[發明專利]利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法及系統

在審

• 申請號: 202110699234.X
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113379901A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 陳江平;趙鵬程;胡慶武;唐夏雨;戴海鑫
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06Q50/16
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

1.一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1，接收大眾自主拍攝上傳的房屋360度全景數據；

步驟2，利用房屋360度全景數據生成房屋三維顏色點云，實現方式包括以下子步驟，步驟2.1，將360度全景視頻流抽幀，建立序列360度全景影像集；

步驟2.2，將360度全景影像多視投影校正，得到序列多視影像，實現方式如下，

首先，采用等矩形投影球形全景模型，將原始輸入的360度全景影像轉換至三維全景球空間；所述等矩形投影球形全景模型，是對全景影像三維球面模型和二維平面轉換，建立三維球面、球面紋理和二維全景平面之間的轉換關系；

其次，通過一個邊長與全景球直徑相等的正方形包圍全景球，將球面上的點映射到對應的立方體表面，得到6幅多視影像；

再次，將正方體旋轉45°，將球面上的點再次映射到對應的立方體表面，得到另外6幅多視影像；

最后，從12幅多視影像中選取水平方向不少于6張、垂直方向不少于2張影像構成房屋序列多視影像；

步驟2.3，然后進行房屋序列多視影像匹配和SFM重建，生成三維稀疏點云；

步驟2.4，根據三維稀疏點云，采用PMVS生成房屋稠密三維點云；基于房屋稠密三維點云，生成房屋不規則三角網Mesh；搜索對應的多視影像中確定最合適的紋理塊，映射到Mesh面片上，得到房屋具有真實感紋理的三維模型，包括房屋三維顏色點云及基于顏色點云構建的表面網格模型；

步驟3，房屋顏色點云規整化處理，進行墻面選擇；

步驟4，基于房屋點云提取房屋平面圖，包括以下子步驟，

步驟4.1，將點云垂直投影到水平面上，根據投影點密度進行直線擬合；

步驟4.2，利用擬合的直線進行區域劃分，得到投影到2D平面的矢量線圖層；

步驟4.3，利用步驟4.2中生成的矢量房間平面圖數據，使用高度直方圖法，從點云中獲取每個房間的地板和天花板高程信息，高程直方圖的點云數目呈現為兩個峰值，這兩個高程值分別作為房間的地板和天花板的高程；利用Delaunay三角化方法將每個房間的天花板、墻面和地板多邊形三角化，構建最終的房間三維模型；構建的房間三維模型以矢量Mesh網格形式輸出；

步驟5，房屋360全景、平面圖和三維模型關聯展示。

2.根據權利要求1所述的一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法，其特征在于：步驟1中，所述的房屋360度全景數據，獲取方式為，利用智能移動設備的全景攝像功能或全景攝像機對房屋進行360度全景影像數據采集。

3.根據權利要求2所述的一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法，其特征在于：所述智能移動設備或全景相機的分辨率不低于4K，采用全景鏡頭；采用手持的方式對房屋進行拍攝，要求盡可能穩定，影像覆蓋范圍盡可能全面；全景視頻采集幀率不低于25frame/second。

4.根據權利要求1所述的一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法，其特征在于：步驟2.1中，全景視頻抽幀的間隔針對拍攝的穩定性設置，實現如下，

在視頻較穩定時，設置5幀/秒的間隔抽取視頻幀；

當拍攝過程有較大抖動時，設置3幀/秒的間隔抽取視頻幀。

5.根據權利要求1所述的一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法，其特征在于：步驟2.2中所述等矩形投影球形全景模型的關系式如下，

式中，為原始全景影像中像點坐標，為對應點在三維全景球中的坐標，w為原始全景影像長度，h為原始全景影像寬度，θ_q為球坐標系中天頂角，為球坐標系中方位角。

6.根據權利要求1所述的一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法，其特征在于：步驟4.3中，基于管道稠密三維點云，按照泊松重建算法，生成管道不規則三角網Mesh。