[發明專利]一種利用互聯網街景照片計算城市天空開闊度的方法

有效

• 申請號: 202010146662.5
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111428582B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 南京大學;中國人民解放軍61618部隊
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/762;G06T5/20;G06T7/11;G06T7/40;G06T7/90
• 代理公司: 南京同澤專利事務所(特殊普通合伙) 32245
• 代理人: 蔡晶晶

本發明涉及一種利用互聯網街景照片計算城市天空開闊度的方法，包括以下步驟：第一步、街景全景照片獲取；第二步、天空區域提取，滿足以下三個條件的區域判定為天空區域：1）、區域的平均色彩分量在所述色彩分量分布范圍內；2）、區域的信息熵與所述平均信息熵的差小于兩倍的所述標準差；3）、區域的中心點高度與整幅圖像高度的比不低于所述高度閾值；第三步、天空開闊度計算——計算采樣點的天空開闊度，即全景照片中天空區域面積占整張照片面積的比例。本發明使用互聯網街景照片可以提供一種有效的方法來衡量城市天空開闊度水平。本發明中該指標與街景數據的結合提供了一個科學的城市景觀評價方法，克服了傳統景觀評價工具的不足。

技術領域

本發明涉及一種城市天空開闊度計算方法，特別是涉及一種利用互聯網街景照片計算城市天空開闊度的方法。

背景技術

城市化的快速發展導致大量人口涌入城市(Debnath,2014；Phil,2014)，有限的城市用地已經很難滿足城市發展的需求。為緩解這一矛盾，城市垂直空間的開發成為有效的手段，高層建筑在城市中迅速崛起(Temelová,2014)。這些建筑打斷了觀者的視線，使城市公共空間成為一個封閉的空間，給城市居民帶來心理上的壓迫感(Asgarzadeh,2014)。合理的天空開闊度可以給居民帶來視覺上的安全感(Moughtin,2003),天空開闊度過低會增加人的負面心理壓力，甚至導致犯罪率增高(Asgarzadeh,2012)，且會對城市環境質量產生負面影響，進而成為構造愉快的城市形態的障礙。因此，城市天空開闊度評價對城市規劃和發展至關重要。

由于城市天空開闊或壓抑是通過人的視覺感知得到的一種心理感受，傳統的問卷調查根據被調查者對城市空間的直接感受進行分析。這些方法較費時、昂貴，阻礙了其在大范圍的應用，結果是主觀的(Gupta,2012)。因此，仍然需要一種簡單、經濟且有效的方法實現大范圍城市尺度的天空開闊度計算。通過適當的物理參數來衡量城市空間心理壓力的方法已經被眾多研究者采用(Susaki,2014)。Takei認為建筑物立體角和外形因素是衡量天空開闊度的最佳指標，其他人也提出了一些物理變量，如配置因素(Hwang,2007),景深(Ewing,2009)，樹木和天空因子(Asgarzadeh,2012),視線遮擋比(Stamps,2002)等。這些物理參數主要可以通過野外測量或對城市周邊的一些采樣點拍照來計算，但仍然不能快速有效地測量整個城市的天空開闊度。

遙感技術可以獲取大規模城市地表信息，為城市研究和景觀分析提供數據。然而，遙感技術獲取的地表景觀僅提供二維的俯視視角，無法從人的角度準確表征城市景觀(Charreire,2014)。LiDAR技術可以獲取目標的三維信息，并以離散點的形式表示。Susaki等人利用航空LiDAR提出了衡量壓抑度的方法，即被物體遮擋的面積與整個可見區域的比值。然而，LiDAR數據往往是昂貴的或不可用的，很難獲得大規模數據。

街景地圖可以為用戶提供公共街道的全景圖像，許多地圖供應商提供了應用程序編程接口(API)，允許公眾免費下載其產品，這為城市研究提供了新的數據。YIN等人引入谷歌街景照片，采用機器學習算法從照片中提取天空區域，分析視覺郁閉度與街道可步性的關系。然而，我國目前還沒有谷歌街景。城市街道是城市的骨架和重要公共空間，設計良好的街道可以促進居民主動出行，增加城市景觀美感(Thompson,2011)，在街道尺度衡量城市天空開闊度具有重要意義。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的上述不足，提出一種利用互聯網街景照片計算城市天空開闊度的方法。相對于傳統的方法而言，本發明旨在挖掘互聯網街景照片在城市研究中的應用潛力，提出一種科學的城市景觀評價方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案是：一種利用互聯網街景照片計算城市天空開闊度的方法，包括以下步驟：

第一步、街景全景照片獲取——數字化路網并重采樣成離散點，離散點采樣間隔與街景照片拍攝間隔一致；獲取每個采樣點的經緯度坐標，下載采樣點的全方位街景數據并合成街景全景照片；