[发明专利]一种基于候选标签评估的3D地图建筑物标注方法

说明书

本发明公开了一种基于候选标签评估的3D地图建筑物标注方法，采用WebGL技术，基于多边形中心计算获取每座建筑物的最高点作为标签放置瞄点，在瞄点周围的潜在位置集合中选取具有代表性的候选标签，构成建筑物的候选标签集合，基于标签的可见性以及用户的阅读习惯对标签进行质量评价，剔除视域范围外的标签，并依据用户阅读习惯赋予候选标签不同的权重，通过权值大小反映标签位置的恰当程度，结合3D场景多座建筑物标签冲突的需求，借鉴透视变换中的屏幕空间技术，将标签从三维空间投影到屏幕空间中，消除标签之间存在的冲突。本发明很好地保持了标签与建筑物之间的视觉关联性，实现了在复杂三维场景下对建筑物的精准标注，具有很好地灵活性和普适性。

技术领域

本发明涉及地图标注领域，具体涉及一种基于候选标签评估的复杂三维城市场景下建筑物的标注方法。

背景技术

地图是存在于地理学中一门特有的语言，通过形象、直观、综合地对现实世界中的地理知识进行描述，为人类了解世界和认知世界提供了一种科学途径，同时，地图对许多地理知识进行了概括，通过对地图进行观察、分析，能够获取到许多地理特征和地理规律，地图为人类的科学发现和分析提供了一种方法和手段。随着计算机硬件和地理数据采集技术的进步，3D地图在规划、导航、旅游和科学研究等诸多领域都得到了广泛地应用，3D地图除包含一些诸如位置查询、出行规划、路径展示等一些基础服务外，还在地图中集成车辆查询、酒店预订、休闲娱乐等一些生活服务以及网上政务、电子商务之类的办公服务，3D地图更加生动真实地将数字城市的概念引入用户的日常生活中，为人们的日常生活带来切实的便利。与二维地图相比，伴随计算机图形学和虚拟现实技术的进步，三维地图拥有更丰富的场景细节和真实感，但在满足用户日常需要的同时也为用户识别地理空间特征、提取场景中的信息带来了困难。

标注作为地图中的一种特有的自然语言，能够为场景信息可识别性起到了一种补充作用。通过将标注引入3D场景，特别是在复杂城市环境下，通过为自然地理实体和其他人文地理实体添加标签，可以有效地增强虚拟环境下的信息表达能力，帮助用户建立虚拟环境要素与现实世界空间对象的联系，为用户获取三维场景相关信息提供一种更为有效的方法。建筑对象作为3D场景中的典型特征，通过为其添加适当的标注可以有效提升3D场景信息的可读性，提升用户在三维地图场景中的沉浸感。但是与2D平面特征不同，3D场景下的建筑特征和形状相当复杂，这进一步提升了三维地理空间下建筑物标签放置的难度。另外，视点与建筑物之间的空间关系以及建筑物与周围环境之间的关系都会影响到建筑物标注的效果。

目前，国内外很多高科技公司都推出了相应的三维地图标注方式，且广受好评。但是这些算法对于标签放置大都是采用实时运算的方式，在保证标签最佳位置的同时也带来了巨大的性能消耗，同时也会出现标签与建筑物关联混乱的问题，切实影响用户的实际操作体验。因此，如何建立并提升三维空间中建筑物标签放置的质量和效率成为一个很有价值的研究课题。

发明内容

本发明目的在于针对现有标注方法在三维地图标注过程中存在的缺陷和不足，提出了一种基于候选标签评估的3D地图建筑物的标注方法，该方法以实现在复杂三维城市场景下对建筑物的精准标注效果。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于候选标签评估的3D地图建筑物标注方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：对原始城市建筑数据进行预处理。将原始数据由shp格式统一转换为GeoJSON格式，在数据中导入地名字段和楼层数字段，作为建筑物简模渲染到Cesium平台中。

步骤2：将建筑轮廓多边形数据划分为多个三角形，求得各个三角形的重心坐标和面积后，计算所有三角形重心坐标以面积为权的加权平均数即可得到多边形的中心坐标，赋予楼层因子后得到城市建筑的最高点或者最高平面的中心点坐标，将其作为标签放置的瞄点，使得标签瞄点在拥有最大可见性的同时，能够与建筑物保持良好的视觉关联性。依据标签放置的瞄点，为建筑物构建始终面向屏幕的动态方向标签。