[发明专利]一种GPS地图到三维地图的映射方法

摘要

本发明提供了一种基于仿射和非线性点变换的地图映射方法：通过采集校园三维地图中标志点的经纬度数据以及对应的三维地图图片中的位置坐标，计算出经过投影绘制后，校园地图的真实经纬到三维地图图片位置坐标的仿射变换关系；采集大量特征点的GPS真实经纬度，通过该仿射变换关系，换算出其对应的三维地图图片中的位置坐标点集A，并在三维地图图片中标定出这些特征点所对应的真实图片位置坐标点集B，得到训练样本点集{A，B}，通过基于B‑样条的自由形变模型的非线性点配准技术实现坐标误差的纠正；通过法向投影技术，使得映射后的点都被投影显示在标定好的道路中心线上。本发明达到很好的地图导航的效果。

主权项

1.一种GPS地图到三维地图的映射方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：提供一校园三维地图，将所述校园三维地图的GPS经纬度坐标系视作第一幅图的坐标系，将校园三维地图的图片位置坐标系视作第二幅图的坐标系，借助仿射变换进行两个坐标系的变换，将校园地图真实GPS经纬度到校园三维地图图片坐标的映射；步骤S2：采集大量特征点的GPS真实经纬度，通过仿射变换关系，换算出其对应的三维地图图片中的位置坐标点集A，并在三维地图图片中标定出这些特征点所对应的真实图片位置坐标点集B，得到训练样本点集{A，B}，通过基于B‑样条的自由形变模型的非线性点集配准技术，寻找到GPS真实经纬度的映射坐标到校园三维地图真实图片坐标的形变关系；通过非线性配准，将GPS真实经纬度所对应的校园地图的映射点和校园三维地图图片上实际对应点之间的局部纠偏，计算出两个点集空间的形变模型；利用该形变模型，每一个输入的点根据变形函数射到一个新的位置，从而实现点的智能纠偏；步骤S3：通过法向投影使得映射后的点都被投影显示在标定好的道路中心线上；步骤S1包括以下具体步骤：S11：取校园三维地图图片的左上角为原点，水平向右为X轴，竖直向下为Y轴，以像素点的数量为坐标单位，建立平面直角坐标系，则图片位置坐标可以表示为(x，y)；S12：取校园地图的斜坐标系的两条坐标轴，纬度均匀增加、经度不变的坐标轴为Latitude轴，纬度不变、经度均匀增加的坐标轴为Longitude轴，选取一个特征明显的点作为校园地图经纬度斜坐标系的坐标参考点，非原点，记录经纬度为(Lon₀，Lat₀)，其中坐标单位为度；S13：在图片中找到同一坐标参考点，记录位置坐标(x₀,y₀)，其中坐标单位为像素点数量；S14：根据仿射变换公式，坐标变换公式可以表示为：S15：按照以上步骤，已经从校园地图中取出了1个特征标志点作为坐标参考点，坐标值为(x₀,y₀)，经纬度值为(Lon₀,Lat₀)；另从校园地图中取出其它2个特征标志点，记录坐标值(x₁,y₁)、(x₂,y₂)和经纬度值(Lon₁,Lat₁)、(Lon₂,Lat₂)，将所有数据代入公式计算出映射参数A、B、C、D，得到坐标变换公式。