一种AR坐标和地理坐标的转换方法与流程

一种ar坐标和地理坐标的转换方法
技术领域
1.本发明涉及坐标转换技术领域，特别涉及一种ar坐标和地理坐标的转换方法。


背景技术：

2.ar是通过计算机上的影像的位置加上不同角度的观察，匹配到适合的图像上或视频上，而这种技术的目的就是把影像投放在屏幕上，让人可以很清晰的看清楚虚拟世界的东西如何在现实环境中展现出来的。
3.ar测量能够将ar影像技术与现实应用相结合，能够实现包含测角度、测长度、测距离以及测面积等功能。当要将测量的图形进行实地落地或者ar测量和实地测量实时转换时，需要将实地坐标和ar坐标进行对应。
4.由于当前的ar测量技术只是在测角度，测长度、测距离以及测面积，在测量的过程中，会有图形的保留，包括线、面。当用户想要把测量的图形进行实地的落地或者ar测量和实地测量的实时转换时，是当前ar环境下不能实现的，目前ar测量只是针对ar环境下的图形绘制和查看，并不能将ar环境里面操作的图形进行实地的精准落地，即ar测量和实地测量不能实时转换，这是因为在ar的环境下有其独立的坐标系，与常用的地理坐标系是不一样的。
5.地理坐标系是使用三维球面来定义地球表面位置，以实现通过经纬度对地球表面点位引用的坐标系。一个地理坐标系包括角度测量单位、本初子午线和参考椭球体三部分。在球面系统中，水平线是等纬度线或纬线。垂直线是等经度线或经线。


技术实现要素：

6.针对现有技术中ar坐标和地理坐标不能实时转换，导致ar图形落地精度较低的技术问题，本发明提出一种ar坐标和地理坐标的转换方法，通过在两个坐标系选择相同位置的两点，根据两点坐标系转换模型，获取转换参数，从而完成ar坐标和地理坐标的转换，提高ar图形落地精度。
7.为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
8.一种ar坐标和地理坐标的转换方法，包括以下步骤：
9.s1：获取待落地实物的影像地理地图，并利用rtk在影像地图上任意选择两点，得到第一地理坐标点a(x1，y1，z1)、第二地理坐标点b(x2，y2，z2)；再进入待落地实物的ar界面，获取同样两点的ar坐标，记为第一ar坐标点c(x3，y3，z3)、第二ar坐标点d(x4，y4，z4)；
10.s2：根据s1中获得的两点地理坐标和ar坐标计算地理坐标系和ar坐标系之间的缩放率m；
11.s3：将ar坐标系的第一ar坐标点c、第二ar坐标点d平行移动到地理坐标系，使第一ar坐标点c与第二地理坐标点b重合，构成三角形abd’；
12.s4：计算三角形abd’中角abd’，即旋转参数α的正弦、余弦值；
13.s5：建立地理坐标系和ar坐标系转换模型，完成ar坐标和地理坐标的转换，实现ar
图形的落地。
14.优选地，所述s2中，缩放率m的计算公式为：
[0015][0016]
公式(1)中，(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)表示地理坐标系下两点的地理坐标；(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)表示ar坐标系下相同位置两点的ar坐标。
[0017]
优选地，所述s3中，第一ar坐标点c的移动距离为：
[0018]
δx＝x
3-x2，δy＝y
3-y2，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0019]
公式(2)中，δx表示第一ar坐标点c的x轴移动距离，x3表示第一ar坐标点c的x轴坐标，x2表示第二地理坐标点b的x轴坐标；δy表示第一ar坐标点c的y轴移动距离，y3表示第一ar坐标点c的y轴坐标，y2表示第二地理坐标点b的y轴坐标。
[0020]
优选地，所述s3中，第二ar坐标点d的移动距离与第一ar坐标点c的移动距离相同；
[0021]
a点坐标为(x1，y1，z1)，b点坐标为(x2，y2，z2)，d’点坐标为(x2 x
4-x3，y2 y
4-y3，z2 z
4-z3)。
[0022]
优选地，所述s4中，旋转参数α的余弦值计算公式为：
[0023][0024]
旋转参数α的正弦值计算公式为：
[0025][0026]
公式(2)、(3)中，cosα表示旋转参数α的余弦值，sinα表示旋转参数α的正弦值，其中
[0027][0028][0029][0030]
优选地，所述s4中，地理坐标系和ar坐标系转换模型为：
[0031][0032]
公式(4)中，(x3，y3)表示ar坐标系下的第一ar坐标，δx表示第一ar坐标点c的x轴移动距离，δy表示第一ar坐标点c的y轴移动距离；m表示缩放参数；cosα表示旋转参数α的余弦值，sinα表示旋转参数α的正弦值，(x2，y2)表示地理坐标系下的第二地理坐标。
[0033]
综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0034]
本发明通过在两个坐标系选择相同位置的两点，并建立两个坐标系的坐标转换模型，获取转换参数，从而完成ar坐标和地理坐标的转换，进而实现ar图形的精确落地。
附图说明：
[0035]
图1为根据本发明示例性实施例的一种ar坐标和地理坐标的转换方法示意图。
[0036]
图2为根据本发明示例性实施例的两坐标系之间旋转参数示意图。
具体实施方式
[0037]
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
[0038]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0039]
如图1所示，本发明提供一种ar坐标和地理坐标的转换方法，包括以下步骤：
[0040]
s1：获取待落地实物的影像地理地图，并利用rtk在影像地图上任意选择两点，得到第一地理坐标点a(x1，y1，z1)、第二地理坐标点b(x2，y2，z2)；再进入待落地实物的ar界面，选取同样位置两点，获取两点的ar坐标(由ar软件自动获取，例如华为ar引擎)，记为第一ar坐标点c(x3，y3，z3)、第二ar坐标点d(x4，y4，z4)。
[0041]
本实施例中，两点的真实位置是没有发生变化的，只是因为在不同坐标系，因此得到的坐标不相同。
[0042]
如果是用影像地理地图的话，就是看旁边的特征物去看是哪两个点，精度较低。因此本实施例中，还包括另一种获取坐标方法：
[0043]
进入ar界面，在任一地点放置rtk，实时获取该点的地理坐标；同时ar自动识别rtk所在地点，实时获取该点的ar坐标；重复两次，即可得到第一地理坐标点a(x1，y1，z1)、第二地理坐标点b(x2，y2，z2)和第一ar坐标点c(x3，y3，z3)、第二ar坐标点d(x4，y4，z4)。
[0044]
s2：根据s1中获得的两点地理坐标和ar坐标计算坐标系之间的缩放率m。
[0045]
本实施例中，缩放率m的计算公式为：
[0046][0047]
公式(1)中，(x1，y1，z1)、(x2，y2，z2)表示地理坐标系下两点的地理坐标；(x3，y3，z3)、(x4，y4，z4)表示ar坐标系下相同位置两点的ar坐标。
[0048]
s3：如图2所示，因为坐标系不同，因此两点连线的形状也会不同；且两个坐标系虽然不同，但是坐标的格式是一样的，都是(x，y，z)，可以实现加减乘除，通过某一点相同去实现两条线的相交。
[0049]
本实施例中，将ar坐标系的第一ar坐标点c、第二ar坐标点d平行移动到地理坐标系，使第一ar坐标点c与第二地理坐标点b重合，第二ar坐标点d移动到d’点，从而构成三角形abd’。
[0050]
本实施例中，第一ar坐标点c的移动距离为：
[0051]
δx＝x
3-x2，δy＝y
3-y2，
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0052]
公式(2)中，δx表示第一ar坐标点c的x轴移动距离，x3表示第一ar坐标点c的x轴坐标，x2表示第二地理坐标点b的x轴坐标；δy表示第一ar坐标点c的y轴移动距离，y3表示第一ar坐标点c的y轴坐标，y2表示第二地理坐标点b的y轴坐标。
[0053]
因为是平行移动，因此第二ar坐标点d的移动距离与第一ar坐标点c的移动距离相同。
[0054]
本实施例中，a点坐标为(x1，y1，z1)，b点坐标为(x2，y2，z2)，d’点坐标为(x2 x
4-x3，y2 y
4-y3，z2 z
4-z3)。
[0055]
s4：计算三角形abd’中角abd’(即旋转参数α)的正弦、余弦值。
[0056]
本实施例中，角abd’为地理坐标系和ar坐标系的旋转角，命名为旋转参数α。
[0057]
则旋转参数α的余弦值计算公式为：
[0058][0059]
则旋转参数α的正弦值计算公式为：
[0060][0061]
公式(2)、(3)中，cosα表示旋转参数α的余弦值，sinα表示旋转参数α的正弦值，其中
[0062][0063][0064][0065]
s5：建立地理坐标系和ar坐标系转换模型，完成ar坐标和地理坐标的转换，实现待落地实物ar图形的落地。
[0066][0067]
公式(4)中，(x3，y3)表示ar坐标系下的第一ar坐标，δx表示第一ar坐标点c的x轴移动距离，δy表示第一ar坐标点c的y轴移动距离；m表示缩放参数；cosα表示旋转参数α的余弦值，sinα表示旋转参数α的正弦值，(x2，y2)表示地理坐标系下的第二地理坐标。
[0068]
上述方法实现了将空间地理坐标系和ar坐标系互相转换，但是由于在地理坐标系上采取的点是二维的坐标点，不存在z值，转到ar场景下空间上不能确保虚拟图形与现实地形重合，所以在完成xy的计算后。将地理坐标系二维点经过转化后的ar坐标在所识别的空间平面中z值最大的值作为ar视图的z值(为了方便ar里面的视图，可以避免某些图层到地面以下，因此取空间平面里面最大的z值)，这样确保了在ar环境下图形的贴合，同时也实现了ar测量和实地测量的实时转换。
[0069]
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。