[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

本發明提供一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法及系統，包括接收大眾自主拍攝上傳的房屋360度全景數據，利用房屋360度全景數據生成房屋三維顏色點云；房屋顏色點云規整化處理，進行墻面選擇；基于房屋點云提取房屋平面圖；房屋360全景、平面圖和三維模型關聯展示。本發明支持大眾自主、快速構建房屋的實景三維模型，實現對房屋的低成本、高效便捷的三維可視化數字表達。利用360度全景多視攝影測量處理技術，顯著提升實景三維模型構建的效率和準確度，降低了房屋實景三維建模的費用以及專業人員現場數據采集的工作量，實現眾包式房屋三維建模和可視化表達，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于實景三維建模領域，特別涉及一種基于大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法及系統。

背景技術

室內是人類生活、娛樂、學習的重要場所。如何快速的對室內場景進行三維建模己成為當前研究的熱點問題。到目前為止，人們正在通過各種各樣的途徑進行室內場景建模，而且也取得了頗多進展。

目前室內場景建模有三種方法。一是利用CAD、3ds max等三維軟件建立三維模型。利用一些基本的幾何元素，通過一系列的操作建立三維模型。這種幾何交互建模通常是利用室內施工圖、CAD等提供的數據和高度輔助數據來還原室內模型。該方法成本低，技術成熟，應用廣泛。然而，由于室內場景的形狀和結構不同，用交互式的方法實現室內場景的重建非常耗時，對操作者的專業技能要求很高。另一種方法是通過儀器設備獲取三維數據，可分為光學測量、超聲波測量、電磁測量等，其中光學測量是應用最廣泛的方法。例如，通過激光掃描儀直接獲取室內場景各采樣點的三維空間坐標和顏色信息。這種方法已經取得了很多研究成果。然而，由于數據采集成本高，使用條件苛刻，這種方法不能很快地被公眾接受和使用。第三種方法是基于圖像的建模方法。采用普通數碼相機作為圖像采集設備，直接從圖像中重建出真實性高的模型。由于其成本低、效率高、勞動強度低等優點，它已成為一種吸引眾多領域日益關注和采用的幾何信息分析提取和模型制作的有力工具，尤其是地面近景圖像，能夠反映建筑物表面的幾何細節且具有逼真的紋理信息，是當前攝影測量、計算機視覺領域的研究熱點。基于圖像的建模技術是基于數字攝影測量、計算機圖形學和計算機視覺的相關知識，根據攝像機透視成像原理，通過對圖像的分析和處理，得到所需的攝像機參數，從而可以從單幅圖像或多幅圖像中恢復物體的三維模型。雖然這種方法有其自身的優點，但在便捷性方面仍有一些地方需要改進。原因如下：

基于圖像進行建模需要具備相當的專業知識，并且計算量大，需要使用專業計算軟件，難以實現大眾化，普通群眾要想對室內進行建模還是需要向相關機構或專業人員尋求幫助，成本較高。

同時基于圖像的建模方法對影像有一定要求，例如清晰度、覆蓋度和重疊度等，這意味著需要拍攝大量照片才能夠篩選出滿足建模條件的影像，需要指派專業人員到現場進行數據采集。

發明內容

本項目提供了一種基于大眾自拍全景數據建立房屋實景三維方案，實現大眾自主、快速構建房屋的實景三維模型，實現對房屋的低成本、高效便捷的三維可視化數字表達。

為實現上述目的，本發明提供一種利用大眾自拍全景數據建立房屋實景三維的方法，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；