基于移动终端的地图超媒体应用技术研究

发布时间：2020-08-27 14:44

【摘要】：本文从研究地理信息表达机制入手,引入了超媒体相关理念和技术,尝试将以纸质地图为代表的传统媒体、以移动终端为代表的移动媒体和以计算机终端为代表的数字媒体进行整合,共同应用于地理信息表达过程中,实现各媒介在地理信息表达方面的优势互补和资源共享,从而达到丰富地图信息传递形式、扩展纸质地图数据承载能力、完善地理信息表达机制的目的。概括起来,本文的研究内容主要包含以下六个方面:1.梳理了超媒体相关理论和技术在地理信息科学领域的发展历史和研究现状。国内外地理信息科学领域的学者对超媒体在地理信息科学领域中的应用进行了不少的研究和探索,本文对相关研究内容、研究进展和研究成果进行了梳理、总结和分析。从分析结果可以看出,随着移动开发、大数据、虚拟现实和增强现实等新兴技术的不断发展和成熟,超媒体逐渐向移动终端设备迁移,超媒体相关技术在地理信息科学领域中的应用也朝着数据组织的标准化、技术应用的新型化、应用领域的扩大化三个方向不断的推进和发展。2.建立了地图超媒体框架体系。本文利用超媒体媒介协同表达和数据融合的优势,将以纸质地图为代表的传统媒体、以计算机终端为代表的数字媒体和以移动终端电子设备为代表的移动媒体相融合,再结合移动终端电子设备便携性和普及性的特点,建立了地图超媒体框架体系,从而为传统媒体、数字媒体和移动媒体实现媒介协同,共同应用于地理信息表达领域,奠定一定的理论基础。3.构建了地图超媒体数据模型。基于超媒体媒介融合的理念,将传统媒体、数字媒体和移动媒体共同应用于地理信息的表达过程中,表面上是三种媒体介质的融合,实质上却是数据的资源共享和交叉访问。本文针对超媒体支持丰富数据类型的特点,对各种数据类型进行了分析,并构建了具有三层结构的地图超媒体数据模型,从而为超媒体数据的组织管理、检索、访问和存储提供相应的理论指导和技术依据。4.优化了移动终端的图像检测与识别算法。若要实现传统媒体、移动媒体与数字媒体在地理信息表达方面的数据融合和优势互补,需要移动媒体充当三者数据传输与交互的枢纽和桥梁,而基于移动终端的图像特征检测与识别算法则是其中的关键。本文选取了SIFT、Freak、ORB三种比较具有代表性的图像特征检测与识别算法进行了研究,研究结果表明:与其它算法相比,ORB算法具有运算效率高、鲁棒性强、稳定性好的优点,更加适合应用于配置较低的移动终端电子设备。此外,本文通过采用提取颜色不变量的方式,将颜色信息与ORB特征提取与检测算法相结合,形成一种C-ORB算法。实验结果表明:C-ORB算法在保留ORB较高运算效率的基础上,算法的准确率和稳定性也有所提升。5.提出了顾及多重约束的三维地形数据简化方法。由于受制于移动终端电子设备的数据存储能力、图形处理能力和图形绘制能力,将三维模型,尤其是三维地形应用于移动终端时,还需要对三维地形数据进行适度的优化和简化处理。为了解决这个问题,本文提出了一种顾及多重约束的三维地形数据简化方法,该方法简化产生的几何误差相对较小,并且对地形的边界特征、纹理颜色和重要顶点具有较好的保持效果,可以尽可能的减少简化模型与原始模型在视觉上的差异。6.实现了基于移动终端地图超媒体原型系统的开发。本文引入了超媒体媒介融合的理念,并通过原型系统开发的方式,实现了传统媒体、移动媒体与数字媒体在地理信息表达方面的有效融合。本文所开发的基于移动终端的地图超媒体原型系统不仅能够让用户从个人视角出发,从不同角度、不同方向、不同距离进一步的观察地理信息,与人们的空间认知特点更加一致,方便用户对地理信息细节的理解和把握,同时也进一步扩展了传统纸质地图的数据承载能力和数据表现能力。
【学位授予单位】：战略支援部队信息工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP37;P208
【图文】：

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基于图像特征识别与跟踪的无标记增强现实技术也属于计算机视觉中的一种，其技术实现流程如图3.2 所示。图像特征识别与追踪本质上是根据已有的模板图像从摄像设备获得的视频流中检索出目标图像并实时追踪的过程。其主要过程包括模板图像与捕获图像特征点的提取与匹配，外点去除（这里的外点是指错误匹配的特征点，在图像识别和匹配过程中需要剔除掉），然后进行单应性矩阵的计算，实现摄像头坐标系与真实环境坐标系之间的空间坐标系转换，最后根据坐标系转换结果将虚拟信息叠加在适当的位置，从而实现虚拟信息与真实环境的虚实融合。图 3.2 图像特征识别与追踪在图像特征识别与追踪过程中，图像的特征点提取是一个非常重要的过程。所谓特征，是指一项事物异于其他事物的特点，图像的特征则是指一幅图像异于其它图像的特

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第三章地图多媒介协同表达机制与超媒体数据模型的构建统地图在地理信息细节表达方面的缺陷，又可以将现实地理环境中的地理信息以一种更为直观、更为生动、更加符合人们空间认知特点的形式进行展现。因此，本章节基于传统媒体、数字媒体与移动媒体在地理信息表达方面的优势和特点，同时结合移动增强现实技术，提出了一种基于移动增强现实技术的地图多媒介协同表达机制，如图 3.3 所示。

【参考文献】