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专利号: 2019110246763
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于全景图的室内三维重建方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:S1:线段检测:检测图像中的轮廓线段;

S2:线段分组:对图像进行消失点检测,即场景中笛卡尔坐标系三个坐标轴的方向,把线段分组三个方向的线段集合;

S3:交点检测:构建无向图,通过约束条件判断真假交点,通过最小生成树来确定坐标的递推顺序;

S4:坐标提升:实现像素坐标系到球坐标系,再到三维空间坐标系的转换;

在获取图像中线段时,获取线段的相关信息,包括线段的起点终点和角度;然后通过霍夫变换来获取消失点方向,三个消失点方向两两正交,并且霍夫投票的投票分数最高的三个方向为三个消失点方向;当空间中线段l投影到球形图像时,在球面上以大圆的形式呈现;c为线段l所在的大圆,n为l所在大圆的单位法向量,同时线段l对应的消失点方向与平面法向量垂直;每条线段对应唯一的大圆,有唯一对应的大圆法向量n,通过n来标识线段的方向。

2.根据权利要求1所述的基于全景图的室内三维重建方法,其特征在于:所述S1具体为:利用LSD算法获取全景图像中的线段,通过对图像局部分析,得出直线的像素点集,以便后续数据处理。

3.根据权利要求1所述的基于全景图的室内三维重建方法,其特征在于:所述S4具体为:S41:全景几何

从二维图像坐标,提升到三维空间坐标,就是实现图像坐标、相机坐标系以及世界坐标系之间的转换;2D图像坐标点pi转换与3D坐标点Pi的转换公式为:‑1 ‑1

Pi=λiR K pi

其中λi是目标像素点距离坐标原点的距离,R为相机坐标与世界坐标的旋转矩阵,K为相‑1 ‑1机内部参数矩阵,di=R K pi则是像素点在世界坐标系下的方向;在假定相机参数已知的情况下,通过相机标定方法能获取旋转矩阵;在获取深度信息方面,基于几何的单幅图像重建往往是通过消失点来计算的,在确定线段方向后,通过最小二乘法来解算消失点获取图像中点、线段的深度信息;

全景图像包含水平方向360°,垂直方向180°的视场,图像的像素为W×H,其中W=2H;全景图像中,像素与角度呈一一对应的关系,其对应关系为W/2π;图像坐标与全景坐标的转换公式为:θx=2πx/W

θy=πy/H

在确定图像中线段、像素块的方向属性后,能通过全景图像的这一几何特性来进行场景中的空间重建;条件为:(1)图像中物体、场景满足于曼哈顿世界约束;

(2)拍摄的相机高度已知;

全景图像下,像素坐标pi=(x,y)转换为3D空间坐标Pi=(X,Y,Z)的转换公式为:h

r=c|cotθy|

h

c为相机拍摄视点距离地面的高度,r为目标像素点在世界坐标系下,距离视点的水平h距离;当在确定相机的高度c时,计算出图像中相应像素点的三维空间坐标;

S42:场景重建

利用全景几何,计算全景图像中的各线段的三维空间坐标。