一种基于室内全景图像与BIM自动匹配的方法与流程

一种基于室内全景图像与bim自动匹配的方法
技术领域
1.本发明涉及图片处理技术领域，具体地说，涉及一种基于室内全景图像与bim自动匹配的方法。


背景技术：

2.近来来，随着全景相机在vr看房中的流行，建筑工地也开始使用全景相机对室内机电安装采集图像，并进行进度评估。此外，随着bim的不断应用，如何将bim的设计与施工现场，特别是室内机电安装的真实图像信息融合起来，实现对进度和质量的把握，成为研究热点，虽然出现了各种自动配准叠加方法，但方法较为复杂，不能满足现场应用要求。
3.在采用全景相机采集室内图像时，需要知晓的一个重要的定位参数即为拍摄点的空间坐标，但采集过程中由于室内无gps定位信号，且现场无其他未通电，无法布设基站导致无法使用蓝牙、uwb等定位，惯导等自主定位方法精度不高，基于全景图像的slam定位对硬件运算速度要求很高，因此室内定位成为难题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种基于室内全景图像与bim自动匹配的方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
5.根据本发明的一种基于室内全景图像与bim自动匹配的方法，其包括如下步骤：
6.步骤sa、获取拍摄区域的全景图片；
7.步骤sb、获取全景图片的拍摄点的平面坐标(x0，y0)；
8.步骤sc、全景图片的拍摄点的空间坐标(x0，y0，z0)；
9.步骤sd、获取全景图片与bim模型的水平缩放系数k1及竖直缩放系数k2；
10.步骤se、基于拍摄点的空间坐标(x0，y0，z0)、全景图片的初始拍摄视角、水平缩放系数k1及竖直缩放系数k2将全景图片与bim模型进行匹配。
11.通过上述，能够较佳地实现全景图片与bim模型的匹配。
12.作为优选，步骤sa及步骤sb具体包括如下步骤，
13.步骤s1、在拍摄区域内建立多个基准点并获取每个基准点的平面坐标；
14.该步骤中，基准点hi的坐标为(xi，yi)，i＝1，2，...，n；n为所述多个基准点的总数，基准点hi为第i个基准点；
15.步骤s2、基于全景相机获取拍摄区域的全景图片，并获取每个基准点在全景图片中的像素坐标；对于基准点hi，其在全景图片中的像素坐标为(ui，vi)；
16.该步骤中，所述多个基准点在全景图片的长度方向上阵列；
17.步骤s3、获取每个基准点hi在全景图片中的视角θi，u为全景图片在长度方向上的像素大小；
18.步骤s4、基于每个基准点的平面坐标及在全景图片中的视角，获取拍摄点的平面坐标(x0，y0)。
19.通过上述步骤s1-s4，能够较佳地借助拍摄现场的固定参照物作为基准点实现拍摄点的平面坐标的获取，故而能够较佳地实现全景图像的定位。
20.作为优选，步骤s4具体包括如下步骤，
21.步骤s41、自所述多个基准点中选取2个不同的基准点进行组合，根据所有不同的组合获取拍摄点的初步平面坐标集合p，
22.p＝{(xj，yj)|j＝1，2，...，m}；
23.其中，m＝n(n-1)/2；
24.其中，对于基准点h
α
和基准点h
β
的组合，
[0025][0026][0027]
其中，α∈i，β∈i，α≠β；
[0028]
步骤s42、依据如下公式获取拍摄点的平面坐标(x0，y0)，
[0029][0030][0031]
通过上述步骤s41-s42，能够较佳地基于已知的基准点坐标对拍摄点的坐标进行计算，故而能够较佳地实现拍摄点的平面坐标的获取。
[0032]
作为优选，步骤sc具体包括如下步骤，
[0033]
步骤s5、获取拍摄点的高度z0；
[0034]
步骤s6、获取拍摄点的空间坐标(x0，y0，z0)。
[0035]
故而能够较佳地获取拍摄点的空间坐标。
[0036]
作为优选，步骤s5中，z0通过气压计读取。故而能够较佳地通过全景相机自带的气压计获取拍摄点的高度数据。
[0037]
作为优选，步骤s5中，z0通过楼层高度计算获取。故而能够较佳地依据拍摄地点所在的楼层位置对拍摄点的高度数据进行计算。
附图说明
[0038]
图1为实施例1中的全景图片的极坐标下的示意图；
[0039]
图2为实施例1中的全景图片的平面坐标下的示意图。
具体实施方式
[0040]
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
[0041]
实施例1
[0042]
结合图1所示，本实施例提供了一种建筑工地用全景相机室内自主定位的方法，其包括如下步骤：
[0043]
步骤s1、在拍摄区域内建立多个基准点并获取每个基准点的平面坐标；
[0044]
该步骤中，基准点hi的坐标为(xi，yi)，i＝1，2，...，n；n为所述多个基准点的总数，基准点hi为第i个基准点；
[0045]
步骤s2、基于全景相机获取拍摄区域的全景图片，并获取每个基准点在全景图片中的像素坐标；对于基准点hi，其在全景图片中的像素坐标为(ui，vi)；
[0046]
该步骤中，所述多个基准点在全景图片的长度方向上阵列；
[0047]
步骤s3、获取每个基准点hi在全景图片中的视角θi，u为全景图片在长度方向上的像素大小；
[0048]
步骤s4、基于每个基准点的平面坐标及在全景图片中的视角，获取拍摄点的平面坐标(x0，y0)。
[0049]
通过上述步骤s1-s4，能够较佳地借助拍摄现场的固定参照物作为基准点实现拍摄点的平面坐标的获取，故而能够较佳地实现全景图像的定位。
[0050]
结合图2所示，本实施例的步骤s4具体包括如下步骤，
[0051]
步骤s41、自所述多个基准点中选取2个不同的基准点进行组合，根据所有不同的组合获取拍摄点的初步平面坐标集合p，
[0052]
p＝{(xj，yj)|j＝1，2，...，m}；
[0053]
其中，m＝n(n-1)/2；
[0054]
其中，对于基准点h
α
和基准点h
β
的组合，
[0055][0056][0057]
其中，α∈i，β∈i，α≠β；
[0058]
步骤s42、依据如下公式获取拍摄点的平面坐标(x0，y0)，
[0059][0060][0061]
通过上述步骤s41-s42，能够较佳地基于已知的基准点坐标对拍摄点的坐标进行计算，故而能够较佳地实现拍摄点的平面坐标的获取。
[0062]
本实施例的步骤s2中，基于特征识别算法获取每个基准点在全景图片中的像素坐标。故而能够较佳地实现基准点在全景图片中的自动识别。
[0063]
本实施例中，能够基于图片指纹实现基准点的识别，本实施例中的基准点在选取时，能够选取拍摄区域内所固有的如墙脚、立柱等固定物。该类基准点因具有不动性，故其
图片指纹具有较佳的不变化性。在具体操作时，能够首先获取基准点的rgb图像，之后能够将基准点的rgb图像转化为hsi图像，之后能够将基准点的色调值(h)的不变矩作为图片指纹；故而在全景图片中的识别基准点时，能够首先将全景图片转化为hsi图片，然后匹配基准点的图片指纹，皆可较佳地实现基准点的自动识别。
[0064]
本实施例的步骤s2中，全景图片为rgb图像。故而能够较佳地保留相关特征。
[0065]
本实施例的步骤s2中，步骤s1中，所建立的所述多个基准点的高度相同。故而便于后续对全景图片的校正。
[0066]
可以理解的是，全景相机在拍摄过程中，若其无偏角存在，则所有基准点的像素坐标vi会保持一致；但由于偏角的不可避免的存在，故不同的基准点的像素坐标vi会出现偏差。故在获取全景图像后，能够首先依据如下步骤对全景图像进行校正：
[0067]
步骤(1)计算任意两个基准点件的连线与全景图像的长度方向的夹角c，
[0068][0069]
其中，p∈i，q∈i，p≠q；
[0070]
步骤(2)计算所有夹角c的均值c’；
[0071]
步骤(3)对全景图像中的每个像素点的纵坐标v
l
进行补偿，补偿值后的纵坐标为v
l
(1 tan c’)，横坐标不变。
[0072]
本实施例的方法还包括如下步骤，
[0073]
步骤s5、获取拍摄点的高度z0；
[0074]
步骤s6、获取拍摄点的空间坐标(x0，y0，z0)。
[0075]
本实施例的步骤s5中，z0能够通过例如气压计读取。故而能够较佳地通过全景相机自带的气压计获取拍摄点的高度数据。
[0076]
此外，步骤s5中的z0还能够通过楼层高度计算获取。故而能够较佳地依据拍摄地点所在的楼层位置对拍摄点的高度数据进行计算。此时，z0＝(l
n-1)h h0，ln为楼层数，h为楼层高度，h0为全景相机的拍摄轴线离地高度。
[0077]
通过本实施例中的方法，能够较佳地实现在对建筑物的内部进行全景拍摄时的全景图片的定位，且兼具精度较高、成本较低的优点。
[0078]
实施例2
[0079]
基于实施例1中的方法，本实施例提供了一种基于室内全景图像与bim自动匹配的方法，其包括如下步骤：
[0080]
步骤sa、获取拍摄区域的全景图片；
[0081]
步骤sb、获取全景图片的拍摄点的平面坐标(x0，y0)；
[0082]
步骤sc、全景图片的拍摄点的空间坐标(x0，y0，z0)；
[0083]
步骤sd、获取全景图片与bim模型的水平缩放系数k1及竖直缩放系数k2；
[0084]
步骤se、基于拍摄点的空间坐标(x0，y0，z0)、全景图片的初始拍摄视角、水平缩放系数k1及竖直缩放系数k2将全景图片与bim模型进行匹配。
[0085]
通过上述，能够较佳地实现全景图片与bim模型的匹配。
[0086]
本实施例中，能够基于基准点获取水平缩放系数k1及竖直缩放系数k2，具体为：
[0087]
一、获取基准点的实际长度尺寸la及实际高度尺寸lb；
[0088]
二、获取基准点在全景图像中的像素长度lv和像素宽度lu；
[0089]
三、计算水平缩放系数k1，k1＝lb/lu；
[0090]
四、计算竖直缩放系数k2，k2＝la/lv。
[0091]
在步骤se中，能够基于如下步骤对全景图像进行处理：
[0092]
一、基于实施例1中的步骤(1)-(3)实现对全景图像的校正；
[0093]
二、对校正后的全景图像中的每个像素点的横坐标乘以(k*k1)，对全景图像中的每个像素点的纵坐标乘以(k*k2)，从而获取缩放比例后的全景图像，其中k为bim模型与实际尺寸的比例。
[0094]
通过上述，即可较佳地实现全景图片与bim模型的匹配，可以理解的是，全景图片的初始拍摄视角即为全景相机的初始朝向。
[0095]
本实施例的步骤sa及步骤sb，通过实施例1中的步骤s1-s4实现。
[0096]
本实施例的步骤sc，通过实施例1中的步骤s5及步骤s6实现。
[0097]
通过本实施例中的方法，能够较佳地实现全景图片与bim模型的匹配。
[0098]
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。