电子地图展现方法、装置及终端设备

1.一种电子地图展现方法，其特征在于，包括：
获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度；所述三维透视角度是指电子地图和显示平面之间的角度；
根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型；具体包括：将电子地图的高度设置为小孔成像模型的高度；将电子地图的宽度设置为小孔成像模型的宽度；根据电子地图的高度及三维透视角度，确定小孔成像模型的长度；
使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标；
根据所述电子地图的透视投影坐标，展现所述电子地图。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据电子地图的高度及三维透视角度，确定小孔成像模型的长度，具体包括：
获取等腰三角形，所述等腰三角形的顶角角度等于所述三维透视角度，所述等腰三角形的腰长等于所述电子地图的高度；
获取所述等腰三角形的腰的垂直中分线与所述等腰三角形的底边延长线的交点；
根据所述等腰三角形的腰的中心点和所述交点之间的距离，获取小孔成像模型的长度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标，具体包括：
确定所述电子地图在所述小孔成像模型的成像锥内的截面；
计算所述截面上每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标，所述计算出的坐标为所述电子地图的透视投影坐标。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，计算所述截面上的每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标，具体包括：
计算所述截面上的每个坐标点在对应的成像面上的坐标；
根据每个坐标点在对应的成像面上的坐标，计算每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，坐标点为二维坐标点；
通过下述方式计算所述截面上的坐标点在对应的成像面上的坐标：
x'＝x
其中，x、y分别为坐标点在电子地图上的横、纵坐标；
x'、y'分别为坐标点在对应的成像面中的横、纵坐标；
H为小孔成像模型的高度；
2F为小孔成像模型的长度；
a为电子地图的三维透视角度；
通过下述方式坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标：
其中，Xt'、Yt'分别为坐标点在小孔成像模型的屏幕上的横、纵坐标。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，坐标点为三维坐标点；
通过下述方式计算所述截面上的坐标点在对应的成像面上的坐标：
x”＝x
其中，x、y、z分别为坐标点在电子地图上的横、纵、竖坐标；
x”、y”分别为坐标点在对应的成像面中的横、纵坐标；
H为小孔成像模型的高度；
2F为小孔成像模型的长度；
a为电子地图的三维透视角度；
通过下述方式坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标：
其中，Xt”、Yt”分别为坐标点在小孔成像模型的屏幕上的横、纵坐标。
7.一种电子地图展现装置，其特征在于，包括：
获得单元，用于获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度；所述三维透视角度是指电子地图和显示平面之间的角度；
模型确定单元，用于根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型；具体包括：高度设置子单元，用于将电子地图的高度设置为小孔成像模型的高度；宽度设置子单元，用于将电子地图的宽度设置为小孔成像模型的宽度；长度确定子单元，用于根据电子地图的高度及三维透视角度，确定小孔成像模型的长度；
三维透视投影处理单元，用于使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标；
电子地图展现单元，用于根据所述电子地图的透视投影坐标，展现所述电子地图。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，长度确定子单元具体包括：
三角形获取模块，用于获取等腰三角形，所述等腰三角形的顶角角度等于所述三维透视角度，所述等腰三角形的腰长等于所述电子地图的高度；
交点获取模块，用于获取所述等腰三角形的腰的垂直中分线与所述等腰三角形的底边延长线的交点；
长度获取模块，用于根据所述等腰三角形的腰的中心点和所述交点之间的距离，获取小孔成像模型的长度。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，三维透视投影处理单元具体包括：
截面确定子单元，用于确定所述电子地图在所述小孔成像模型的成像锥内的截面；
坐标计算子单元，用于计算所述截面上的每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标，得到的坐标为所述电子地图的透视投影坐标。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，坐标计算子单元具体包括：
第一坐标计算模块，用于计算所述截面上的每个坐标点在对应的成像面上的坐标；
第二坐标计算模块，用于根据每个坐标点在对应的成像面上的坐标，计算每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标。
11.一种终端设备，其特征在于，包括权利要求7～10所述的电子地图展现装置。

电子地图展现方法、装置及终端设备\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电子地图技术领域，尤其涉及一种电子地图展现方法、装置及终端设备。\n背景技术\n[0002] 随着计算机制图的发展，传统纸制地图已经广泛的被电子地图所代替，并在各种智能终端上被广泛应用。电子地图又可分为位图地图和矢量地图，其中矢量地图大量的应用在各类全球定位系统(GPS，Global Positioning System)导航设备中。若电子地图为矢量地图，则电子地图由大量的坐标点组成，每个坐标点对应一个坐标值，在终端设备(例如导航设备)向用户展现电子地图时，可以根据电子地图上的各坐标点的坐标值来绘制电子地图。\n[0003] 终端设备可以将电子地图进行二维(2D，Second Dimensions)方式的渲染，向用户展现二维的电子地图。为了追求更逼真的显示效果，很多终端设备将电子地图进行三维(3D，Three Dimensions)方式的渲染，向用户展现三维的电子地图。\n[0004] 现有技术中，最常见的利用三维引擎进行三维处理的技术有开放的图形程序接口(OpenGL，Open Graphics Library)和嵌入式系统的开放的图形程序接口(OpenGL ES，OpenGL for Embedded Systems)等。然而这些技术需要终端设备的操作系统平台支持OpenGL接口，然而很多操作系统平台并不支持OpenGL接口，而且不同操作系统平台提供的OpenGL接口是基于操作系统平台本身的开发语言，那么在跨平台应用时很难实现代码复用，此外现有的利用三维引擎进行三维处理技术的复杂度很高，对终端设备的硬件要求非常高，处理时的工作量非常大。\n[0005] 针对上述问题，现有技术提出了一种伪三维处理方法，终端设备需要向用户展现具有三维效果的电子地图时，可以先对电子地图中的各二维坐标进行一定的变换，然后根据变换得到的结果绘制电子地图，就能得到具有三维效果的电子地图。\n[0006] 终端设备向用户展现三维的电子地图，当电子地图与显示平面之间的角度(也可以称为三维透视角度)不为0，即观察者的视线并不垂直于电子地图时，终端设备展现的三维电子地图中，远处物体的比例应该小于近处物体的比例(近大远小)，则该三维的电子地图具有真正的三维透视效果。但是若终端设备采用上述伪三维处理方法向用户展现三维的电子地图，则在电子地图的三维透视角度不为0时，终端设备展现的三维的电子地图不具有景物近大远小的效果，即上述伪三维处理方法无法实现真正的三维透视效果。\n发明内容\n[0007] 本发明实施例提供一种电子地图展现方法、装置及终端设备，用以解决现有技术当电子地图的三维透视角度不为0时，无法向用户展现具有真正三维透视效果的三维电子地图的问题。\n[0008] 本发明实施例技术方案如下：\n[0009] 一种电子地图展现方法，该方法包括步骤：获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度；根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型；使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标；根据所述电子地图的透视投影坐标，展现所述电子地图。\n[0010] 一种电子地图展现装置，包括：获得单元，用于获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度；模型确定单元，用于根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型；三维透视投影处理单元，用于使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标；电子地图展现单元，用于根据所述电子地图的透视投影坐标，展现所述电子地图。\n[0011] 一种终端设备，包括上述电子地图展现装置。\n[0012] 本发明实施例技术方案中，若需要向用户展现电子地图，则首先获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，然后根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型，使用确定出的小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标，最后根据得到的各透视投影坐标展现所述电子地图。由上可见，本发明实施例技术方案采用基于小孔成像原理的小孔成像模型对电子地图进行三维透视投影处理，其中小孔成像模型是根据电子地图的高度、宽度和三维透视角度确定的，那么即使电子地图的三维透视角度不为0，也能够在最终向用户展现的电子地图中呈现近大远小的三维透视效果，即向用户展现具有真正三维透视效果的三维电子地图。\n附图说明\n[0013] 图1为本发明实施例中，电子地图展现方法流程示意图；\n[0014] 图2为本发明实施例中，小孔成像模型示意图；\n[0015] 图3为本发明实施例中，成像面内的坐标系示意图；\n[0016] 图4为本发明实施例中，等腰三角形示意图；\n[0017] 图5为本发明实施例中，小孔成像模型的屏幕到小孔的距离示意图；\n[0018] 图6为本发明实施例中，三维透视投影原理示意图；\n[0019] 图7为本发明实施例中，三维透视投影原理示意图；\n[0020] 图8为本发明实施例中，三维透视投影原理示意图；\n[0021] 图9为本发明实施例中，电子地图展现装置结构示意图。\n具体实施方式\n[0022] 下面结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。\n[0023] 如图1所示，为本发明实施例提出的电子地图展现方法流程示意图，其具体处理流程如下：\n[0024] 步骤11，获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度；\n[0025] 终端设备想要将电子地图展现给用户时，可以先获得电子地图的大小(高度和宽度)以及三维透视角度。其中，所述三维透视角度是指电子地图和显示平面之间的角度，初始值可设置为0，即三维透视角度为0。在实际应用中，所述三维透视角度可以由用户重新设定。用户设置三维透视角度的情景包括：\n[0026] 用户使用终端设备展现电子地图之前，先设定三维透视角度，此时终端设备将用户设定的角度值保存为电子地图的三维透视角度，或者，用户在使用终端设备展现电子地图的过程中，根据自己的需要实时调整电子地图与显示平面之间的角度，终端设备实时获取用户调整后的三维透视角度。\n[0027] 步骤12，根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型；\n[0028] 首先介绍用于三维透视投影处理的小孔成像模型。\n[0029] 小孔成像模型如图2所示，可以看做一个用于做小孔成像的密封长方体，成像的小孔在长方体的正中间，由于小孔的大小远远小于小孔成像模型的尺寸，因此可以将小孔看做面上的一个点，小孔所在的平面可以称为孔面，小孔位于孔面的中心(即孔面的两个对角线的交点处)，孔面将该密封长方体平均分为左右两个小长方体(即两个小长方体的长度相等、宽度相等、高度相等)，其中一个小长方体(例如左边的小长方体)用于放置需要展现的电子地图，另一个小长方体(例如右边的小长方体)用于成像。\n[0030] 在图2中，密封长方体中用于放置需要展现的电子地图的小长方体(左边的小长方体)内部的四棱锥体可以称为成像锥，成像锥的顶点为小孔，小孔与密封长方体最左边的面的四个顶点的连线为成像锥的四个边，成像锥的底面为密封长方体最左边的面。成像锥是密封长方体内有效的成像区域。\n[0031] 在图2中，密封长方体的最右边的面可以称为屏幕，是成像的屏幕，成像锥内的任意截面均可成像在屏幕上。成像锥内与屏幕平行的截面可以称为成像面，成像面是电子地图在成像锥内的截面上的坐标点所在的面，如图3所示，为成像面内的坐标系示意图。\n[0032] 在图2中，小孔到屏幕的距离设为F，小孔到成像面的距离设为f，坐标点在电子地图上的坐标为(x，y)，在对应的成像面上的坐标为(x′，y′)，该坐标点经过小孔成像后，成像点在屏幕上的坐标为(Xt′，Yt′)，那么F、f、x′、y′、Xt′、Yt′满足下述关系：\n[0033]\n[0034] 终端设备需要展现电子地图时，获得该电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，设电子地图的宽度为W，高度为H，三维透视角度为a，可以但不限于采用下述方式确定小孔成像模型：\n[0035] 将电子地图的宽度W设置为小孔成像模型的宽度，将电子地图的高度H设置为小孔成像模型的高度，然后根据三维透视角度a和高度H，确定小孔成像模型的小孔到屏幕的距离F，小孔成像模型的长度即为2F。\n[0036] 确定小孔成像模型的小孔的屏幕到距离F时，先获取等腰三角形，该等腰三角形的顶角角度等于三维透视角度a，该等腰三角形的腰长等于电子地图的高度H，如图4所示，获取该等腰三角形的腰的垂直中分线与该等腰三角形的底边延长线的交点，如图5所示，将等腰三角形的腰的中心点和所述交点之间的距离，确认为小孔成像模型的小孔的屏幕到距离F，小孔成像模型的长度为2F。\n[0037] 采用上述算法确定小孔成像模型的小孔的屏幕到距离F时，三维透视角度a的有效取值范围是0～60度，F的取值范围是F＞H×sin(a)。\n[0038] 步骤13，使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标；\n[0039] 使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理可以形象地看做将所述电子地图如图6所示放入小孔成像模型中，电子地图和小孔成像模型的最左边的面之间的角度即为电子地图的三维透视角度a，当电子地图的三维透视角为0时，该电子地图的大小即为终端设备向用户最终展现的电子地图的大小，从图6可知，当电子地图的三维透视角度为a时，电子地图在成像锥内的截面的大小即为终端设备向用户最终展现的电子地图的大小。\n[0040] 终端设备先确定电子地图在小孔成像模型的成像锥内的截面，然后根据小孔成像原理，在小孔成像模型内计算该截面上的每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标，得到的坐标为所述电子地图的透视投影坐标。\n[0041] 由图6可知，所述截面上的坐标点在对应的成像面上的坐标x的最大值与坐标点在屏幕上的坐标x的最大值相同，所述截面上的坐标点在对应的成像面上的坐标x的最小值与坐标点在屏幕上的坐标x的最小值相同，同样的，所述截面上的坐标点在对应的成像面上的坐标y的最大值与坐标点在屏幕上的坐标y的最大值相同，所述截面上的坐标点在对应的成像面上的坐标y的最小值与坐标点在屏幕上的坐标y的最小值相同，这就建立起了二维的电子地图和三维的电子地图之间的内在联系，而这种内在联系使得将二维的电子地图升级到三维的电子地图时，只需要考虑投影变换问题即可，极大程度上简化了展现三维的电子地图的难度和工作量。\n[0042] 截面上的坐标点可能为二维坐标点，下面介绍计算这些坐标点在屏幕上的坐标的具体实现流程。\n[0043] 步骤一，计算电子地图在成像锥内的截面上的每个坐标点在对应的成像面上的坐标。\n[0044] 终端设备首先根据电子地图上的各坐标点的经纬度坐标，确定出各坐标点在电子地图上的屏幕坐标(以下简称坐标点在电子地图上的坐标)，设某坐标点在电子地图上的坐标为(x，y)，电子地图的三维透视角度为a时，在小孔成像模型内，该坐标点在对应的成像面中的坐标为(x′，y′)，如图7所示，其中，x′＝x，y′的计算过程可以但不限于为下述：\n[0045] 小孔成像模型中的小孔到屏幕的距离为F，小孔到该坐标点对应的成像面的距离为f，其中：\n[0046] F-f＝y×sin(a)            (1)\n[0047] 由式(1)可知：\n[0048] f＝F-y×sin(a)            (2)\n[0049] 该坐标点对应的成像面的边长为h′，则：\n[0050]\n[0051] 由式(2)和式(3)可知：\n[0052]\n[0053] 由图7可知：\n[0054]\n[0055] 由式(4)和式(5)可知：\n[0056]\n[0057] 步骤二，根据每个坐标点在对应的成像面上的坐标，计算每个坐标点在屏幕上的坐标。\n[0058] 在小孔成像模型内，坐标点在屏幕上的坐标为(Xt′，Yt′)，其中：\n[0059]\n[0060]\n[0061] 由式(2)和式(7)可知：\n[0062]\n[0063] 由式(2)和式(8)可知：\n[0064]\n[0065] 在上述处理过程中，上述坐标点为二维坐标点，那么上述处理过程也可以称为二维坐标的三维投影算法。\n[0066] 此外，电子地图在成像锥内的截面上的坐标点也可能为三维坐标点，即坐标点除了具有横坐标和纵坐标之外，还具有纵坐标，即具有高度值，如图8所示，下面介绍计算这些坐标点在屏幕上的坐标的具体实现流程。\n[0067] 步骤一，计算电子地图在成像锥内的截面上的每个坐标点在对应的成像面上的坐标。\n[0068] 设某坐标点在电子地图上的坐标为(x，y，z)，其中z为该坐标点在电子地图上的竖坐标，电子地图的三维透视角度为a时，在小孔成像模型内，该坐标点在对应的成像面中的坐标为(x″，y″)，其中，x″＝x，y″的计算过程可以但不限于为下述：\n[0069] 小孔成像模型中的小孔到屏幕的距离为F，小孔到该坐标点对应的成像面的距离为f′，小孔到该三维坐标点对应的二维坐标点所在的成像面的距离为f，f满足式(2)，其中：\n[0070] f-f′＝z×cos(a)        (11)\n[0071] 由式(2)和式(11)可知：\n[0072] f′＝F-y×sin(a)-z×cos(a)    (12)\n[0073] 该坐标点对应的成像面的边长为h″，则：\n[0074]\n[0075] 由式(12)和式(13)可知：\n[0076]\n[0077] 由图7可知：\n[0078]\n[0079] 由式(14)和式(15)可知：\n[0080]\n[0081] 步骤二，根据每个坐标点在对应的成像面上的坐标，计算每个坐标点在屏幕上的坐标。\n[0082] 在小孔成像模型内，坐标点在屏幕上的坐标为(Xt″，Yt″)，其中：\n[0083]\n[0084]\n[0085] 由式(12)和式(17)可知：\n[0086]\n[0087] 由式(12)和式(18)可知：\n[0088]\n[0089] 由于在电子地图中，某些楼块具有一定的高度，因此其坐标点是三维坐标点，本发明实施例在展现电子地图时，采用上述方法对电子地图进行三维透视投影处理，可以形象地显示出这些立体的楼块。\n[0090] 在上述处理过程中，上述坐标点为三维坐标点，那么上述处理过程也可以称为三维坐标的三维投影算法。\n[0091] 步骤14，根据所述电子地图的透视投影坐标，展现所述电子地图。\n[0092] 由上述处理过程可知，本发明实施例技术方案中，若需要向用户展现电子地图，则首先获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，然后根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型，使用确定出的小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标，最后根据得到的透视投影坐标展现所述电子地图。由上可见，本发明实施例技术方案采用基于小孔成像原理的小孔成像模型对电子地图进行三维透视投影处理，其中小孔成像模型是根据电子地图的高度、宽度和三维透视角度确定的，那么即使电子地图的三维透视角度不为0，也能够在最终向用户展现的电子地图中呈现近大远小的三维透视效果，即向用户展现具有真正三维透视效果的三维电子地图。\n[0093] 与上述电子地图展现方法对应，本发明实施例提出一种电子地图展现装置，其结构如图9所示，包括：\n[0094] 获得单元91，用于获得电子地图的高度、宽度以及三维透视角度；\n[0095] 模型确定单元92，用于根据电子地图的高度、宽度以及三维透视角度，确定用于三维透视投影处理的小孔成像模型；\n[0096] 三维透视投影处理单元93，用于使用所述小孔成像模型，对所述电子地图进行三维透视投影处理，得到所述电子地图的透视投影坐标；\n[0097] 电子地图展现单元94，用于根据所述电子地图的透视投影坐标，展现所述电子地图。\n[0098] 较佳地，模型确定单元92具体包括：\n[0099] 高度设置子单元，用于将电子地图的高度设置为小孔成像模型的高度；\n[0100] 宽度设置子单元，用于将电子地图的宽度设置为小孔成像模型的宽度；\n[0101] 长度确定子单元，用于根据电子地图的高度及三维透视角度，确定小孔成像模型的长度。\n[0102] 更佳地，长度确定子单元具体包括：\n[0103] 三角形获取模块，用于获取等腰三角形，所述等腰三角形的顶角角度等于所述三维透视角度，所述等腰三角形的腰长等于所述电子地图的高度；\n[0104] 交点获取模块，用于获取所述等腰三角形的腰的垂直中分线与所述等腰三角形的底边延长线的交点；\n[0105] 长度获取模块，用于根据所述等腰三角形的腰的中心点和所述交点之间的距离，获取小孔成像模型的长度。\n[0106] 较佳地，三维透视投影处理单元93具体包括：\n[0107] 截面确定子单元，用于确定所述电子地图在所述小孔成像模型的成像锥内的截面；\n[0108] 坐标计算子单元，用于计算所述截面上的每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标，得到的坐标为所述电子地图的透视投影坐标。\n[0109] 更佳地，坐标计算子单元具体包括：\n[0110] 第一坐标计算模块，用于计算所述截面上的每个坐标点在对应的成像面上的坐标；\n[0111] 第二坐标计算模块，用于根据每个坐标点在对应的成像面上的坐标，计算每个坐标点在小孔成像模型的屏幕上的坐标。\n[0112] 本发明实施例还提供一种终端设备，至少包括上述电子地图展现装置。\n[0113] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。