[发明专利]基于手机用手绘地图照片实现导游的系统和方法

权利要求书

1.一种在手机GPS定位和保持基本地理关系的手绘地图照片之上实现粗粒度定位的导游方法，其特征在于：由手机正面拍照或网络搜寻取得图片，基于手机定位和用户当前位置或电子地图协助确定两个以上参考点，而这些参考点将图片划分为多个网格，在每个网格图片上，基于图片导航坐标系与墨卡托坐标系的同区域平行面关系，以及图片导航坐标系与图片像素坐标系的对称、平移、旋转关系实现坐标转换，再通过墨卡托坐标系与大地坐标系的投影转换，从而实现手机定位在手拍照片上的定位和人为识别导游；所述坐标转换方法如下：

a)图片像素坐标系上的一个点P(x，y)通过两个参考点转换为大地坐标系P(lng，lat)的过程为：

1)归属网格：通过网格边界定义，确定P(x，y)所属的网格图片

2)对称变换：将图片左上角为原点向下坐标系转为图片左上角为原点向上坐标系的点

3)平移变换：通过图片高度，平移为图片左下角原点坐标系的点

4)平移变换：通过图片P1点坐标，转为网格P1原点坐标系的点

5)旋转变换：通过两个参考点预计算的旋转角和旋转坐标系的现成公式，转为图片P1原点导航坐标系上的点

6)同比变换：通过两个参考点预计算的比值，转为墨卡托P1原点坐标系的点

7)平移变换：通过墨卡托P1点坐标，转为墨卡托坐标系的点

8)投影变换：通过墨卡托坐标系与大地坐标系的投影变换现成公式，转为大地坐标系的点

大地坐标系的点转换为图片像素坐标系的点时，基于GPS点坐标及网格GPS边界定义确定归属网格，其他过程为上述过程的相反过程的反算实现；

b)第5步骤旋转变换所需的旋转角，通过两个参考点按如下方法获得：

1)假定图片像素坐标系上两点P1(imgx1，imgy1)、P2(imgx2，imgy2)对应墨卡托坐标系上两点P1(mx1，my1)、P2(mx2，my2)；

2)定义图片夹角∠A为在图片P1原点坐标系中，两点线为边P1P2与平行于图片底边的X轴所形成的夹角，取锐角，则tan∠A＝(Imgy2-Imgy1)/(Imgx2-Imgx1)，由此，通过反正切函数可以计算出图片夹角值；

3)定义墨卡托夹角∠B为在墨卡托坐标系中，两点线为边P1P2与正东方向的X轴所形成的夹角，取锐角，则tan∠B＝(my2-my1)/(mx2-mx1)，由此，通过反正切函数可以计算出墨卡托夹角值；

4)则旋转角值基于位置象限的计算函数如下表所示：

c)第6步骤同比变换比值通过如下方法获得：

假定图片像素坐标系上两点P1(imgx1，imgy1)、P2(imgx2，imgy2)对应墨卡托坐标系上两点P1(mx1，my1)、P2(mx2，my2)，通过参考点预计算的比值＝Math.sqrt(Math.pow((imgx2-imgx1)，2)+Math.pow((imgy2-imgy1)，2))/Math.sqrt(Math.pow((mx2-mx1)，2)+Math.pow((my2-my1)，2))。

2.根据权利要求1所述的导游方法，其特征在于：该方法可实现为离线版本和在线版本，并支持离线和在线的状态侦听和状态切换，离线版本用于保障景区手机信号不好情况下的基础性导游功能，而在线版本将进一步优化用户体验，优化特征有：

1)通过电子地图协助设置参考点：电子地图一般对主干道路的定位还是准确的，而景区、园区、小区与主干道路的交叉点本就是参考点的常规选择，因此，电子地图可用时，可以通过电子地图协助参考点定位；另外，通过GPS定位参考点只支持当前定位，多参考点设置是比较麻烦的过程，电子地图协助正好可简化这个过程；

2)后端系统推荐手拍地图：手拍照片的地图质量对于导航效果是非常重要的，地图质量包括手拍照片的清晰、完整、角度以及实物深度，在有后端系统支持的情况下，可以通过用户当前定位推荐导航用照片；推荐的导航照片可以直接使用已有的参考点以及相关参数，对用户来说非常方便；

3)后端系统推荐导航路线：即使没有景区、园区、小区管理人员的支持，系统也可以基于不同用户的用户轨迹的聚类而实现路线推荐以及在特定景点的语音播报；当然，即使没有后端系统支持，只要在手拍地图上支持线路绘制，同样可以实现偏离报警；

4)用户轨迹在电子地图上实显：支持将用户轨迹转化为电子地图经纬坐标，显示到电子地图之上，以方便在电子地图上作为导航出发点或目的地或用于位置校验。