[發(fā)明專利]一種基于改進粒子群算法的動態(tài)3D實時建模方法

有效

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• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108765556B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設計）人: 郭文忠;陳景輝;賀國榮;董晨;鄭朝鑫;陳榮忠;熊子奇;林詩潔;張凡
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06N3/00
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

1.一種基于改進粒子群算法的動態(tài)3D實時建模方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟S0：提供一裝修預覽系統(tǒng)，其包括掃描模塊、記錄模塊、計算模塊、導入模型模塊、映射模塊和展示模塊；

步驟S1：由掃描模塊協(xié)同記錄模塊完成對需要模擬的房間的8個墻角的空間向量信息的標定工作，記錄陀螺儀參數(shù)并解算出空間向量數(shù)據(jù)作為輸出參數(shù)；

步驟S2：由計算模塊的核心調用粒子群算法，接受步驟S1的輸出參數(shù)，運算得到與立方體房間等比例的房間及用戶身高單位長度數(shù)據(jù)作為輸出參數(shù)；

步驟S3：由導入模型模塊調用3D引擎，接受步驟S2的輸出參數(shù)，動態(tài)創(chuàng)建出房間的3D模型；

步驟S1中掃描模塊的人工標定方法如下：

站在該房間中心位置，將移動沒備攝像頭對準每面墻壁的墻角頂點位置后，進行人工觸屏點擊標定記錄移動設備的標定時刻的空間姿態(tài)信息；由于與手機姿態(tài)對應的局部坐標系是隨時在變動，3D引擎需要的世界坐標系則定義為在系統(tǒng)初始化陀螺儀時手機設備的瞬間姿態(tài)的局部坐標系為世界坐標系q(t)；

世界坐標系q(t)的數(shù)學表達式如下：

其中，α為陀螺儀表示繞x軸旋轉角度roll的數(shù)學符號，β為陀螺儀表示繞y軸旋轉角度yaw的數(shù)學符號，γ為陀螺儀表示繞z軸旋轉角度pitch的數(shù)學符號，w為慣性權重，則任意時刻t以世界坐標系為基準的旋轉矩陣R(t)的數(shù)學表達如下：

定義陀螺儀初始化瞬間的旋轉矩陣為R(t＝0)，則在t＝0時刻記錄陀螺儀的α、β、γ數(shù)值，可得到旋轉矩陣R(0)的數(shù)值，則世界坐標系的數(shù)學表達如下所示：

2.根據(jù)權利要求1所述的基于改進粒子群算法的動態(tài)3D實時建模方法，其特征在于：記錄模塊解算墻角向量方法如下：將立方體房間質點中心位置作為三維坐標系的原點位置，則這個原點位置即是用戶在房間中眼睛所處的位置；八個頂點的墻角三維坐標值即是八個墻角的向量長度為1的單位值；八個頂點分別定義為：V₁、V₂、V₃、V₄、V₅、V₆、V₇、V₈，每個頂點向量都是由V_(x，y，z)的形式確定；

定義Length(V₁)＝Length(V₂)＝Length(V₅)＝Length(V₆)＝1，定義了單位1長度之后，再引入一個變量λ使得Length(V₃)＝λLength(V₁)＝λ，從而得到結論Length(V₃)＝Length(V₄)＝Length(V₇)＝Length(V₈)＝λ；向量長度由單位1、變量λ表示；若V₁至V₈的測量準確，得到變量λ的實數(shù)值，即得到立方體房間的頂點坐標信息；

其中V₁-V₈向量中的每一個維度的分量x、y的實數(shù)值和房間的實際長寬是等比例的數(shù)值關系，比例實數(shù)值設為縮放系數(shù)k，縮放系數(shù)k計算方法如下：

其中Width、Length、Height分別表示房間寬度，BodyHeight為用戶身高。