一種為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法

2023-05-18 13:47:36 4

專利名稱：一種為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法
技術領域：
本發明涉及電子導航及地理信息技術的技術領域，特別涉及一種為數碼相片提供地 理信息標籤的終端服務方法。
背景技術：
隨著數字多媒體技術的發展，數位相機以及由其拍攝的數碼相片日益普及。眾所周 知，攝影活動中相片記錄的圖像總是與特定地點或場所相聯繫。所以，用戶拍攝相片以 後需要記憶某張相片所代表的特定的場所名稱或特徵。不僅如此，隨著網絡技術的發展， 數碼相片網絡共享在瀏覽器技術基礎上日趨流行。經常性地，攝影者需要在進行網絡分 享時給自己的數碼相片附加地理信息標籤。通過地理信息標籤，用戶可以將自己拍攝的 數碼相片根據地理信息進行排列、整理或是傳送至網絡，由網絡圖片共享提供其它與地 理標籤信息有關的增值服務。
目前通常技術意義下的地理信息標籤是以移動終端所處的位於大地坐標系下的X、 Y、 Z坐標值方式給出，而得到此坐標值的途徑則是通過全球衛星定位系統。如已公布的 中國發明專利文獻《用於存儲照片和照片拍攝位置信息的移動通信終端以及提供使用該 終端的服務的方法》(專利號為200510096684.0)中涉及一種移動通信終端，其包括 提供照片拍攝位置信息的移動通信終端，其結構圖如附圖l所示。裝置100包括用於接 收GPS信號的全球定位系統單元、照相機單元、存儲單元和控制單元。照相機單元響應 照片拍攝請求信號的輸入，拍攝照片；GPS單元接受衛星信號，得到拍攝地點的經緯度， 即X、 Y、 Z坐標值。該坐標值通過裝置150無線網絡傳輸至位置服務伺服器裝置200。 位置服務伺服器根據其存儲的地理服務信息，將得到的X、 Y、 Z坐標值轉換為特定場所 的位置信息，再將此位置信息通過裝置150無線網絡返回至移動通信終端100中的控制 單元。最後，控制單元將得到的特定場所，即拍攝地點的位置信息與照片的圖像一起傳 輸至存儲單元，由存儲單元負責存儲在移動通信終端內部。此方法實現了將拍攝地點的 X、 Y、 Z坐標值以及拍攝場所信息與數字相片對應，為其後對相片的管理、分類以及基 於網絡的共享提供了地理信息標籤。
再如已公布的中國發明專利文獻《集成衛星電子地理信息應用的數位相機》(專利 號為200610062021.1)，中涉及一種集成了全球衛星定位應用的數位相機。其結構圖 如附圖2所示，其包括了數位相機人機界面裝置250， GPS信號接收裝置300，資料存儲 裝置500。上述資料存儲裝置500中存儲有照片資料350、電子地圖450以及電子地理 信息軟體400。 GPS信號接收裝置300和資料存儲裝置500都置於數位相機中。電子地 理信息軟體400接收到從人機界面250回傳的操作指令和從GPS信號接收裝置300收到 的GPS信息後進行GPS信息與照片資料的關聯操作處理。將GPS信息，即拍攝地點的X、 Y、 Z坐標值與某個照片關聯起來，可通過直接將GPS信息添加入照片或者保存GPS信息 與照片關聯關係兩種方式實現。
對上述的兩種現有技術，從定位理論角度分析，移動終端得到的地理信息標籤均為 移動終端在大地坐標系下的X、 Y、 Z坐標值，而得到此坐標值的途徑則是通過全球衛星定位系統。然而，拍攝相片所蘊含的地理信息中最重要的要素，不僅包括拍攝點的坐標 X、. Y、 Z值，還應該包括拍攝者所意圖拍攝的位於其特定視角範圍內的特定畫面的地理 信息。換言之，拍攝活動的本質是將三維空間中X、 Y、 Z坐標點周圍的特定視角範圍內
的物體成像於照片平面，而此特定角度範圍A(K特定方向角範圍)與Ae(特定傾斜角範圍)
體現了拍攝者的拍攝意圖。在目前技術中，此意圖無法被獲取，當然也無法自動添加到
數碼相片的地理信息標籤中。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的現狀，提供一種基於多自由度傳感模
塊與GPS衛星定位系統的終端服務方法。此種終端服務方法與目前僅僅依靠GPS衛星定 位系統所得到的三維X， Y, Z坐標地理信息標籤相比，其為數碼相片提供的地理信息標籤 信息更加豐富。
本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為一種為數碼相片提供地理信息標籤 的終端服務方法，包括內裝基本定位模塊，即GPS全球衛星定位模塊和附加定位模塊的 終端，該終端為數碼相片提供地理信息標籤的操作步驟如下
終端坐標值獲取步驟終端中裝載GPS全球衛星定位模塊，此GPS全球衛星定位模 塊通過衛星獲取終端在以大地為三維參照坐標系下的坐標值X。， Y。， Z。；
終端方向角和傾斜角計算步驟終端中同時裝載附加定位模塊，此附加定位模塊中
包含有三軸的地磁傳感器和三軸的加速度傳感器。通過數學運算，獲取終端在以大地為
參照三維坐標系下的方向角cl)。和傾斜角e。；
終端坐標空間矢量計算步驟將終端做為一個坐標空間矢量的指示裝置，該坐標空 間矢量的原點就處於照片的拍攝點坐標位置X。， Y。， Z。，而坐標空間矢量的方向由該坐 標空間矢量與三個坐標軸的夾角oo， P。， Y。決定，其中
cif。 = arccos[cos(Po) cos的)]
A = arccos[sin(p。) cos((9。)〗
formula see original document page 5
興趣點坐標提取步驟結合電子地圖信息，終端通過無線網絡從處於網絡中的服務 器上提取其周圍三維空間內每個興趣點的三維坐標值，即1號興趣點、2號興趣點、3 號興趣點、4號興趣點…；其中1號興趣點的坐標值為X,， Y" Z,; 2號興趣點的坐標值 為&， Y2， Z2，並依次類推；
興趣點坐標空間矢量計算步驟計算每個興趣點(以1號和2號興趣點為例)相對於
終端的矢量的方向cd， p!， ^和oc2， {32， y2;其中,若令
formula see original document page 5
貝U= arccos[(x, — x。)/q] A =arccos[(y, I)"] K =arccos[(; -Zo)"] a2 = arccos[(x2 — x。)/r2] A =arccos[(y2—y0)〃2]formula see original document page 6空間矢量比較步驟將計算得到的終端周圍每個興趣點相對於終端的矢量方向Od, ^， l、 oc2， (32， y與終端實際所指示的矢量方向a。， (3。， y。進行比較和匹配；不失一般 性假設，如果存在2號興趣點，—2-a。|SA，且l^-Al^A，且h—^l《A，其中 A為實現設定的某一閾值；則認為2號興趣點端的指示點為所需的興趣點，即興趣點 M=2;地理信息標籤標記步驟終端提供的全部地理信息標籤包括坐標值X。， Y。， Z。和指 向矢量與三個坐標軸的夾角a。， (3。， y。，以及終端的指示意圖所對應的興趣點，記興趣 點m:2，簡記P-a。， y。， z。， a。， P。， y。， M};
地理信息標籤信息存儲步驟拍攝者發出信號給照相機模塊進行圖像獲取，其後該
圖像數據與地理信息標籤一起存儲在終端，實現了數碼相片與其地理信息標籤的對應與 關聯。
採取的措施還包括上述的終端坐標值獲取的另外一種技術方案為上述的終端坐 標值獲取步驟中，上述的GPS全球衛星定位模塊對Z軸的定位精度差於對X軸、Y軸的
定位精度，所以終端的坐標點X。， Y。， Z。和興趣點的坐標值X,， Y,， Zn X2， Y2， L…中 的所有的Z軸方向的定位坐標值，也可以不用通過GPS直接測量，而是通過調用三維電 子地圖中的已有數據，由X，Y坐標值間接檢索得到。而三維電子地圖中的精確Z軸數據 是通過GPS以外的定位方式獲取。下面涉及到其它三維坐標點之處不再重複敘述。
上述的終端內配有照相機模塊、基本定位模塊、附加定位模塊和微型處理器模塊； 所述的照相機模塊內配設有存儲單元；上述的基本定位模塊內與GPS全球衛星定位模塊 內嵌配裝；上述的附加定位模塊內與加速度傳感器、地磁傳感器內嵌配裝；並且照相機 模塊、基本定位模塊和附件定位模塊均與微型處理器模塊連接。上述的終端內還配有移 動網絡通訊模塊，並且該行動網路通訊模塊與微型處理器模塊連接。
與現有技術相比，本發明為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法，包括內裝 GPS全球衛星定位模塊的終端，該終端為數碼相片提供地理信息標籤的操作步驟包括有 終端坐標值獲取步驟、終端方向角和傾斜角計算步驟、終端坐標空間矢量計算步驟、興 趣點坐標提取步驟、興趣點坐標空間矢量計算步驟、空間矢量比較步驟、地理信息標籤 標記步驟、地理信息標籤信息存儲步驟。本發明的優點在於移動式終端提供的地理信 息標籤由現有的基於GPS全球衛星定位模塊的X。， Y。， Z。坐標值擴展到了包括坐標值X。， Y。， Z。，同時還有由方向角如和傾斜角e。計算得到的終端與三個坐標軸的夾角cco， P。， Y。， 以及計算得到的終端使用者的拍攝意圖所對應的興趣點序列編號M的全部地理信息；增 加的這些地理信息則精確體現了終端的控制者，即拍攝者的拍攝意圖信息，基於此意圖 信息，用戶可以對數碼相片進行更有效的整理、分類及管理；在基於網絡的圖片共享服 務中，可以利用此信息開發出更具有針對性的基於地理信息標籤的圖片共享服務。


圖1是現有技術之一的原理示意圖2是現有技術之二的原理示意圖3是本發明實施例一的結構框圖；圖4是本發明實施例二的結構框圖5是本發明實施例提供地理信息標籤的原理示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
本發明實施例一，如圖3所示，本發明裝置即為終端35，其包括照相機模塊IO、 基本定位模塊15，附件定位模塊20和微型處理器模塊30，照相機模塊10內含存儲單 元ll。其中，基本定位模塊15通過GPS全球衛星定位模塊16給出終端35在大地坐標 系下的X, Y， Z坐標值，而附件定位模塊20通過包含有加速度傳感器21與地磁傳感器 22的多自由度傳感系統給出終端35在上述坐標系下的方向角cl)和傾斜角e。微型處理器 模塊30則根據上述基本定位模塊15和附件定位模塊20給出的參數計算終端35的坐標 空間矢量630與X軸，Y軸，Z軸的夾角ot, p， y，再結合以存儲於終端35內部的所有 興趣點的資料庫，最終確定完整的地理信息標籤P^X。， Y。. Z。， oc。， p。， y。， M}，其中X。， Y。， Z。為三維坐標值；ot。， (3。， >為三維角度方位信息M為用戶拍攝意圖對應的興趣點。 此地理信息標籤被送至微處理器模塊30，連同照相機模塊10得到的圖片信息， 一起存 儲在終端35內，實現了圖片信息與其地理信息標籤的對應與關聯。
本發明實施例二，如圖4所示，本發明裝置即為終端35，其包括照相機模塊IO、 基本定位模塊15，附加定位模塊20、行動網路通訊模塊40和微型處理器模塊30，照相 機模塊10內含存儲單元11。其中，基本定位模塊15通過GPS全球衛星定位模塊16給 出終端35在大地坐標系下的X， Y， Z坐標值，而附加定位模塊20通過包含有加速度傳 感器21與地磁傳感器22的多自由度傳感系統給出終端35在上述坐標系下的方向角(j)和 傾斜角e。微型處理器模塊30則根據上述照相機模塊10和附加定位模塊20給出的參數 計算終端的坐標空間矢量630與X軸，Y軸，Z軸的夾角oc, (3， Y。此時興趣點資料庫存 在於某基於網絡的地理信息伺服器中，終端35首先將X, Y， Z以及(a， p, y)值通過移 動網絡通訊模塊發至伺服器，再由伺服器通過興趣點匹配算法得到拍攝者所意圖指向的 興趣點。此M興趣點的相關信息再由行動網路通訊模塊由地理信息伺服器返回至終端的 微處理器模塊，得到了最終確定完整的地理信息標籤P={X。， Y。， Z。， a。， p。， Y。， M}， 其中X。， Y。， Z。為三維坐標值；oc。， (3。， Y。為三維角度方位信息；M為用戶拍攝意圖對應 的興趣點。此地理信息標籤P由微處理器模塊30，連同照相機模塊10得到的圖片信息， 一起存儲在終端35內的存儲單元11，實現了圖片信息與其地理信息標籤的對應與關聯。 本發明兩種實施例的使用原理均為，如圖5所示，終端35中裝載GPS全球衛星定 位模塊16，此模塊可通過衛星獲取終端35在以大地為參照三維坐標系下的坐標值(X。， Yo， Z。)。在此實施例中特別說明的是，現有GPS全球衛星定位模塊16對Z軸的定位精 度要遠差於對X， Y軸的定位。所以上述坐標點(X。， Y。， Z。)，也包括下面敘述中涉及的 興趣點坐標值(Xi， Y,， Z》和(Xa， Y2， Z》中的所有的Z方向的定位坐標值，也可以不用 通過GPS全球衛星定位模塊16直接測量，而是通過調用三維電子地圖中的已有數據， 由X， Y坐標值間接檢索得到。而三維電子地圖中的精確Z軸數據是通過GPS全球衛星 定位模塊16以外的定位方式獲取。下面涉及到其它三維坐標點之處不再重複敘述。
終端35中同時裝載附加定位模塊20，此附加定位模塊20中包含有三軸的地磁傳感器22以及三軸的加速度傳感器21。通過已知的特定數學運算，可獲取終端35在以大
地為參照三維坐標系下的方向角f和傾斜角e。。
將終端35做為一個坐標空間矢量630的指示裝置，該坐標空間矢量630的原點就 處於照片的拍攝點坐標位置(X。， Y。， Z。)，而坐標空間矢量630的方向由該坐標空間矢量 630與三個坐標軸的夾角(a。 ， p。 ， y。)決定，其中or。 = arccos[cosO。 ). cos(《)]; A = arccos[sin(p。)' cos(0 。
結合電子地圖信息，終端35或通過存儲於其中的資料庫信息，或通過無線網絡從 處於網絡中的伺服器上提取其周圍三維空間內每個興趣點的三維坐標值。圖5中為了簡 化顯示，只註明了前四個1號興趣點650、 2號興趣點700、 3號興趣點750、 4號興趣 點800。其中l號興趣點650的坐標值為(Xu L， Z》；2號興趣點700的坐標值為(X2， Y2， Z》…，其餘依次類推。
計，每個興趣點相對於終端35的矢量的方向(a,， (^， y0和(ot2， p2， ^)。其中，若
令^ =-x。)2 +(乂 一少。)2 +0, _z0)T
,2=V(a - a)2 +o2+o2 -z0)2
貝ij a, = arccos[(X -x。)/r,] A 二arccos[(y,-y。)/。] K -arccos[(A -z0)/^] a2 = arccos[(X - x0) />2 ] A =arccos[(y21)"]
y2 = arccos[(z2 — z0) /V2 ] .
將計算得到的終端35周圍每個興趣點相對於終端35的矢量方向(仏，p(， K)和(oc2， (32， Y2)與終端35實際所指示的矢量方向(a。， (3。， y。)進行比較和匹配。不失一般性假設， 如果假設發現h—a。l《A;且I^-A^A;且^-nl《A;其中A為實現設定的某 一閾值；則認為2號興趣點700端的指示意圖為興趣點，記M二2。
終端35提供的全部地理信息標籤P包括坐標值X。， Y。， Z。和坐標空間矢量630與 三個坐標軸的夾角(a。， P。， Y。)，以及終端35的指示意圖所對應的興趣點序列編號M， 在這個實施裡中1^=2，簡記PHX。， Y。， Z。， a。， p。， y。， M}。
拍攝者發出信號給照相機進行圖像獲取，其後該圖像數據與上述的地理信息標籤P 一起存儲在終端35內，實現了數碼相片與其地理信息標籤的對應與關聯。
本發明的優點在於移動式終端提供的地理信息標籤由現有的基於GPS全球衛星定 位模塊的X。， Y。， Z。坐標值擴展到了包括坐標值X。， Y ， Z。，同時還有方向角如和俯仰角 e。，終端使用者的拍攝意圖所對應的興趣點序列編號M的全部地理信息；增加的這些地 理信息則精確體現了終端的控制者，即拍攝者的拍攝意圖信息，基於此意圖信息，用戶 可以對數碼相片進行更有效的整理、分類及管理；在基於網絡的圖片共享服務中，可以 利用此信息開發出更具有針對性的基於地理信息標籤的圖片共享服務。
本發明的最佳實施例已被闡明，由本領域普通技術人員做出的各種變化或改型都不 會脫離本發明的範圍。
權利要求
1、一種為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法，包括內裝基本定位模塊(15)與附加定位模塊(20)的終端。其特徵是所述的終端(35)為數碼相片提供地理信息標籤的操作步驟如下終端坐標值獲取步驟終端(35)中裝載基本定位模塊(15)，其內嵌GPS全球衛星定位模塊(16)，此GPS全球衛星定位模塊(16)通過衛星獲取終端(35)在以大地為三維參照坐標系下的坐標值(X0，Y0，Z0)；終端方向角和傾斜角計算步驟終端(35)中同時裝載附加定位模塊(20)，此附加定位模塊(20)中包含有三軸的地磁傳感器(22)和三軸的加速度傳感器(21)；通過數學運算，獲取終端(35)在以大地為參照三維坐標系下的方向角(φ0)和傾斜角(θ0)；終端坐標空間矢量計算步驟將終端(35)做為一個坐標空間矢量(630)的指示裝置，該坐標空間矢量(630)的原點就處於照片的拍攝點坐標位置(X0，Y0，Z0)，而坐標空間矢量(630)的方向由該坐標空間矢量(630)與三個坐標軸的夾角(α0，β0，γ0)決定，其中 top= "105" left = "23"/> top= "105" left = "84"/>及γ0＝90°-θ0；興趣點坐標提取步驟結合電子地圖信息，終端(35)或通過存儲於其中的資料庫信息，或通過無線網絡從處於網絡中的伺服器上提取其周圍三維空間內每個興趣點的三維坐標值，即1號興趣點(650)、2號興趣點(700)、3號興趣點(750)、4號興趣點(800)...；其中1號興趣點(650)的坐標值為(X1，Y1，Z1)；2號興趣點(700)的坐標值為(X2，Y2，Z2)，並依次類推；興趣點坐標空間矢量計算步驟計算每個興趣點相對於終端(35)的矢量的方向(α1，β1，γ1)和(α2，β2，γ2)；其中，若令<![CDATA[ r 1= ( x1 - x0 )2 + ( y1 - y0 )2 + ( z1 - z0 )2 ]]><![CDATA[ r 2= ( x2 - x0 )2 + ( y2 - y0 )2 + ( z2 - z0 )2 ]]>則α1＝arccos[(x1-x0)/r1]β1＝arccos[(y1-y0)/r1]γ1＝arccos[(z1-z0)/r1]α2＝arccos[(x2-x0)/r2]β2＝arccos[(y2-y0)/r2]γ2＝arccos[(z2-z0)/r2]...；空間矢量比較步驟將計算得到的終端(35)周圍每個興趣點相對於終端(35)的矢量方向(α1，β1，γ1)、(α2，β2，γ2)...與終端(35)實際所指示的矢量方向(α0，β0，γ0)進行比較和匹配；不失一般性假設，如果存在2號興趣點(700)，|α2-α0|≤Δ，且|β2-β0|≤Δ，且|γ2-γ0|≤Δ，其中Δ為實現設定的某一閾值；則認為2號興趣點(700)端的指示點為所需的興趣點，即興趣點M＝2；地理信息標籤標記步驟終端提供的全部地理信息標籤(P)包括坐標值(X0，Y0，Z0)和指向矢量與三個坐標軸的夾角(α0，β0，γ0)，以及終端(35)的指示意圖所對應的興趣點，記興趣點M＝2，簡記P＝{X0，Y0，Z0，α0，β0，γ0，M}；地理信息標籤信息存儲步驟拍攝者發出信號給照相機模塊(10)進行圖像獲取，其後該圖像數據與所述的地理信息標籤(P)一起存儲在終端(35)內，實現了數碼相片與其地理信息標籤的對應與關聯。
2、 根據權利要求1所述的一種為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法，其 特徵是所述的終端坐標值獲取步驟中，所述的GPS全球衛星定位模塊(16)對Z軸的定 位精度差於對X軸、Y軸的定位精度，所以終端(35)的坐標點(X。， Y。， Z)和興趣點的坐 標值(X,， Y,， Z,)、 (X2， Y2， ZJ...中的所有的Z軸方向的定位坐標值，也可以不用通過 GPS直接測量，而是通過調用三維電子地圖中的已有數據，由X,Y坐標值間接檢索得到。 而三維電子地圖中的精確Z軸數據是通過GPS以外的定位方式獲取。
3、 根據權利要求1所述的一種為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法，其 特徵是所述的終端(35)內配有照相機模塊(IO)、基本定位模塊(15)、附件定位模塊(20) 和微型處理器模塊(30);所述的照相機模塊(10)內配設有存儲單元(11);所述的基本定 位模塊(15)內與GPS全球衛星定位模塊(16)內嵌配裝；所述的附件定位模塊(20)內與加 速度傳感器(21)、地磁傳感器(22)內嵌配裝；並且所述的照相機模塊(IO)、基本定位模 塊(15)和附件定位模塊(20)均與微型處理器模塊(30)連接。
4、 根據權利要求1所述的一種為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法，其 特徵是所述的終端(35)內還配有行動網路通訊模塊(40)，並且該行動網路通訊模塊(40) 與所述的微型處理器模塊(30)連接。
全文摘要
本發明公開了一種為數碼相片提供地理信息標籤的終端服務方法，包括內裝基本定位模塊，即GPS全球定位模塊，同時包含了附加定位模塊的終端，該終端為數碼相片提供地理信息標籤的操作步驟包括有終端坐標值獲取步驟、終端方向角和傾斜角計算步驟、終端坐標空間矢量計算步驟、興趣點坐標提取步驟、興趣點坐標空間矢量計算步驟、空間矢量比較步驟、地理信息標籤標記步驟、地理信息標籤信息存儲步驟；增加的這些地理信息則精確體現了終端的控制者，即拍攝者的拍攝意圖信息，基於此意圖信息，用戶可以對數碼相片進行更有效的整理、分類及管理；在基於網絡的圖片共享服務中，可以利用此信息開發出更具有針對性的基於地理信息標籤的圖片共享服務。
文檔編號H04N1/00GK101616225SQ20091010146
公開日2009年12月30日 申請日期2009年8月6日 優先權日2009年8月6日
發明者王皓冰 申請人:王皓冰