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基于激光全景的增强位置服务

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:海达数云
  • 发布时间:2016-10-28 15:47
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【概要描述】随着传感设备、定位手段和定位精度的发展,移动测量技术已成为当今测绘界最为前沿的技术之一。激光全景成为一种新的空间信息媒介。

基于激光全景的增强位置服务

【概要描述】随着传感设备、定位手段和定位精度的发展,移动测量技术已成为当今测绘界最为前沿的技术之一。激光全景成为一种新的空间信息媒介。

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  • 作者:海达数云
  • 发布时间:2016-10-28 15:47
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  随着传感设备、定位手段和定位精度的发展,移动测量技术已成为当今测绘界最为前沿的技术之一。激光全景成为一种新的空间信息媒介。它可以作为增强现实(Augmented Reality,AR)一种有效的补充,能够通过PC或移动终端借助Web为用户提供不限时、不限地、全息的位置信息服务。

  海达数云主要从事地面三维激光扫描仪和移动三维测量系统的生产、研发,同时围绕三维激光产品和三维实景开展一系列的行业应用,包括智能交通、数字城管、数字园林、智慧城市、室内导航等领域,其中激光全景能够作为应用中的成果数据,也可作为上述地理信息服务中的信息载体,借助视觉增强的可视化方案,提高应用服务的质量和效率。

  增强位置服务方案

  技术流程

  海达数云的增强位置信息服务主要是以移动三维测量系统获取的点云和全景数据为基础,利用全景影像与激光点云通过高精度匹配算法生成的激光全景作为位置应用服务中信息的载体,依托具体的位置服务信息,在激光全景中叠加或设置需要显示的图层,也可以通过信息过滤、信息检索或信息推荐算法对信息内容进行选取,删除冗余信息,保留用户关注的信息,然后利用不同的可视化增强策略,对叠加或选取的信息进行优化处理,为不同的位置服务应用提供视觉增强后的信息和服务。

  其总体技术流程如下图所示:

  基于激光全景的增强位置服务技术流程

  关键技术

  1.球面全景影像与三维激光点云配准

  车载移动三维激光系统中激光扫描仪、全景相机在运动中的位置关系不恒定、采集时间不能精确同步导致了不能直接匹配,同时,激光点云和光学全景影像在数据表现形式和属性上均有很大差异,因此传统的遥感影像配准方法不能完全适用于这两类数据的配准。

  海达数云利用POS与激光扫描仪的标定获取高精度点云信息,借助GPS/IMU和相机间的姿态关系获取全景影像中心姿态参数,通过车载POS获取全景影像投影中心的位置值,采用共线条件方程描述全景投影中心、全景影像的像点和同名激光点,利用方程解算拟合来两者的匹配参数。

  2.位置服务中信息的可视增强

  基于位置的服务中,系统能够提供用户感兴趣的地理信息,并能够以准确地、高效的方式表现出来,便于用户感知是一个复杂的过程。因此,我们需要了解哪些信息与移动用户相关联,以及关联程度;同时,以合理、突出的表现形式来区分不关注的信息,引起用户的视线。

  基于位置的服务中,主要包含两种方式:一种是借助手机、平板等移动终端提供实时的服务,另一种形式是通过线上查询、线下实施的模式,即O2O的服务。前一种方式,用户通常处于运动状态,用户的注意会分散在不同的活动过程中,不可能长时间的集中于设备的图形上,因此考虑移动中用户注意力的特点,合理的设计注意力策略,在用户注意力集中时突出重要信息。后一种方式,为了保证能有效地帮助用户获取关注度高的信息,同样要采用视觉增强的效果。

  提高用户的注意集中程度,如可以提高界面设计上的字体对比、颜色对比等,将用户注意力吸引到界面中的关键部分,否则就会导致用户注意力不集中,无法快速搜索和加工认知对象。可视化增强中通常利用视觉变量来吸引用户的注意力,如符号的大小、色彩的对比、亮度的改变等;同时,动态的视觉变量,如闪烁、几何变换、多媒体展现形式等也能吸引用户的关注。认知增强方面,通过抽象化的二维图形结合激光全景或典型地物来提高用户的注意力。

  示范应用

  数字城管

  传统的数字城管主要借助点、线、面的二维部件信息进行管理,通过空间位置的关联,将上述城市部件信息与激光全景相结合,让用户更加直观的了解城管部件、门前三包、广告牌等要素信息;同时,借助激光全景API可与现有的城管业务平台进行有效对接,实现无缝集成,借助激光全景可定位、可量测的特点,利用二维部件与激光全景叠加,采用二维或三维符号化的可视增强手段对城管部件进行展示,在激光全景上能够进行距离和面积量测,从而更好地满足城市管理与决策需求。

  地下综合管廊

  地下综合管廊建设与管理不仅有利于解决城市交通拥堵问题,还方便了电力、燃气、供热、供排水等市政设施的维护和检修,能够有效地对其实施统一规划、设计、建设和管理,是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。

  借助城市激光全景数据和城市地下管廊平台的无缝集成,在实景平台上对地下管廊进行增强现实显示和交互,使平常不可见的信息在激光全景上可见,将有效改善显示效果,提高综合管理效率。

  高精度导航

  传统的车载导航都是借助二维地图,只在重要路口处提供图片或动画信息,很难做到对车辆进行车道级别的引导。移动测量系统特别是搭载了高密度激光器和高精度惯导的车载设备,能够获取高质量的激光点云和高清晰影像,借助点云与影像的高精度匹配算法,得到行驶道路匹配后的激光全景。在此基础上,结合车辆高精度的定位设备,能够为车辆提供车道级的高精度导航服务,提高导航质量和用户体验。

  智慧景区

  借助地面扫描仪或移动测量系统能够对旅游景区进行扫描,获取景区的点云及影像数据,通过实景生产工具完成三维实景建模,利用海达数云自主研发的三维展示平台进行发布展示,在激光全景上能够对景区场景进行浏览、跳转,在重要的场景或文物(如杜甫雕像)可加载说明文字、音频、视频等信息,提供交互式的信息增强服务,用户借助手机或网站能够浏览景区的实景信息,并提供一定的可视化交互,实现在线旅游的目的。

  小结

  全景相机、地面三维激光扫描仪、移动三维测量系统等新型测绘装备的发展,加强了获取高精度数据的能力,丰富了数据成果形式;定位精度的提高也促使基于位置的地理信息服务向多元化方向发展,与城管、交通、出行服务等领域的结合也更加紧密。

  借助激光全景这种新的信息载体,突破传统基于位置的地理信息服务中固有的二维或三维电子地图显示,以高精度的点云与高清影像作支撑,增加可定位、可量测的属性;同时利用信息检索与推荐规则,结合视觉增强手段为用户提供更人性化的信息内容和可视化效果,从效率、效用和用户满意度方面增强位置服务的可用性,将有利于智能位置服务的开展。

  (摘自《测绘通报》2016年5月刊论文专栏余建伟、杨晶、龚书林著)

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