[发明专利]利用大众自拍全景数据建立房屋实景三维的方法及系统

权利要求书

1.一种利用大众自拍全景数据建立房屋实景三维的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，接收大众自主拍摄上传的房屋360度全景数据；

步骤2，利用房屋360度全景数据生成房屋三维颜色点云，实现方式包括以下子步骤，步骤2.1，将360度全景视频流抽帧，建立序列360度全景影像集；

步骤2.2，将360度全景影像多视投影校正，得到序列多视影像，实现方式如下，

首先，采用等矩形投影球形全景模型，将原始输入的360度全景影像转换至三维全景球空间；所述等矩形投影球形全景模型，是对全景影像三维球面模型和二维平面转换，建立三维球面、球面纹理和二维全景平面之间的转换关系；

其次，通过一个边长与全景球直径相等的正方形包围全景球，将球面上的点映射到对应的立方体表面，得到6幅多视影像；

再次，将正方体旋转45°，将球面上的点再次映射到对应的立方体表面，得到另外6幅多视影像；

最后，从12幅多视影像中选取水平方向不少于6张、垂直方向不少于2张影像构成房屋序列多视影像；

步骤2.3，然后进行房屋序列多视影像匹配和SFM重建，生成三维稀疏点云；

步骤2.4，根据三维稀疏点云，采用PMVS生成房屋稠密三维点云；基于房屋稠密三维点云，生成房屋不规则三角网Mesh；搜索对应的多视影像中确定最合适的纹理块，映射到Mesh面片上，得到房屋具有真实感纹理的三维模型，包括房屋三维颜色点云及基于颜色点云构建的表面网格模型；

步骤3，房屋颜色点云规整化处理，进行墙面选择；

步骤4，基于房屋点云提取房屋平面图，包括以下子步骤，

步骤4.1，将点云垂直投影到水平面上，根据投影点密度进行直线拟合；

步骤4.2，利用拟合的直线进行区域划分，得到投影到2D平面的矢量线图层；

步骤4.3，利用步骤4.2中生成的矢量房间平面图数据，使用高度直方图法，从点云中获取每个房间的地板和天花板高程信息，高程直方图的点云数目呈现为两个峰值，这两个高程值分别作为房间的地板和天花板的高程；利用Delaunay三角化方法将每个房间的天花板、墙面和地板多边形三角化，构建最终的房间三维模型；构建的房间三维模型以矢量Mesh网格形式输出；

步骤5，房屋360全景、平面图和三维模型关联展示。

2.根据权利要求1所述的一种利用大众自拍全景数据建立房屋实景三维的方法，其特征在于：步骤1中，所述的房屋360度全景数据，获取方式为，利用智能移动设备的全景摄像功能或全景摄像机对房屋进行360度全景影像数据采集。

3.根据权利要求2所述的一种利用大众自拍全景数据建立房屋实景三维的方法，其特征在于：所述智能移动设备或全景相机的分辨率不低于4K，采用全景镜头；采用手持的方式对房屋进行拍摄，要求尽可能稳定，影像覆盖范围尽可能全面；全景视频采集帧率不低于25frame/second。

4.根据权利要求1所述的一种利用大众自拍全景数据建立房屋实景三维的方法，其特征在于：步骤2.1中，全景视频抽帧的间隔针对拍摄的稳定性设置，实现如下，

在视频较稳定时，设置5帧/秒的间隔抽取视频帧；

当拍摄过程有较大抖动时，设置3帧/秒的间隔抽取视频帧。

5.根据权利要求1所述的一种利用大众自拍全景数据建立房屋实景三维的方法，其特征在于：步骤2.2中所述等矩形投影球形全景模型的关系式如下，

式中，为原始全景影像中像点坐标，为对应点在三维全景球中的坐标，w为原始全景影像长度，h为原始全景影像宽度，θ_q为球坐标系中天顶角，为球坐标系中方位角。

6.根据权利要求1所述的一种利用大众自拍全景数据建立房屋实景三维的方法，其特征在于：步骤4.3中，基于管道稠密三维点云，按照泊松重建算法，生成管道不规则三角网Mesh。