CN107798720A - 一种地图绘制方法及其装置、移动终端 - Google Patents

一种地图绘制方法及其装置、移动终端 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种地图绘制方法及其装置、移动终端，通过将目标区域划分为若干个小区域，并采集各小域区域不同角度的视频图像，通过对小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得小区域中的目标对象的三维信息，根据三维信息绘制出三维地图；通过获取不同角度的视频图像进行比较来绘制地图，极大程度方便并缩小工作人员对室内地图绘制的工作量，同时减低了绘制室内地图的成本，提高了绘制速度，并且采用本发明实施例的方法，对时间和操作人员的专业背景都没有特定要求，便于更广泛的使用。

Description

一种地图绘制方法及其装置、移动终端
技术领域
本发明涉及三维地图绘制技术领域，尤其是一种地图绘制方法及其装置、移动终端。
背景技术
对于室外的GPS导航的使用，其随着智能手机的普及也得到了越来越广泛的使用，但是，室内导航却由于GPS卫星信号和室内地图之间没有得到很好的融合使用，而没有得到较好的普及使用。
对于GPS卫星信号与室内地图没能很好的融合，是因为大部分的室内场所并没有提供室内地图，而目前绘制室内地图需要地理测绘以及相关的专业人员进行操作才能实现，但是，对于通过人工绘制，3至5个专业且熟练的制图人员，在两天内只能完成十万平米商业广场的室内地图制作，其制作成本极高高，速度也极慢，这些都极大的限制了室内地图的产能，从而限制了GPS卫星信号与室内地图之间的融合使用，进一步地限制了室内导航的应用，减低了大家的生活体验。
发明内容
本发明实施例提供的地图绘制方法及其装置、移动终端，以解决采用现有的室内地图绘制方法进行室内地图绘制时，其制作成本极高，速度也慢，浪费大量的人力资源的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种地图绘制方法，包括：
将待绘制的目标区域划分为若干个小区域；
对所述小区域采集不同角度的视频图像；
通过对所述小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得所述小区域中的目标对象的三维信息；
根据获得的所有目标对象的三维信息生成所述目标区域的三维地图。
本发明实施例还提供一种地图绘制装置，包括：切分模块、采集模块、处理模块和地图绘制模块；
所述切分模块用于将待绘制的目标区域划分为若干个小区域；
所述采集模块用于对所述小区域采集不同角度的视频图像；
所述处理模块用于通过对所述小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得所述小区域中的目标对象的三维信息；
所述地图绘制模块用于根据获得的所有目标对象的三维信息生成所述目标区域的三维地图。
本发明实施例还提供一种移动终端，包括：双目摄像头、存储器和地图绘制装置；所述地图绘制装置控制所述双目摄像头获取目标区域中的各小区域不同角度的视频图像，所述地图绘制装置对所述不同角度视频图像进行处理，得到目标对象的三维信息，根据所述单三维信息绘制所述目标区域的三维地图；所述存储器用于存储所述视频图像以及所述目标对象的三维信息。
本发明实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行前述的地图绘制方法。
本发明的有益效果是：
根据本发明实施例提供的地图绘制方法、装置、移动终端以及计算机存储介质，该方法主要包括将待绘制的目标区域划分为若干个小区域，对所述小区域采集不同角度的视频图像，通过对所述小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得所述小区域中的目标对象的三维信息，最后根据该三维信息生成该目标区域的三维地图；通过从不同角度去拍摄获取具有相同的目标对象的目标区域视频图像进行相互比较获得三维信息，实现了自动计算目标对象在目标区域中的三维信息，提高了绘制地图的效率；进一步地，通过本发明实施提供的方法绘制地图，可以减少人力资源的使用，对使用者没有任何要求，便于广泛的使用，与现有技术相比，其绘制的成本低、速度快。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的地图绘制方法的流程图；
图2为本发明第一实施例提供的目标对象识别处理的流程图
图3为本发明第一实施例提供的双摄像头三角测量法的原理图
图4为本发明第一实施例提供的地图绘制方法的另一种流程图；
图5为本发明第二实施例提供的地图绘制装置的结构示意图；
图6为本发明第三实施例提供的移动终端的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明实施例作进一步详细说明。
第一实施例：
为了提高绘制地图的效率，尤其是室内地图的绘制，现有的室内地图绘制，必须要通过人工或者设置大量的测量装置才能实现绘制，这样的绘制方式非常不方便，且成本压非常的高，为了解决上述的问题，本发明实施例提供了一种地图绘制方法，通过利用双目摄像头获取多张不同角度的目标区域的视频图像,综合利用目前相关视觉技术计算得出目标区域中的目标对象的三维信息，从而实现室内地图的快速绘制。
请参见图1，图1为本发明实施例提供的地图绘制方法，本实施例提供的地图绘制方法的处理步骤具体如下：
S100，将待绘制的目标区域划分为若干个小区域，具体的，在目标区域中设置若干个绘测拍摄点，根据每个绘测拍摄点将目标环境划分为若干个小区域。
S101，获取目标区域的至少两张视频图像。
在获取到的所有视频图像中的至少存在一张视频图像与其他视频图像不相同，这里的不相同指的是在采集视频图像时的拍摄角度不相同，同时，其互为不同的视频图像中至少存在一个相同的目标对象，也即是说，在获取视频图像过程中，对同一个目标对象进行不同角度的拍摄，得到多个目标对象的视频图像。
在本实施例中，获取到的目标区域的视频图像可以是目标区域的局部视频图像，也可以是目标区域的全景视频图像；在该步骤中，具体是通过双目摄像头对目标区域的周围信息进行拍摄，利用该双目摄像头可以进行水平方向的360度视频图像采集，还可以从其他方向对该目标区域采集，实现多个不同角度的拍摄。
在本实施例中，在步骤S101之后，还包括：根据预先设置好的多目标识别算法对视频图像进行识别处理，将视频图像中的所有目标对象识别出来，并且进行相应的标注处理，这里的目标对象可以理解为目标区域(如建筑物的室内)的承重柱、水管、砸门、柜子、楼梯等等的物体；其多目标识别算法具体可以是高斯混合模型或Code Book算法。
在本实施例中，终端设备在获取到目标区域的图像或者视频后，将视频图像中的所有目标对象识别出来的处理过程如图2所示：
S201，获取视频图像中的一帧图像并基于该视频图像构建目标对象背景模型；
S202，从所述的目标对象背景模型中提取目标区域中的目标对象；
S203，记录目标对象背景模型中各目标对象的位置并提取各目标对象的特征作为目标对象检测结果；
S204，采用已训练好的目标对象分类器对所述的目标对象检测结果进行识别；
S205，判断是否需要继续检测和识别视频图像中的其他目标对象，如果是,则继续步骤S206，如果否,则结束退出；
S206，预测目标对象背景模型的下一帧图像的目标对象位置并与该下一帧图像的对应位置进行目标对象匹配；
S207，使用原目标对象背景模型的下一帧图像更新所述的目标对象背景模型，然后继续步骤S203。
S102，通过对小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得小区域中的目标对象的三维信息，该三维信息包括目标对象在目标区域中的三维位置信息和目标对象的大小比例。
在本实施例中，通过双目摄像头对在不同角度拍摄到的视频图像的目标对象进行比较，根据比较的结果提取出不同角度拍摄的视频图像中相同的目标对象；在获得相同的目标对象后，根据三角测量原理计算互为不同的视频图像之间的相同的目标图像的位置偏差；根据该位置偏差计算出目标对象在目标区域中的三维位置信息。
在本实施例中，所述三角测量原理，指的是通过两个摄像头获取到的图片与目标对象构成一个三角形，根据已知两摄像头之间的位置关系，便可测量出两摄像头公共视场内物体的三维信息。通过三角测量法测量目标对象的三维位置信息，其测量原理如图3所示，通过手机终端上的两个摄像头分别对目标对象P进行拍摄或者观看，使得拍摄到的图像中带有目标对象P，并且目标对象在两图像中的坐标分别为P左＝(X左，Y左)，P右＝(X右，Y右)，然后测量手机终端上两个摄像头之间的距离，即是基线距B进行计算。
假设两摄像头在同一平面上，则目标对象P的图像坐标的Y坐标相同，即是Y左＝Y右＝Y，具体计算如下：
其中，fu为左摄像头的焦距，fv为右摄像头的焦距，f为理想系统的焦距。
则位置偏差为：
Disparity＝|X左-X右|＝X左-X右
由Disparity可得到目标对象P的空间三维坐标：
在本实施例中，该三维信息还包括目标对象的大小比例，在计算出三维位置信息后，根据目标对象在各视频图像中占用的像素比例，计算得到目标对象在目标区域中的大小比例。
S103，根据获得的所有目标对象的三维信息生成目标区域的三维地图。
具体的，生成目标区域的三维地图根据像素比例以及三维位置信息绘制目标区域的三维地图。
在本实施例中，用于获取目标区域的双目摄像头可以是设置于目标区域中的监控系统的摄像头，也可以是用户是使用的智能手机终端上的双目摄像头，下面以智能手机为例说明，基于双目摄像头实现室内地图绘制的处理过程。
如图4所示，为本实施例提供的地图绘制方法的另一种流程图，其处理步骤具体如下：
S400，设置绘制室内地图的绘制起点，开启手机的双目摄像头，该双目摄像头的设置位于手机的同一侧，且软硬件的配置均相同，通过手机提供的双目摄像头进行室内地图绘制将极大程度方便并缩小室内地图绘制的工作量，也将推动室内导航的应用，提升大家生活体验。
S401，拍摄室内环境的视频图像，所述视频图像包括至少两张，且该至少两张图像中存在至少一张视频图像的拍摄角度与其他视频图像的不相同。
在本实施例中，通过手机上的双目摄像头采集室内的不同角度的视频图像，并将采集到的所有视频图像进行合并处理，得到室内的全景视频图像，同样，该全景视频图像也包括至少两张，分别对应于双目摄像头中的两个摄像头。
S402，对获取到的所有视频图像进行目标对象的识别。
具体的，通过多目标识别技术识别每个视频图像中的目标对象，该目标对象包括室内环境的背景和室内目标，具体为承重柱、水管、门、楼梯等等室内的所有摆设物品。
在本实施例中，在识别出目标对象后，还包括对目标对象进行标注，其中相同的目标对象，其标注采用相同的标注，方便双目摄像头进行比较时，可直接对标注进行识别比较即可。
S403，通过双目摄像头对在不同角度拍摄到的视频图像的目标对象进行比较，获取目标对象的三维信息。
在本实施例中，通过双目摄像头比较的视频图像指的是对手机上的设置在统一侧上的两个摄像头采集到的视频图像进行比较，根据比较的结果获取两摄像头采集到的视频图像中的相同的目标对象。
在获取实时目标对象的三维信息具体是通过三角测量原理计算得到，计算各目标图像像素间的位置偏差，以获取室内空间和物体的三维信息。
S404，根据三维信息绘制三维地图。
在本实施例中，通过步骤S403计算得到的目标对象的三维信息是相对于手机双目摄像头拍摄点的位置坐标的三维信息。
在本实施例中，为了能更准确地绘制出室内的地图，用户通过控制手机双目摄像头在不同的位置上采集不同角度的视频图像，并重复步骤S400至S403的操作，得到目标对象的三维信息，然后对三维信息求平均值。
本发明实施例提供的地图绘制方法，通过获取目标区域的不同角度的视频图像，提取视频图像中的目标对象，比较不同角度的视频图像中的目标对象，得到目标对象在视频图像中的三维位置，根据三维信息绘制出三维地图，具体的是通过双目摄像头来获取比较得到，极大程度方便并缩小工作人员对室内地图绘制的工作量。
进一步的，在本实施例中是通过手机上的双目摄像头来实现视频图像的采集以及通过对比得到目标对象三维信息，实现了通过手机单一的工具就能对室内的地图进行绘制，从而减低了绘制室内地图的成本，提高了绘制速度，并且采用本发明实施例的方法，对时间和操作人员的专业背景都没有特定要求，便于更广泛的使用。
第二实施例：
请参见图5，图5位本发明实施例提供的地图绘制装置的结构示意图。
本实施例提供的地图绘制装置5包括切分模块51、采集模块52、处理模块33和地图绘制模块53，其中：
切分模块51用于将待绘制的目标区域划分为若干个小区域。
采集模块52用于对所述小区域采集不同角度的视频图像。
在本实施例中，采集模块52具体是通过控制双目摄像头在目标区域中不同的角度上拍摄视频图像，该双目摄像头中的每个摄像头分别获取至少一张不同角度的视频图像，在双目摄像头获取到的视频图像中存在至少一张拍摄角度与其他视频图像不同的视频图像，且互为不同的视频图像中存在至少一个相同的目标对象。
在本实施例提供的地图绘制装置5中，还包括目标识别模块用于根据预设的多目标识别算法提取所述不同角度的视频图像中的所有目标对象，并对所述目标对象进行标注。
在本实施例中，根据预设的多目标识别算法对采集模块51发送过来的视频图像进行目标对象识别处理，提取出视频图像中的目标对象，并在对应的视频图像中进行标注。
具体的，在本实施例中，实时多目标识别算法具体可以是高斯混合模型或CodeBook算法。
处理模块53用于通过对所述小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得小区域中的目标对象的三维信息。
在本实施例中，处理模块53对目标对象进行比较获得目标对象的三维信息具体是通过双目摄像头根据三角测量原理计算互为不同的视频图像之间的相同的目标图像的位置偏差；根据位置偏差计算目标对象在目标区域中的三维位置信息。
在本实施例中，处理模块53还包括计算目标对象在视频图像中占用的像素比例。
地图绘制模块54用于根据处理模块53获得的所有目标对象的三维信息生成目标区域的三维地图，具体的是根据像素比例以及三维位置信息绘制目标区域的三维地图。
在本实施例中，该三维信息包括目标区域的三维位置信息和目标对象的大小比例，根据这两个信息绘制地图，使得绘制出的地图与室内的实际结构更加接近。
在本实施例中，对于上述提供的模块所实现的功能均可以通过处理器来实现，具体的是，在装置上的存储器中存储用于实现地图绘制功能的程序代码，在进行地图绘制时，处理器从存储器中读取对应的程序代码，通过执行该程序代码即可实现对室内环境的采集，以及计算室内的目标对象的三维坐标信息，从而根据三维坐标信息进行地图的绘制。
第三实施例：
请参见图6，图6为本发明实施例提供的移动终端的结构示意图。
本实施例提供的移动终端6包括地图绘制装置5、双目摄像头61和存储器62，其中：
双目摄像头61用于获取目标区域的视频图像，并发送至地图绘制装置6。
地图绘制装置5用于控制双目摄像头61获取目标区域中的各小区域不同角度的视频图像。
地图绘制装置5接收双目摄像头61发送过来的不同角度的视频图像，通过对所述不同角度的视频图像进行比较计算，获得所述小区域中的目标对象的三维信息，根据获得的所有目标对象的三维信息生成目标区域的三维地图。
存储器62用于存储视频图像以及所述目标对象的三维信息。
在本实施例中，所述至少两张视频图像中存在至少一张拍摄角度与其他视频图像不同的视频图像，且互为不同的视频图像中存在至少一个相同的目标对象。
在本实施例重，地图绘制装置5通过双目摄像头61对在不同角度拍摄到的视频图像的目标对象进行比较，根据比较的结果提取出不同角度拍摄的视频图像中相同的目标对象；在获得相同的目标对象后，根据三角测量原理计算互为不同的视频图像之间的相同的目标图像的位置偏差；根据该位置偏差计算出目标对象在目标区域中的三维位置信息。
所述地图绘制装置5还用于计算目标对象在视频图像中占用的像素比例，然后根据像素比例以及三维位置信息绘制目标区域的三维地图。
在本实施例中，所述地图绘制装置5所实现的功能具体还可以通过移动终端的处理器来实现，优选的，通过在存储器中设置实现该功能的程序，处理器从存储器汇总读取该程序并执行即可实现。
综上所述，本发明实施例提供的地图绘制方法及其装置、移动终端，通过手机的双目摄像头采集目标区域中的视频图像，并且是从多个角度来采集，然后将不同角度采集到的视频图像的目标对象进行比较，获得目标对象的三维信息，最后根据三维信息绘制目标区域的三维地图，实现了通过手机上的双目摄像头进行地图绘制，极大程度方便并缩小工作人员地图绘制的工作量，也将推动室内导航的应用，提升大家生活体验。
进一步的，通过本实施例提供的地图绘制方法进行地图的绘制，由于其仅需要一个带有双目摄像头的终端即可实现，大大降低了室内地图绘制的成本低，提高了绘制速度，而且对时间和使用人员的专业背景都没有特定要求，其使用起来更加方便。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在计算机存储介质(ROM/RAM、磁碟、光盘)中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。所以，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明实施例所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种地图绘制方法，其特征在于，包括：
将待绘制的目标区域划分为若干个小区域；
对所述小区域采集不同角度的视频图像；
通过对所述小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得所述小区域中的目标对象的三维信息；
根据获得的所有目标对象的三维信息生成所述目标区域的三维地图。
2.根据权利要求1所述的地图绘制方法，其特征在于，对所述小区域采集不同角度的视频图像包括：通过双目摄像头获取所述小区域不同角度的视频图像，所述不同角度的视频图像包括至少一个相同的目标对象。
3.根据权利要求2所述的地图绘制方法，其特征在于，在对所述小区域采集不同角度的视频图像之后，还包括：
根据预设的多目标识别算法提取所述不同角度的视频图像中的所有目标对象，并对所述目标对象进行标注。
4.根据权利要求1至3任一项所述的地图绘制方法，其特征在于，所述通过对所述小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得所述小区域中的目标对象的三维信息包括：
通过双目摄像头对所述不同角度的视频图像中的目标对象进行相互比较，提取视频图像之间相同的目标对象；
根据三角测量原理计算互为不同的视频图像之间的相同的目标图像的位置偏差；
根据所述位置偏差计算所述目标对象在所述目标区域中的三维位置信息。
5.根据权利要求5所述的地图绘制方法，其特征在于，还包括：
计算所述目标对象在所述视频图像中占用的像素比例；根据所述像素比例以及三维位置信息绘制所述目标区域的三维地图。
6.一种地图绘制装置，其特征在于，包括：切分模块、采集模块、处理模块和地图绘制模块；
所述切分模块用于将待绘制的目标区域划分为若干个小区域；
所述采集模块用于对所述小区域采集不同角度的视频图像；
所述处理模块用于通过对所述小区域不同角度的视频图像进行比较计算，获得所述小区域中的目标对象的三维信息；
所述地图绘制模块用于根据获得的所有目标对象的三维信息生成所述目标区域的三维地图。
7.根据权利要求6所述的地图绘制装置，其特征在于，所述采集模块通过双目摄像头获取所述小区域不同角度的视频图像，所述不同角度的视频图像包括至少一个相同的目标对象。
8.根据权利要求7所述的地图绘制装置，其特征在于，还包括目标识别模块，用于根据预设的多目标识别算法提取所述不同角度的视频图像中的所有目标对象，并对所述目标对象进行标注。
9.根据权利要求6至8任一项所述的地图绘制装置，其特征在于，所述处理模块用于通过双目摄像头对所述不同角度的视频图像中的目标对象进行相互比较，提取视频图像之间相同的目标对象；根据三角测量原理计算互为不同的视频图像之间的相同的目标图像的位置偏差；根据所述位置偏差计算所述目标对象在所述目标区域中的三维位置信息。
10.根据权利要求9所述的地图绘制装置，其特征在于，所述处理模块还用于计算所述目标对象在所述视频图像中占用的像素比例；所述地图绘制模块根据所述像素比例以及三维位置信息绘制所述目标区域的三维地图。
11.一种移动终端，包括：双目摄像头、存储器和如权利要求6至10任一项所述的地图绘制装置；所述地图绘制装置控制所述双目摄像头获取目标区域中的各小区域不同角度的视频图像，所述地图绘制装置对所述不同角度的视频图像进行处理，得到目标对象的三维信息，根据所述单三维信息绘制所述目标区域的三维地图；所述存储器用于存储所述视频图像以及所述目标对象的三维信息。
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