并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s22，

s22＝(h0-h2)·cotθ22

其中，h0為空間建模過(guò)程中圖像采集設(shè)備的高度、h2為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度。

方案14、根據(jù)方案1～3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)特定區(qū)域內(nèi)每一個(gè)目標(biāo)物體執(zhí)行所述空間建模相應(yīng)步驟，生成特定區(qū)域內(nèi)各目標(biāo)物體的建模數(shù)據(jù)；在相對(duì)定位中先選定要尋找的目標(biāo)物體，選取該目標(biāo)物體對(duì)應(yīng)的建模數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行所述相對(duì)定位相應(yīng)步驟進(jìn)行目標(biāo)物體的相對(duì)定位。

方案15、根據(jù)方案1～3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的方向傳感器為磁場(chǎng)傳感器。

方案16、根據(jù)方案1～3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述的圖像采集設(shè)備為手機(jī)的攝像頭；所述方向傳感器為手機(jī)中的陀螺儀。

方案17、根據(jù)方案1～8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述空間建模中在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心時(shí)拍攝獲取第一方位照片；對(duì)應(yīng)在所述相對(duì)定位中通過(guò)圖像采集設(shè)備采集外部圖像，依據(jù)第一方位照片通過(guò)圖像識(shí)別算法進(jìn)行定位原點(diǎn)的識(shí)別，計(jì)算初始位置信息。

方案18、根據(jù)方案1～8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述空間建模中將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心時(shí)，獲取第二方位照片；對(duì)應(yīng)在所述相對(duì)定位中到達(dá)目標(biāo)物體位置時(shí)通過(guò)圖像采集設(shè)備采集外部圖像，依據(jù)第二方位照片通過(guò)圖像識(shí)別算法進(jìn)行目標(biāo)物體的確認(rèn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的物體相對(duì)定位方法流程示意圖；

圖2是本發(fā)明中角度和距離計(jì)算示意圖；

圖3是本發(fā)明中距離計(jì)算示意圖；

圖4是本發(fā)明一種指引顯示方式示意圖；

圖5是本發(fā)明另一種指引顯示方式示意圖；

圖6本發(fā)明軟件構(gòu)架示意圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明在空間建模階段通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的圖像采集設(shè)備將目標(biāo)物體位置與具有高度識(shí)別度的位置進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，然后在相對(duì)定位階段將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的圖像采集設(shè)與高度識(shí)別度的位置進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，由于目標(biāo)物體位置與高度識(shí)別度的位置的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是固定不變的，這樣就可以在相對(duì)定位階段將使用增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的操作者與目標(biāo)物體位置進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，關(guān)聯(lián)的信息包括水平距離和水平方向偏角，從而實(shí)現(xiàn)了水平距離和方向的導(dǎo)引。

如圖1、圖2所示，本發(fā)明的基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的物體相對(duì)定位方法，包括空間建模和相對(duì)定位；

空間建模：

步驟a1，確定參考位置的定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)；

步驟a2，通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備，在特定位置分別獲取圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的方位角；

步驟a3，依據(jù)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)、特定位置圖像采集設(shè)備三者的高度，以及獲取的方位角數(shù)據(jù)，計(jì)算定位原點(diǎn)與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s0、以及目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)相對(duì)于定位原點(diǎn)的水平方向偏角β0，形成建模數(shù)據(jù)；

相對(duì)定位：

步驟b1，通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備獲取當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)的方位角；

步驟b2，依據(jù)當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備的高度、當(dāng)前位置獲取的方位角數(shù)據(jù)，并結(jié)合建模數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′。

下面對(duì)上述每個(gè)步驟進(jìn)行更加詳細(xì)的說(shuō)明：

1、空間建模：

步驟a1，確定參考位置的定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)。

本實(shí)施例中，選取特定區(qū)域內(nèi)具有高識(shí)別度的位置中特定點(diǎn)為定位原點(diǎn)、選取目標(biāo)物體與定位原點(diǎn)對(duì)應(yīng)的物體表面中的特定點(diǎn)為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)。

所述特定區(qū)域?yàn)槟繕?biāo)物體所在的場(chǎng)景區(qū)域；具有高識(shí)別度的位置中特定點(diǎn)為高識(shí)別度的位置中任一點(diǎn)；物體表面中的特定點(diǎn)為物體表面中任一點(diǎn)；區(qū)域以及點(diǎn)的選取不影響本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)；采用特定區(qū)域、特定點(diǎn)的描述方式僅是為了表述所選定的區(qū)域和所選定的點(diǎn)。

步驟a2，通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備，在特定位置分別獲取圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的方位角。

所述的特定位置為可以通過(guò)圖像采集設(shè)備采集到定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的任一位置；采用特定位置的描述方式僅是為了表述所選定的位置。

本實(shí)施例中圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的方位角的獲取方法為：

在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心，通過(guò)圖像采集設(shè)備上固設(shè)的方向傳感器獲取第一方位角，并計(jì)算圖像采集設(shè)備與定位原點(diǎn)的水平距離s1；所述第一方位角包括第一水平方向地磁極方位角α1、第一垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ1；

將圖像采集設(shè)備在位置和高度不變的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)物體進(jìn)行圖像采集，將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取第二方位角，并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2；所述第二方位角包括第二水平方向地磁極方位角α2、第二垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ2。

步驟a3，依據(jù)定位原點(diǎn)、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)、特定位置圖像采集設(shè)備三者的高度，以及獲取的方位角數(shù)據(jù)，計(jì)算定位原點(diǎn)與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s0、以及目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)相對(duì)于定位原點(diǎn)的水平方向偏角β0，形成建模數(shù)據(jù)。

通過(guò)垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角計(jì)算距離的方法原理示意圖如圖3所示，ab為空間建模過(guò)程中圖像采集設(shè)備的高度，ac為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度，圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角的大小與θ′一致，且θ＝θ′均一致，則距離cd通過(guò)公式(1)可以計(jì)算

cd＝cb·cotθ＝|ab-ac|·cotθ(1)

本實(shí)施例中定位原點(diǎn)與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s0、及目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)相對(duì)于定位原點(diǎn)的水平方向偏角β0的計(jì)算如公式(2)、(3)、(4)、(5)所示，

s1＝|h0-h1|·cotθ1(2)

s2＝|h0-h2|·cotθ2(3)

其中h1為定位原點(diǎn)的高度、h0為空間建模過(guò)程中圖像采集設(shè)備的高度、h2為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度。

本實(shí)施例中，為了增加s2計(jì)算的準(zhǔn)確性，對(duì)s2的計(jì)算方法進(jìn)行了優(yōu)化，具體為：

將圖像采集設(shè)備保持位置和高度不變的狀態(tài)下順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至目標(biāo)物體進(jìn)行圖像采集，并將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取此時(shí)的方位角水平方向地磁極方位角α21、垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ21；并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s21，如公式(6)所示，

s21＝(h0-h2)·cotθ21(6)

將圖像采集設(shè)備保持高度不變的狀態(tài)下逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至正對(duì)目標(biāo)物體的位置進(jìn)行圖像采集，并使所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心，獲取此時(shí)的方位角水平方向地磁極方位角α22、垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ22；并計(jì)算圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s22，如公式(7)所示

s22＝(h0-h2)·cotθ22(7)

取s21和s22的平均數(shù)作為s2，如公式(8)所示

其中，h0為空間建模過(guò)程中圖像采集設(shè)備的高度、h2為目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度。

2、相對(duì)定位：

步驟b1，通過(guò)固設(shè)有方向傳感器的圖像采集設(shè)備獲取當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)的方位角；

當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備相對(duì)定位原點(diǎn)的方位角的獲取方法為：在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心，計(jì)算初始位置信息；初始位置信息包括當(dāng)前圖像采集設(shè)備與定位原點(diǎn)的初始水平距離s1′、初始方位角；初始方位角包括初始水平方向地磁極方位角α1′，初始垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ1′。

步驟b2，依據(jù)當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備的高度、當(dāng)前位置獲取的方位角數(shù)據(jù)，并結(jié)合建模數(shù)據(jù)，計(jì)算當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′。

當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、及當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′的計(jì)算如公式(9)、(10)、(11)所示，

s1'＝|h0'-h1|·cotθ1'(9)

α2'＝α1'+arccos(s1'²+s2'²-2·s1'·s2')(11)

其中，h0'為當(dāng)前位置圖像采集設(shè)備的高度。

本實(shí)施例依據(jù)當(dāng)前圖像采集設(shè)備與目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平距離s2′、當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的水平方向偏角α2′，生成指引信息；指引信息可以通過(guò)顯示裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)方式顯示和/或圖像方式顯示，也可以通過(guò)語(yǔ)音的方式進(jìn)行尋物指引。如圖4、圖5所示為采用手機(jī)進(jìn)行指引顯示的示例，

本實(shí)施例中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)可以是與坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)應(yīng)方向物體表面的任意一點(diǎn)，優(yōu)選的采用目標(biāo)物體的頂部中心點(diǎn)。

為了達(dá)到更好的效果，本實(shí)施例在獲取的方位角信息中還包括橫向翻轉(zhuǎn)方位角，以保證圖像采集設(shè)備在空間建模和相對(duì)定位過(guò)程中基本保持橫向翻轉(zhuǎn)方位角不變化，或者在橫向翻轉(zhuǎn)方位角變化時(shí)及時(shí)修正建模數(shù)據(jù)或者當(dāng)前位置數(shù)據(jù)，避免橫向翻轉(zhuǎn)方位角變化帶來(lái)的計(jì)算誤差。相應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案：前一種情況，判斷圖像采集裝置是發(fā)生橫向翻轉(zhuǎn)，以發(fā)出橫向翻轉(zhuǎn)方位角調(diào)整提醒，及時(shí)將圖像采集裝置調(diào)整到之前的橫向翻轉(zhuǎn)方位角；后一種情況，增加坐標(biāo)變換的步驟，若檢測(cè)到橫向翻轉(zhuǎn)方位角發(fā)生變化，則根據(jù)變化角度對(duì)建模數(shù)據(jù)或當(dāng)前位置數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

當(dāng)使用頭戴增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備時(shí)，視野有限，即使在目標(biāo)物體附近，也可能由于視角的問(wèn)題，看不到目標(biāo)物體，基于該問(wèn)題，本實(shí)施例在相對(duì)定位步驟中增加了當(dāng)前圖像采集設(shè)備相對(duì)于目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角θ2'的計(jì)算，如公式(12)所示

通過(guò)θ2'生成目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的垂直方向指引，可以更快速的發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物品。

本實(shí)施例中水平方向地磁極方位角用于計(jì)算水平方向偏角，進(jìn)而生成方向?qū)б?；垂直方向翻轉(zhuǎn)方位角用于水平距離的計(jì)算；橫向翻轉(zhuǎn)方位角用于保證增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備的橫向始終處于水平。

為了實(shí)現(xiàn)定位原點(diǎn)和目標(biāo)物體位置的自動(dòng)識(shí)別，本實(shí)施例增加了圖像采集和圖像識(shí)別確認(rèn)的步驟，具體為：

(1)步驟a2中在圖像采集設(shè)備所采集的圖像中將定位原點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)屏幕中心時(shí)拍攝獲取第一方位照片；對(duì)應(yīng)在步驟b1中通過(guò)圖像采集設(shè)備采集外部圖像，依據(jù)第一方位照片通過(guò)圖像識(shí)別算法進(jìn)行定位原點(diǎn)的識(shí)別，計(jì)算初始位置信息。

(2)步驟a3中將所采集的圖像中目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)處于屏幕中心時(shí)，獲取第二方位照片；對(duì)應(yīng)在步驟b3中到達(dá)目標(biāo)物體位置時(shí)通過(guò)圖像采集設(shè)備采集外部圖像，依據(jù)第二方位照片通過(guò)圖像識(shí)別算法進(jìn)行目標(biāo)物體的確認(rèn)。

本實(shí)施例中的方向傳感器為磁場(chǎng)傳感器。

為了增加使用的便捷性，本實(shí)施例中增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備為智能手機(jī)，圖像采集設(shè)備為手機(jī)的攝像頭，方向傳感器為手機(jī)中的陀螺儀。

本發(fā)明可以用于單個(gè)目標(biāo)物體的尋找，在目標(biāo)物體放置好之后，由操作人員先執(zhí)行空間建模步驟構(gòu)建基礎(chǔ)信息，在尋找目標(biāo)物體的時(shí)候執(zhí)行相對(duì)定位步驟即可通過(guò)指引信息快速找到目標(biāo)物體。

本發(fā)明還可以對(duì)批量目標(biāo)物體進(jìn)行管理，可以預(yù)先對(duì)特定區(qū)域內(nèi)各目標(biāo)物體執(zhí)行空間建模相應(yīng)步驟，生成特定區(qū)域內(nèi)各目標(biāo)物體的建模數(shù)據(jù)，這樣，在尋找目標(biāo)物體時(shí)在相對(duì)定位中先選定要尋找的目標(biāo)物體編號(hào)，選取該目標(biāo)物體編號(hào)對(duì)應(yīng)的建模數(shù)據(jù)，然后就可以按照相對(duì)定位的步驟快速找到目標(biāo)物體。具體方法為：對(duì)特定區(qū)域內(nèi)每一個(gè)目標(biāo)物體執(zhí)行所述空間建模的相應(yīng)步驟，生成特定區(qū)域內(nèi)各目標(biāo)物體的建模數(shù)據(jù)；在相對(duì)定位中先選定要尋找的目標(biāo)物體，選取該目標(biāo)物體對(duì)應(yīng)的建模數(shù)據(jù)，然后執(zhí)行所述相對(duì)定位相應(yīng)步驟進(jìn)行目標(biāo)物體的相對(duì)定位。

本發(fā)明基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不要求用戶向常規(guī)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備那樣緊貼眼部來(lái)實(shí)現(xiàn)觀看，完全可以通過(guò)手持的方式來(lái)使用，而且其方向指引標(biāo)識(shí)可以通過(guò)簡(jiǎn)單的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)箭頭指向來(lái)表示，也可以根據(jù)水平方向偏角α2′的大小來(lái)確定轉(zhuǎn)彎箭頭的彎折程度來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化化指引。

本實(shí)施例中定位原點(diǎn)的高度h1、空間建模階段準(zhǔn)備圖像采集設(shè)備的高度h0、目標(biāo)物體設(shè)定點(diǎn)的高度h2、相對(duì)定位階段圖像采集設(shè)備的高度h0′需要操作人員進(jìn)行信息輸入，或者從存儲(chǔ)信息中讀取。

本發(fā)明中帶攝像頭的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備可以是分體裝置(如帶方向傳感器的攝像頭、處理單元、顯示單元分體設(shè)置)，也可以是集成的一體化裝置，其形式的不同并不影響本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)，考慮該技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的便捷性，一般采用具有攝像頭及方向傳感器的智能手機(jī)作為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)設(shè)備。

本實(shí)施例通過(guò)軟件系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖6所示，為手機(jī)app的軟件構(gòu)架，包括交互操作模塊、圖像繪制模塊、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算模塊、傳感器監(jiān)測(cè)模塊、攝像頭捕捉模塊，其中傳感器監(jiān)測(cè)模塊、攝像頭捕捉模塊通過(guò)手機(jī)獲取信息，具體的：

傳感器監(jiān)測(cè)模塊用于接收手機(jī)端采集的方位角信息；

攝像頭捕捉模塊用于接收手機(jī)端采集的圖像信息；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算模塊用于對(duì)空間建模和相對(duì)定位中傳感器監(jiān)測(cè)模塊、攝像頭捕捉模塊接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算；

圖像繪制模塊依據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算模塊計(jì)算的信息進(jìn)行指引圖像的繪制；

交互操作模塊用于顯示圖像繪制模塊繪制的指引圖像和/或輸入控制指令。

本發(fā)明的應(yīng)用的范圍很廣泛，比如停車(chē)場(chǎng)、集裝箱集散地、大型貨物存儲(chǔ)場(chǎng)地等等，相應(yīng)的目標(biāo)物體為汽車(chē)、集裝箱、大型貨物等；本發(fā)明也可以間接的使用，比如地下物體可以通過(guò)其附近標(biāo)志物作為該技術(shù)方案中的目標(biāo)物體來(lái)輔助尋找。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該能夠意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各示例的模塊及方法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說(shuō)明電子硬件和軟件的可互換性，在上述說(shuō)明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以電子硬件還是軟件方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。