CN111177229A - 一种基于图像的室内环境3d动态监测方法 - Google Patents

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沈序
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Abstract

一种基于图像的室内环境3D动态监测方法，目前对于环境空气质量的监测与显示主要依赖于专门的监测仪器，并且对于大型建筑或室内环境没有晚上的监测系统解决方案，普通的2D可视化的数据显示不够直观，无法清除显示数据情况。针对这样的情况，本发明提出一种采用图像分析的方式来监测空气质量情况，建立一套室内环境的3D动态监测方法。通过3D MAX建立建筑模型，再将模型导入Unity 3D引擎中建立3D的虚拟建筑模型，在此基础模型上添加空气质量监测数据，以直观的形式展示了大型建筑室内空气质量环境。

Description

一种基于图像的室内环境3D动态监测方法
技术领域
本发明涉及3D建模与环境监测领域，采用目前比较成熟的3D引擎Unity 3D进行室内环境的建模，并通过图像的方式获取当前环境的空气质量，具体涉及一种基于图像的室内环境3D动态监控方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对于生活环境的追求越来越高。同时，由于工业生产的需求，环境污染问题日益加重。人们对于生活环境的空气质量的关注度愈加重视。
目前对于环境空气质量的监测主要依赖于专门的监测仪器，并且室内的空气质量监测都局限于单个室内的监测与显示，没有应对大型建筑中数量众多的房间建立一个完整的监测系统。用专门监测仪器的方式监测大型建筑的室内空气质量成本巨大。普通2D界面化的数据显示不够直观，无法清楚地显示大型建筑中各房间空气质量的具体情况。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种基于图像的室内环境3D动态监测方法，来解决以上无大型多房间空气质量监测方案、专业监测仪器成本大、监测数据可视化不直观的技术问题。
为实现上述的目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于图像的室内环境3D动态监测方法，包括以下步骤：
步骤1：获取建筑的具体信息，包括建筑结构、建筑的高度、建筑的长度和宽度、建筑的占地面积以及建筑内部构造与设计；
步骤2：建立建筑的虚拟3D模型，利用3D MAX进行建筑的3D还原构建，用于后续的数据展示；
步骤3：将3D MAX创建的建筑模型导入至Unity 3D中，在Unity 3D中重建建筑的3D模型；
步骤4：通过摄像头获取的图像监测空气质量数据；
步骤5：从服务器获取建筑各个位置的空气质量信息，服务器中采用数据库的形式存储建筑的空气质量信息，空气质量信息的获取通过HTTP的形式传输；
步骤6：将空气质量信息与建筑中房间的位置相关联，使得3D模型中的各个房间与获取到的空气质量信息一一对应；
步骤7：在虚拟的3D建筑模型上的相应位置显示空气质量信息，显示方式包括数字显示当前空气质量信息、折线图显示历史空气质量信息；
步骤8：通过判断空气质量信息是否超过阈值，反馈给3D模型；
步骤9：虚拟的3D建筑模型根据空气质量反馈的结果信息实时渲染空气质量信息在3D建筑模型中的效果。
进一步，所述步骤4的过程如下：
步骤4-1：通过监控摄像头获得室内环境图像数据；
步骤4-2：对图像进行归一化处理，将图像统一裁剪为800x600大小；
步骤4-3：将图像分到R、G、B三个空间下；
步骤4-4：取蓝色通道(B通道)下的图像数据；
步骤4-5：设(i，j)是图像中的任意一点，遍历图像中的所有B通道下像素点，利用如下公式求信息熵：
Figure BDA0002312085170000021
其中ENT表示图像的信息熵，p(i,j)表示图像的第i行，第j列的像素点；
步骤4-6：将得到的B通道下图像的信息熵与已知空气质量图像的信息熵对比，映射至空气质量与信息熵的拟合曲线，得到空气质量结果。
本发明的有益效果是：
1.利用图像的方式监测空气质量，方法简单，监测工具方便，不需要用到专门的空气质量监测工具，降低成本；
2.本发明通过3D模型的方式直观地展示了大型建筑中各个位置的空气质量结果，且方便查看，能够较快的给出空气质量预警；
附图说明
图1是3D动态环境监测系统框图；
图2是基于图像的环境空气监测流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参照图1和图2，一种基于图像的室内环境3D动态监测方法，包括以下步骤：
步骤1：获取建筑的具体信息，包括建筑结构、建筑的高度、建筑的长度和宽度、建筑的占地面积以及建筑内部构造与设计；
步骤2：建立建筑的虚拟3D模型，利用3D MAX进行建筑的3D还原构建，用于后续的数据展示；
步骤3：将3D MAX创建的建筑模型导入至Unity 3D中，在Unity 3D中重建建筑的3D模型；
步骤4：通过摄像头获取的图像监测空气质量数据；
步骤4-1：通过监控摄像头获得室内环境图像数据；
步骤4-2：对图像进行归一化处理，将图像统一裁剪为800x600大小；
步骤4-3：将图像分到R、G、B三个空间下；
步骤4-4：取蓝色通道(B通道)下的图像数据；
步骤4-5：设(i，j)是图像中的任意一点，遍历图像中的所有B通道下像素点，利用如下公式求信息熵：
Figure BDA0002312085170000031
其中ENT表示图像的信息熵，p(i,j)表示图像的第i行，第j列的像素点。
步骤4-6：将得到的B通道下图像的信息熵与已知空气质量图像的信息熵对比，映射至空气质量与信息熵的拟合曲线，得到空气质量结果。
步骤5：从服务器获取建筑各个位置的空气质量信息，服务器中采用数据库的形式存储建筑的空气质量信息，空气质量信息的获取通过HTTP的形式传输。
步骤6：将空气质量信息与建筑中房间的位置相关联，使得3D模型中的各个房间与获取到的空气质量信息一一对应；
步骤7：在虚拟的3D建筑模型上的相应位置显示空气质量信息，显示方式包括数字显示当前空气质量信息、折线图显示历史空气质量信息；
步骤8：通过判断空气质量信息是否超过阈值，反馈给3D模型；
步骤9：虚拟的3D建筑模型根据空气质量反馈的结果信息实时渲染空气质量信息在3D建筑模型中的效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种基于图像的室内环境3D动态监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1：获取建筑的具体信息，包括建筑结构、建筑的高度、建筑的长度和宽度、建筑的占地面积以及建筑内部构造与设计；
步骤2：建立建筑的虚拟3D模型，利用3D MAX进行建筑的3D还原构建，用于后续的数据展示；
步骤3：将3D MAX创建的建筑模型导入至Unity 3D中，在Unity 3D中重建建筑的3D模型；
步骤4：通过摄像头获取的图像监测空气质量数据；
步骤5：从服务器获取建筑各个位置的空气质量信息，服务器中采用数据库的形式存储建筑的空气质量信息，空气质量信息的获取通过HTTP的形式传输；
步骤6：将空气质量信息与建筑中房间的位置相关联，使得3D模型中的各个房间与获取到的空气质量信息一一对应；
步骤7：在虚拟的3D建筑模型上的相应位置显示空气质量信息，显示方式包括数字显示当前空气质量信息、折线图显示历史空气质量信息；
步骤8：通过判断空气质量信息是否超过阈值，反馈给3D模型；
步骤9：虚拟的3D建筑模型根据空气质量反馈的结果信息实时渲染空气质量信息在3D建筑模型中的效果。
2.如权利要求1所述的一种基于图像的室内环境3D动态监测方法，其特征在于，所述步骤4的过程如下：
步骤4-1：通过监控摄像头获得室内环境图像数据；
步骤4-2：对图像进行归一化处理，将图像统一裁剪为800x600大小；
步骤4-3：将图像分到R、G、B三个空间下；
步骤4-4：取B通道下的图像数据；
步骤4-5：设(i，j)是图像中的任意一点，遍历图像中的所有B通道下像素点，利用如下公式求信息熵：
Figure FDA0002312085160000011
其中ENT表示图像的信息熵，p(i,j)表示图像的第i行，第j列的像素点；
步骤4-6：将得到的B通道下图像的信息熵与已知空气质量图像的信息熵对比，映射至空气质量与信息熵的拟合曲线，得到空气质量结果。
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MARCO CASAZZA等: ""3D monitoring and modelling of air quality for sustainable urban port planning: Review and perspectives"", 《JOURNAL OF CLEANER PRODUCTION》 *
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