针对小目标要素的目视航空图增强方法

增强地图是增强现实与地图学结合的新产物,由于跟踪注册算法不易识别小目标特征,已有研究多集中在全局的面状要素增强表达上。针对小目标点状符号的识别和增强设计两个问题,基于YOLOv3目标检测模型利用航空图数字影像数据实现以检索、阅读和多元化符号表达为主的目视航空图要素增强。通过深度卷积神经网络解决航空要素的符号识别问题;基于检测结果设计3类增强功能。经实验验证,该方法可以实时准确地增强航空要素,检测模型有较好的准确率和召回率,能满足目视航空图要素的小目标增强需求。

应用模式的增强现实地图内容表达研究

AR Maps独特的虚实融合表达方法在辅助用户空间认知、提高地图信息传输效率方面具有无可比拟的优势。面向导航场景基于应用模式进行了AR Maps表达内容选取和图形符号设计研究,分析并设计了AR Maps应用模式,针对性地研究了真实场景下不同类型AR Maps符号的虚实融合表达方法,并基于应用模式设计了AR Maps图形符号可用性实验,通过定量分析评价的方式对本文工作进行了验证和确定。

面向交通应用场景的增强现实地图载负量及多尺度显示模型

为探究解决AR Maps表达中普遍存在的视觉过载问题的方法,基于实景视觉信息量提出了一种新的面向交通应用场景的AR Maps载负量计算方法;以此为基础提出了AR Maps多尺度显示模型构建方法,建立了AR Maps多尺度显示模型;根据此模型进行了AR Maps POI标签的显示控制方法的研究;实现了AR Maps原型系统并进行实验。结果表明,在交通应用场景下,AR Maps载负量计算方法和多尺度显示模型可以有效解决AR Maps中存在的视觉过载问题,并具有一定的实用性和可靠性,能够为AR Maps表达的研究提供科学性依据。

增强现实地图载体的空间认知负荷特征研究

本文依据增强现实数字地图与地理场景在时空、尺度和语义等的上下文关联性,研究并划分了包括存在上下文关联的地理实体空间载体、模型实体空间载体,以及不存在上下文关联的虚位空间载体三类AR地图载体。选取二维纸质地形晕渲图、三维打印地形实体模型、以及桌面虚位空间3种不同类型载体的AR地图为研究对象,以目标搜索和路径规划为任务目标,开展不同载体AR地图空间认知实验研究。结果表明,在2组实验中三维实体模型载体AR地图的认知负荷指数(CLI)分别为2.53和4.84均显著低于二维地图和虚位载体,具有认知负荷低、沉浸在场感强的认知特征;二维地图载体的认知负荷指数略低于虚位空间载体,但两者并无显著差异;同时,两组实验对比分析结果显示,随着任务难度提升,二维地图载体和虚位空间载体AR地图的认知负荷显著增加,但三维实体模型载体AR地图的认知负荷未显著增加,表明实体模型载体在面向复杂空间认知任务时具有较低认知负荷的优势。此外CLI和任务难度的同步变化也表明脑电数据对空间认知实验敏感,能有效反映空间认知实验过程中的认知特征变化。

增强现实地图研究与应用

随着数字地图技术的不断革新,产生了将虚拟信息与真实世界融合的新型地图技术,即增强现实(augmented reality,AR)地图。从可视化、定位、测绘、分析几个方面阐述了AR地图的关键技术,介绍了AR地图的空间映射原理和可视化效果,提出了结合视觉定位和惯导定位的cm级室内定位方法,实现了基于AR地图的AR导航、AR测量、AR目标采集、AR地理围栏等关键技术并将其应用于AR智慧园区与AR室内场馆。

Modeling the special intersections for enhanced digital map

A new lane-level road modeling method based on cardinal spline is proposed for the special intersections which are covered by vegetation or artificial landscape in their central regions.First,cardinal spline curves are used to fit the virtual lanes inside special intersections,and an initial road model is established using a series of control points and tension parameters.Then,the progressive optimization algorithm is proposed to determine the final road model based on the initial model.The algorithm determines reasonable control points and optimal tension parameters according to the degree of road curvature changes,so as to achieve a balance between the efficiency and reliability of the road model.Finally,the proposed intersection model is verified and evaluated through experiments.The results show that this method can effectively describe the lane-level topological relationship and geometric details of this kind of special intersection where the central area is covered by vegetation or artificial landscape,and can achieve a good balance between the efficiency and reliability of the road model.

复杂场景下视觉先验信息的地图恢复SLAM

目的目前已有的单目视觉SLAM(simultaneous localization and mapping)系统每次开始运行时都将初始帧而不是绝对位置设置为参考帧,不能在一个固定的坐标系中获得位姿,导致无法重用已有的建图信息,而且在复杂场景中相机容易跟踪失败,需要当前帧与已有的关键帧非常相似时才能重定位并继续建图。针对这个问题,提出一种具有重新初始化、地图重用与地图恢复能力的视觉SLAM系统。方法首先,加载先验地图,通过ORB(oriented brief)特征匹配SLAM系统当前帧与先验地图关键帧,并结合重定位方法完成SLAM系统的初始化。接着,为了避免丢失地图,建立一种应对SLAM系统跟踪失败的地图保存机制,保存跟踪成功地图,并提出一种自适应快速重新初始化算法,引入灭点检测,自动选择最佳重新初始化策略,保证SLAM系统继续跟踪与建图,建立的地图称为恢复地图。最后,对于跟踪成功地图与恢复地图,采用改进的回环方法获得它们之间的转换关系,并提出一种地图恢复法,减少跟踪成功地图与恢复地图尺度不一带来的误差,确保得到的全局一致地图更加准确。结果在经过加噪处理的KITTI数据集上进行地图恢复融合的测试,实验结果表明,在KITTI00、KITTI02、KITTI05数据集下,本文提出的SLAM系统比ORB-SLAM2系统分别可以多获得39.25%、47.75%、32.46%的地图信息。在EuRo C数据集上的运行结果表明,本文提出的单目视觉SLAM系统不仅在建图精度方面与ORB-SLAM2效果相当,还在跟踪稳定性方面有显著提升。结论本文提出的SLAM系统可以在跟踪失败的情况下有效恢复地图;此外,还可以高效重用SLAM系统已有的建图结果,固定SLAM地图坐标系,提升SLAM系统运行稳定性。