[发明专利]一种交互式三维数字城市的构建和显示方法

摘要

本发明公开了一种交互式三维数字城市的构建方法。由1种途径实现，是实景化三维数字城市的构建和显示，利用相机拍摄制作的全景图，将全景图贴图到一个三维球面上，按空间顺序模拟人的运动轨迹，实时更换球面上对应坐标位置的全景图，显示给用户。该方法提供了一种低成本、高效率、标准化、平台化三维数字城市的构建和显示方法。

主权项

实景化三维数字城市的构建和显示方法，其特征在于如下步骤：步骤一：全景图拍摄等数据准备A1、制定全景图拍摄计划，拍摄并生成全景图；A101、全景图的生成使用同一拍摄地点不同拍摄角度的照片合成的方法，不同拍摄点的照片按照统一的起始拍摄方向、拍摄顺序及统一的合成顺序，保证所有拍摄点的全景图拥有统一的方向；A102、定义2条或2条以上的道路交叉口为“路口”，定义每个路口间的道路为“路段”，拍摄点类型分为2类，一类位于“路口”，定义为“路口点”，一类位于“路段”，定义为“路段点”；A2、为全景图编号（正整数）、记录全景图的坐标值（采用与配套的二维电子地图同样的坐标系和数据格式）、街道门牌号；A201、“全景图编号”包括以下字段：城市标识、拍摄点类型标识、路段（或路口）序号、全景图序号；A3、将“全景图路径”、“全景图编号”、对应的二维坐标值、街道门牌号存入数据库保存；A4、在数据库中设置一个“路口点”数据表，为每个“路口点”的“全景图编号”存储与“路口点”在空间位置上相邻的“全景图编号”；A5、将所有全景图拍摄点以图标的方式显示在二维电子地图上，每个图标对应一个“全景图编号”。步骤二：构建三维虚拟空间B1、运用编程工具，构建一个三维数据格式的主显示文件；B2、构建一个三维球面的“类”，为这个“类”设置参数和方法，参数包括“球面标识”、“全景图编号”、“全景图路径”、“显示状态”、“热点状态”、“热点编号”、“热点标识”、“脚本代码”、“视点坐标”、“球面坐标”、“半径”，“顶点数”、“顶点坐标”、“经度”、“纬度”、“视点方向”、“视觉角度”，方法包括参数的设置与调用、实例的构建与重绘（其中热点的构建是利用“顶点数量”、“顶点坐标”，绘制一个三维的平面，为这个平面设置响应代码，存储在“热点代码”中），将这个“类”存为一个引用文件，由主显示文件调用；B3、构建一个方向指示牌的“类”，这个“类”是在三维空间中构建一个三维球面，参数包括“球面标识”、“显示状态”、“球面坐标”、“半径”、“全景图路径”，方法包括参数的设置与调用、实例的构建与重绘，将这个“类”存为一个引用文件，由主显示文件调用；B4、编辑主显示文件，调用三维球面的“类”，构建数个三维球面，每个球面对应一个全景图拍摄点（缺省设置7个球面，主要原因是考虑城市中路口最多6个方向，加上相邻的一个拍摄点最多需要7个显示球面），设置“球面标识”（X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7……），“全景图编号”为“空”、“显示状态”为“假”、其他参数设置为缺省值；B5、编辑主显示文件，调用指示牌的“类”，构建一个方向指示牌，方向指示牌的“球面标识”设置为“fangxiang”、“半径”小于全景图球面“半径”，大于1，“显示状态”为“假”，在图片编辑器中打开一张全景图，在全景图上按该全景图拍摄时记录的方向，在全景图上标注方向，然后将除方向标注外的所有图像信息清空，背景设置为透明，另存为一张PNG格式的图片，将这张图片路径传递给指示牌的“全景图路径”。步骤三：热点设置与交互编程C1、定义三维空间或二维空间中需要响应用户动作的对象为“热点”；C2、在数据库中查询需要设置热点的“全景图编号”，编辑主显示文件，将“全景图路径”和“全景图编号”写入其中一个球面，将视点坐标编辑为该球面的“球面坐标”，该球面“显示状态”设置为“真”，其他不变；C3、在浏览器中打开主显示文件，在三维空间中寻找需要设置热点的图像区域，用鼠标在该图像的四周按顺序点击一周，勾勒出该图像的大致边线，采集鼠标点击的坐标值，将这些坐标值作为球面“类”中的“顶点坐标”，和“热点编号”、“顶点数量”、“热点代码”、“热点标识”一起，存储到数据库中，将数据库中对应“全景图编号”的数据段“热点状态”设置为“真”。步骤四：实景化三维数字城市显示流程D1、当用户在二维电子地图上打开实景功能，点击地图中某个全景图图标时，采集该图标的“全景图编号”（AA），在浏览器主窗口中打开主显示文件，将电子地图以小窗口的形式显示在主窗口的右下角，在电子地图中显示该“全景图编号”的坐标轨迹，根据A201所述的编号规则，判定该“全景图编号”的拍摄点类型，如果是“路段点”类型就执行D2到D3项步骤，如果是“路口点”类型则执行D4项步骤，以后的步骤按顺序执行；D2、在数据库中查询“全景图编号”为“AA”的数据段，将“AA”、“AA”对应的“全景图路径”传递给主显示文件中的X1球面（球面标识按B3步骤所设置的为准，同时执行D11项步骤后返回），当前视点设置为X1球面中心，X1球面“显示状态”设置为“真”，其他不变，重绘球面；D3、在数据库中查询是否存在编号为“AA‑1”或“AA+1”的“全景图编号”，如果有就将“AA‑1”或“AA+1”及对应的“全景图路径”一起传递给其他未传递“全景图编号”的球面（同时执行D11项步骤后返回），如果没有就到A4所述的“路口点”数据表中查询“AA”是否为某个“路口点”的相邻“全景图编号”（如果是就将该“路口点”的“全景图编号”、“全景图路径”传递给其中一个未传递全景图编号的球面（同时执行D11项步骤后返回），如果不是就可以判定不存在编号为“AA‑1”或“AA+1”的“全景图编号”，“AA”已经是最后的一个“全景图编号”），重绘球面；D4、如果“AA”属于“路口点”，就在数据库中查询编号为“AA”的“全景图编号”数据段，将“AA”、“AA”对应的“全景图路径”传递给主显示文件中的X1球面（同时执行D11项步骤后返回），当前视点设置为X1球面中心，X1球面显示状态设置为“真”，将“AA”的相邻“全景图编号”及各个编号对应的“全景图路径”传递给其他未传递全景图编号的球面（同时执行D11项步骤后返回），重绘球面；D5、在主显示文件中设置一个如下表示例的“球面编号状态表”，记录“球面标识”和“全景图编号”的对应关系，每当球面“全景图编号”发生变化时，实时更新“球面编号状态表”中的数据；球面标识X0球面标识X1（当前视点）球面标识X2全景图编号AA‑1全景图编号AA全景图编号AA+1显示状态“假”显示状态“真”显示状态“假”D6、根据“球面编号状态表”，将数据库中查询到的各“全景图编号”对应的坐标值（为每个坐标值增加一位高层坐标值“0”，生成三维坐标值），传递给各自的球面的“球面坐标”，重新排列这些球面的空间位置，计算所有2个相邻球面之间的距离，划定相邻球面之间的范围边界为2球面的中间位置；D7、当模拟的人在主显示文件三维空间中移动，从X1球面(“全景图编号”为“AA”)范围越过边界，到达相邻的X2球面（“全景图编号”为“AA+1”）范围时，将X1球面(“全景图编号”为“AA”)“显示状态”设置为“假”，将X2球面（“全景图编号”为“AA+1”）“显示状态”设置为“真”，将当前视点移动到X2球面（“全景图编号”为“AA+1”）球面中心，将X0球面“全景图编号”设置为“AA+2”，视点方向从X2球面（“全景图编号”为“AA+1”）指向X0球面（“全景图编号”为“AA+2”），这时“球面编号状态表”如下表；球面标识X1球面标识X2（当前视点）球面标识X0全景图编号AA全景图编号AA+1全景图编号AA+2显示状态“假”显示状态“真”显示状态“假”D8、在数据库中查询是否存在全景图编号为“AA+2”的“全景图编号”，如果有就将“AA+2”、“AA+2”对应的“全景图路径”、“AA+2”对应的坐标值（为每个坐标值增加一位高层坐标值“0”，生成三维坐标值）一起传递给X0球面（同时执行D11项步骤后返回），如果没有就到A4所述的“路口点”数据表中查询“AA+1”是否为某个“路口点”的相邻“全景图编号”（如果是就将该“路口点”的“全景图编号”及“全景图路径”传递给X0球面（同时执行D11项步骤后返回），如果不是就可以判定不存在编号为“AA+2”的“全景图编号”，“AA+1”已经是最后的一个“全景图编号”），按D6所述的步骤重新设置X0球面的“球面坐标”，计算X0球面和X2球面的中间位置，重绘球面；D9、当模拟的人在主显示文件三维空间中继续移动时，按D7、D8所述步骤的规则执行；D10、采集模拟的人的空间位置和方向，输出到二维电子地图中（删除三维坐标值中的高层坐标值，生成二维坐标值），实时显示模拟的人在二维电子地图上的运动轨迹和方向，结束流程；D11、查询“全景图编号”对应的数据中字段“热点状态”是否为“真”，如果为“真”执行D12步骤后返回，如果为“假”则直接返回；D12、在数据库中查询该“全景图编号”对应的“热点编号”、“顶点数量”、“顶点坐标”、“热点代码”、“热点标识”，将以上数据传递给该“全景图编号”的球面，返回D11步骤；D13、当用户在功能菜单上打开方向指示牌功能时，设置B5所述的“fangxiang”球面的“显示状态”为“真”，查询“球面编号状态表”中当前视点所在的“球面标识”，将“fangxiang”球面的“球面坐标”设置为当前视点所在球面的“球面坐标”；D14、当用户在功能菜单上关闭方向指示牌功能时，设置B5所述的“fangxiang”球面的“显示状态”为“假”，当“球面编号状态表”中的视点所在的球面发生变化时，“fangxiang”球面的“球面坐标”保持与视点所在球面的“球面坐标”一致。