室内面积确定方法、装置以及电子设备、存储介质与流程

1.本公开涉及计算机技术领域，尤其涉及一种室内面积确定方法、装置以及电子设备、存储介质。


背景技术：

2.随着技术的进步，获取大量室内场景的三维数据变得日益简单。目前，可以通过全景相机、深度相机、激光雷达等设备获取室内场景的三维点云数据。如何通过点云数据估算出对应的室内场景的面积，是室内场景理解的最基本的问题。现有的室内面积确定方法为：首先通过人工或者半自动的方法建立室内场景的平面户型图，然后计算户型图中每个房间对应的多边形的面积，最后将这些面积相加得到最终的结果。此种方法具有缺点：首先生成户型图需要大量的人力成本以及时间成本，其次生成的户型图可能较为粗糙，与真实场景之间有一定的几何误差。


技术实现要素：

3.为了解决上述技术问题，提出了本公开。本公开的实施例提供了一种室内面积确定方法、装置以及电子设备、存储介质。
4.根据本公开实施例的第一方面，提供一种室内面积确定方法，包括：获取点云采集设备对于目标房间采集的三维点云信息；基于所述三维点云信息进行三维曲面重建，获得与所述目标房间内的地面物品以及未设置所述地面物品的地面相对应的三维模型；构建二维投影面并进行网格离散化处理；其中，所述二维投影面与所述目标房间内的地平面相平行；在所述三维模型的表面上设置采样点，获取所述采样点在所述二维投影面上的投影点；根据预设的网格选取规则并基于所述投影点，在位于所述二维投影面上的网格中选取目标网格；使用预设的边界确定算法确定与所述目标网格相对应的多个平面区域，基于所述多个平面区域确定所述目标房间的室内面积。
5.可选地，所述根据预设的网格选取规则并基于所述投影点，在位于所述二维投影面上的网格中选取目标网格包括：如果位于所述网格中的投影点的数量等于1，则将此网格确定为所述目标网格。
6.可选地，所述在所述三维模型的表面上设置采样点包括：在所述三维模型中确定与所述地面物品以及未设置所述地面物品的地面相对应的表面，使用预设的采样算法在与所述地面物品以及未设置所述地面物品的地面相对应的表面上确定所述采样点。
7.可选地，所述使用预设的边界确定算法确定与所述目标网格相对应的多个平面区域，基于所述多个平面区域确定所述目标房间的室内面积包括：获取所述目标网格的中心点；使用所述边界确定算法并基于全部中心点，获取所述多个平面区域；将所述多个平面区域的面积相加，获取所述室内面积。
8.可选地，所述采样算法包括：monte
‑
carlo采样算法；所述边界确定算法包括：alpha
‑
shape算法。
9.可选地，所述构建二维投影面包括：构建与所述三维模型相对应的包围盒，其中，所述包围盒的底面与所述目标房间内的地平面相平行；将所述底面设置为所述二维投影面。
10.可选地，所述基于所述三维点云信息进行三维曲面重建，获得与所述目标房间内的地面物品以及未设置所述地面物品的地面相对应的三维模型包括：使用预设的曲面重建算法对所述三维点云信息进行三维曲面重建，获得所述三维模型。
11.可选地，所述曲面重建算法包括：泊松表面重建算法。
12.可选地，对所述三维点云信息进行优化处理；其中，所述优化处理包括：去噪和/或点云空洞修补。
13.根据本公开实施例的第二方面，提供一种室内面积确定装置，包括：信息获取模块，用于获取点云采集设备对于目标房间采集的三维点云信息；模型建立模块，用于基于所述三维点云信息进行三维曲面重建，获得与所述目标房间内的地面物品以及未设置所述地面物品的地面相对应的三维模型；投影面构建模块，用于构建二维投影面并进行网格离散化处理；其中，所述二维投影面与所述目标房间内的地平面相平行；投影点处理模块，用于在所述三维模型的表面上设置采样点，获取所述采样点在所述二维投影面上的投影点；网格选取模块，用于根据预设的网格选取规则并基于所述投影点，在位于所述二维投影面上的网格中选取目标网格；面积获取模块，用于使用预设的边界确定算法确定与所述目标网格相对应的多个平面区域，基于所述多个平面区域确定所述目标房间的室内面积。
14.可选地，所述网格选取模块，具体用于如果位于所述网格中的投影点的数量等于1，则将此网格确定为所述目标网格。
15.可选地，所述投影点处理模块，具体用于在所述三维模型中确定与所述地面物品以及未设置所述地面物品的地面相对应的表面，使用预设的采样算法在与所述地面物品以及未设置所述地面物品的地面相对应的表面上确定所述采样点。
16.可选地，所述面积获取模块，用于获取所述目标网格的中心点，使用所述边界确定算法并基于全部中心点，获取所述多个平面区域；将所述多个平面区域的面积相加，获取所述室内面积。
17.可选地，所述采样算法包括：monte
‑
carlo采样算法；所述边界确定算法包括：alpha
‑
shape算法。
18.可选地，所述投影面构建模块，用于构建与所述三维模型相对应的包围盒，其中，所述包围盒的底面与所述目标房间内的地平面相平行；将所述底面设置为所述二维投影面。
19.可选地，所述模型建立模块，用于使用预设的曲面重建算法对所述三维点云信息进行三维曲面重建，获得所述三维模型。
20.可选地，所述曲面重建算法包括：泊松表面重建算法。
21.可选地，所述信息获取模块，还用于对所述三维点云信息进行优化处理；其中，所述优化处理包括：去噪和/或点云空洞修补。
22.根据本公开实施例的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述的方法。
23.根据本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，所述电子设备包括：处理器；
用于存储所述处理器可执行指令的存储器；所述处理器，用于执行上述的方法。
24.基于本公开上述实施例提供的室内面积确定方法、装置以及电子设备、存储介质，基于采集的三维点云信息进行三维曲面重建，获得三维模型；在三维模型的表面上设置采样点，获取采样点在二维投影面上的投影点，基于投影点在位于二维投影面上的网格中选取目标网格；确定与目标网格相对应的多个平面区域并确定目标房间的室内面积；能够自动、精确地计算室内面积，不需要人工参与，降低了人力成本；计算复杂度低，效率高；降低了引入户型图等中间结果带来的误差。
25.下面通过附图和实施例，对本公开的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
26.通过结合附图对本公开实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其他目的、特征以及优势将变得更加明显。附图用来提供对本公开实施例的进一步的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开实施例一起用于解释本公开，并不构成对本公开的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
27.图1为本公开的室内面积确定方法的一个实施例的流程图；
28.图2为本公开的室内面积确定方法的另一个实施例的流程图；
29.图3a至3d为对三维点云信息的处理示意图；
30.图4为本公开的室内面积确定装置的一个实施例的结构示意图；
31.图5是本公开的电子设备的一个实施例的结构图。
具体实施方式
32.下面将参考附图详细地描述根据本公开的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本公开的一部分实施例，而不是本公开的全部实施例，应理解，本公开不受这里描述的示例实施例的限制。
33.应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
34.本领域技术人员可以理解，本公开实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。
35.还应理解，在本公开实施例中，“多个”可以指两个或者两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。
36.还应理解，对于本公开实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。
37.另外，本公开中术语“和/或”，仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本公开中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
38.还应理解，本公开对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。
39.同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际
的比例关系绘制的。
40.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。
41.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
42.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
43.本公开的实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或者专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统或者服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统、大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境等等。
44.终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施。在分布式云计算环境中，任务可以是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
45.申请概述
46.在实现本公开的过程中，发明人发现，在现有的室内面积确定方法中，通过人工或者半自动的方法建立室内场景的平面户型图，计算户型图中每个房间对应的多边形的面积，最后将这些面积相加得到最终的结果；现有的室内面积确定方法需要大量的人力成本以及时间成本，并且计算室内面积的误差较大。
47.本公开提供的室内面积确定方法，基于点云采集设备对于目标房间采集的三维点云信息获得与目标房间内的地面物品以及未设置地面物品的地面相对应的三维模型；构建二维投影面并进行网格离散化处理；在三维模型的表面上设置采样点，获取采样点在二维投影面上的投影点；根据预设的网格选取规则并基于投影点，在位于二维投影面上的网格中选取目标网格；使用预设的边界确定算法确定与目标网格相对应的多个平面区域，基于多个平面区域确定目标房间的室内面积；能够自动、精确地计算室内面积，不需要人工参与，降低了人力成本；计算复杂度低，效率高。
48.示例性方法
49.图1为本公开的室内面积确定方法的一个实施例的流程图，如图1所示的方法包括步骤：s101
‑
s106。下面对各步骤分别进行说明。
50.s101，获取点云采集设备对于目标房间采集的三维点云信息。
51.在一个实施例中，三维点云信息可以为目标房间内的三维结构点云图信息，目标房间包括客厅、卧室、餐厅、厨房、卫生间等。点云采集设备可以为激光雷达、深度相机等，点云采集设备可以以俯视视角，即以向地板进行投影的方向对目标房间进行扫描或拍照。三维点云信息可以为位于全局坐标系下的三维点云信息。
52.s102，基于三维点云信息进行三维曲面重建，获得与目标房间内的地面物品以及未设置地面物品的地面相对应的三维模型。
53.在一个实施例中，目标房间内的地面物品包括地毯等，在未设置地面(地毯等)的地面上可以铺设地砖、地板等。基于三维点云进行建模，生成三维模型，三维模型可以为三角形网格模型、四边形网格模型或五边形网格模型等。
54.s103，构建二维投影面并进行网格离散化处理；其中，二维投影面与目标房间内的地平面相平行。
55.在一个实施例中，二维投影面与三维点云信息的采集方向，即二维投影面与点云采集设备对目标房间进行扫描或拍照的方向相垂直。使用预设大小的网格对二维投影面进行网络离散化处理，使二维投影面由按照平面排列的网格组成。
56.s104，在三维模型的表面上设置采样点，获取采样点在二维投影面上的投影点。
57.s105，根据预设的网格选取规则并基于投影点，在位于二维投影面上的网格中选取目标网格。
58.在一个实施例中，可以采用多种方法在三维模型的表面上设置采样点，将采样点在二维投影面上进行投影，确定采样点在二维投影面上的投影点。可以设置多种网格选取规则并获取位于二维投影面上的网格中的投影点，根据网格选取规则并基于投影点在二维投影面上的网格中选取目标网格。
59.s106，使用预设的边界确定算法确定与目标网格相对应的多个平面区域，基于多个平面区域确定目标房间的室内面积。
60.在一个实施例中，在获取三维点云信息之后，对三维点云信息进行优化处理，优化处理包括去噪、点云空洞修补等处理。可以采用多种去噪、点云空洞修补等处理。例如，去噪处理为对三维点云信息通过滤波消除孤立的噪声点和毛刺，突出点云的特征信息。对于经过滤波去噪后的三维点云信息，确定三维点云信息的内外边缘，确定内边缘为空洞边缘，进行空洞边缘提取。点云空洞修补为在提取的空洞边缘内部，利用局部邻域信息进行空洞修补。
61.在一个实施例中，使用曲面重建算法对三维点云信息进行三维曲面重建，获得三维模型。曲面重建算法包括泊松表面重建算法等，例如，使用现有的泊松表面重建算法对三维点云信息进行三维曲面重建，获得目标室内的地板、家具等的表面，构建三维模型。例如，三维点云信息如图3a所示，利用现有的泊松表面重建算法生成与连续物品外表面对应的三维模型，如图3b所示。
62.在一个实施例中，构建与三维模型相对应的包围盒，包围盒的底面与三维点云信息的采集方向相垂直，将底面设置为二维投影面。例如，计算整个室内场景的包围盒，并在x
‑
y平面(例如，室内三维点云数据的正上方方向为z轴正半轴)将这个包围盒用边长为5cm的网格进行网格离散化处理，包围盒的底面被设置为二维投影面。
63.由于三维点云信息是离散的，因此首先将离散的三维点云转换成连续的三维模型(例如为三角网格模型)。对于二维投影平面使用基于二维网格的离散化方法，使得算法的复杂度不再受输入的三维点云数据个数的影响；使用基于alpha shape的面积计算方法，增加了面积计算结果的精确性。
64.图2为本公开的室内面积确定方法的另一个实施例的流程图，如图2所示的方法包
括步骤：s201
‑
s205。下面对各步骤分别进行说明。
65.s201，在三维模型中确定与地面物品以及未设置地面物品的地面相对应的表面，使用预设的采样算法在与地面物品以及未设置地面物品的地面相对应的表面上确定采样点。
66.s202，如果位于网格中的投影点的数量等于1，则将此网格确定为目标网格。
67.在一个实施例中，采样算法包括monte
‑
carlo采样算法等。例如，将三维模型中的每个地面物品(地毯等)以及未设置地面物品的地面的表面进行monte
‑
carlo采样，获得采样点，并把每个采样点投影到二维x
‑
y平面对应的二维投影面上的网格中，如果该网格中没有其他投影点，即位于此网格中的投影点的数量等于1，则将该网格的状态改为“占用”，此网格为目标网格；如果该网格内有其他的投影点，即位于网格中的投影点的数量大于1，则不进行任何操作，如图3c所示。
68.s203，获取目标网格的中心点。
69.s204，使用边界确定算法并基于全部中心点，获取多个平面区域。
70.s205，将多个平面区域的面积相加，获取室内面积。
71.在一个实施例中，边界确定算法包括alpha
‑
shape算法等，通过alpha
‑
shape算法等计算投影点(目标网格的中心点)对应的alpha
‑
shape，获得平面区域的边界。例如，利用alpha
‑
shape算法计算出所有状态为“占用”的网格中心点对应的alpha shape(例如为三角网格)，并将该二维模型的每个三角网格的面积相加得到最终的室内面积，如图3d所示。
72.示例性装置
73.在一个实施例中，如图4所示，本公开提供一种室内面积确定装置，包括：信息获取模块401、模型建立模块402、投影面构建模块403、投影点处理模块404、网格选取模块405和面积获取模块406。
74.信息获取模块401获取点云采集设备对于目标房间采集的三维点云信息。模型建立模块402基于三维点云信息进行三维曲面重建，获得与目标房间内的地面物品以及未设置地面物品的地面相对应的三维模型。投影面构建模块403构建二维投影面并进行网格离散化处理，二维投影面与目标房间内的地平面相平行。
75.投影点处理模块404在三维模型的表面上设置采样点，获取采样点在二维投影面上的投影点。网格选取模块405根据预设的网格选取规则并基于投影点，在位于二维投影面上的网格中选取目标网格。面积获取模块406使用预设的边界确定算法确定与目标网格相对应的多个平面区域，基于多个平面区域确定目标房间的室内面积。
76.在一个实施例中，信息获取模块401对三维点云信息进行优化处理，优化处理包括去噪和/或点云空洞修补。模型建立模块402使用预设的曲面重建算法对三维点云信息进行三维曲面重建，获得三维模型，曲面重建算法包括泊松表面重建算法等。投影面构建模块403构建与三维模型相对应的包围盒，包围盒的底面与三维点云信息的采集方向相垂直；投影面构建模块403将底面设置为二维投影面。
77.在一个实施例中，投影点处理模块404在三维模型中确定与地面物品以及未设置地面物品的地面相对应的表面，使用预设的采样算法在与地面物品以及未设置地面物品的地面相对应的表面上确定采样点，采样算法包括monte
‑
carlo采样算法等。如果位于网格中的投影点的数量等于1，则网格选取模块405将此网格确定为目标网格。面积获取模块406获
取目标网格的中心点，使用边界确定算法并基于全部中心点，获取多个平面区域，边界确定算法包括alpha
‑
shape算法等。面积获取模块406将多个平面区域的面积相加，获取室内面积。
78.图5是本公开的电子设备的一个实施例的结构图，如图5所示，电子设备51包括一个或多个处理器511和存储器512。
79.处理器511可以是中央处理单元(cpu)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备51中的其他组件以执行期望的功能。
80.存储器512可以包括一个或多个计算机程序产品，计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。易失性存储器，例如，可以包括：随机存取存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。非易失性存储器，例如，可以包括：只读存储器(rom)、硬盘以及闪存等。在计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器511可以运行程序指令，以实现上文的本公开的各个实施例的室内面积确定方法以及/或者其他期望的功能。在计算机可读存储介质中还可以存储诸如输入信号、信号分量、噪声分量等各种内容。
81.在一个示例中，电子设备51还可以包括：输入装置513以及输出装置514等，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构(未示出)互连。此外，该输入设备513还可以包括例如键盘、鼠标等等。该输出装置514可以向外部输出各种信息。该输出设备514可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。
82.当然，为了简化，图5中仅示出了该电子设备51中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备51还可以包括任何其他适当的组件。
83.除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，计算机程序指令在被处理器运行时使得处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的室内面积确定方法中的步骤。
84.计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。
85.此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的室内面积确定方法中的步骤。
86.所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列举)可以包括：具有一个或者多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd
‑
rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。
87.以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势以及效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。
88.上述实施例中的室内面积确定方法、装置以及电子设备、存储介质，基于采集的三维点云信息进行三维曲面重建，获得三维模型；在三维模型的表面上设置采样点，获取采样点在二维投影面上的投影点，基于投影点在位于二维投影面上的网格中选取目标网格；确定与目标网格相对应的多个平面区域并确定目标房间的室内面积；能够自动、精确地计算室内面积，不需要人工参与，降低了人力成本；计算复杂度低，效率高；降低了引入户型图等中间结果带来的误差，有效改善了客户体验。
89.本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
90.本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备以及系统。诸如“包括”、“包含、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。
91.可能以许多方式来实现本公开的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。
92.还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。
93.提供所公开的方面的以上描述，以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改等对于本领域技术人员而言，是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面，而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
94.为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式中。尽管以上已经讨论了多个示例方面以及实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。