CN111833241A - 一种基于全景图像生成平面示意图的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于全景图像生成平面示意图的方法，涉及全景图像技术领域，包括：根据客户端发出的操作请求调取摄像设备所拍摄的全景图像在操作界面上显示；监控在所述操作界面上被选定的目标区域，获取当前目标区域在所述全景图像上的坐标数据，将所述坐标数据转换成平面位置信息并在预设的二维平面显示界面上展示；重复以上，获取全景图像中所有的目标区域的坐标数据，并转换成位置信息在显示界面上展示；根据客户端发出的操作请求在显示界面建立图例窗口，用于记录和保存目标区域的图例信息。本发明提供的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，利用全景图像生成符合规定的平面示意图，准确可靠，减轻了勘验人员的负担。

Description

一种基于全景图像生成平面示意图的方法
技术领域
本发明涉及全景图像技术应用领域，尤其涉及一种基于全景图像生成平面示意图的方法。
背景技术
根据《公安机关刑事案件现场勘验检查规则》第四十六条规定：现场勘验、检查人员应当制作现场方位图、现场平面示意图，并根据现场情况选择制作现场平面比例图、现场平面展开图、现场立体图和现场剖面图等。
当前现场勘验、检查人员在出现场的时候，都会先通过目测现场方位情况，结合现场的实时距离测量来先手绘标准的示意图草图，然后离开现勘场景后，利用专业的AutoCAD等软件进行标准现场平面示意图等的制作，过程繁琐而且专业性要求高，此“痛点”已经成为现勘人员20多年的一个常态噩梦了。
由于全景图像数据具有可靠性和难以篡改性，已经被广泛应用在公安等执法部门的现场勘验场景中，如何利用已有的全景图像生成平面示意图、减轻勘验人员的负担已经成了亟需解决的问题。
发明内容
为此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，从而提供一种基于全景图像生成平面示意图的方法，利用全景图像生成符合规定的平面示意图，准确可靠，减轻了勘验人员的负担。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于全景图像生成平面示意图的方法，包括：
S1、根据客户端发出的操作请求调取摄像设备所拍摄的全景图像在操作界面上显示；
S2、监控在所述操作界面上被选定的目标区域，获取当前目标区域在所述全景图像上的坐标数据，将所述坐标数据转换成平面位置信息并在预设的二维平面显示界面上展示；
S3、重复S2，获取全景图像中所有的目标区域的坐标数据，并转换成位置信息在显示界面上展示，将整个全景图像形成完整的固定比例关系的平面示意图；
S4、根据客户端发出的操作请求在显示界面建立图例窗口，用于记录和保存目标区域的图例信息。
进一步地，在步骤S2中，所述目标区域由多个定位点围成，所述定位点为目标区域边界线的交点。
进一步地，在步骤S2中，将目标区域的多个定位点在全景图像中的位置进行定位，获取到定位点在全景图像中的坐标数据，将每个定位点的坐标数据转换成平面位置信息，并且在预设的二维平面显示界面上展示，将定位点在显示界面上依次连接，形成该目标区域的平面示意图。
进一步地，所述摄像设备包括第一球形摄像机、第二球形摄像机和第三球形摄像机，且三个球形摄像机不在同一直线上。
进一步地，步骤S2中，定位点在全景图像中进行定位的方法包括
S21、将第一球形摄像机和第二球形摄像机安装至摄像点均包含有定位点P1(x,y,z)的位置；
S22、在空间中任取一点作为坐标原点O(0,0,0)建立三维坐标系XYZ，经实地测量，得到第一球形摄像机的球心坐标D1(a1,b1,c1)，第二球形摄像机的球心坐标D2(a2,b2,c2)；
S23、确定D1P1所在直线的其中一个方向向量，由该方向向量得到所在直线的对称式方程(1)；
S24、确定D2P1所在直线的其中一个方向向量，由该方向向量得到所在直线的对称式方程(2)；
S25、联立方程(1)和方程(2)，解得(x,y,z)，即为定位点P1在三维坐标系XYZ中的坐标。
进一步地，在S23步骤中，确定D1P1所在直线的其中一个方向向量包括以下步骤：
S231、以第一球形摄像机的球心作为坐标原点建立三维坐标系X1Y1Z1；
S232、以Z1轴为转轴，旋转Y1D1Z1所在平面至其经过定位点P1(x,y,z)所需转动的角度为α1，以X1轴为转轴，旋转X1D1Y1所在平面至其经过定位点P1所需转动的角度为β1；
S233、得到D1P1所在直线的其中一个方向向量为
(cosβ1×sinα1,-sinβ1,cosβ1×cosα1)。
进一步地，在S24步骤中，确定D2P1所在直线的其中一个方向向量包括以下步骤：
S241、以第二球形摄像机的球心作为坐标原点建立三维坐标系X2Y2Z2；
S242、以Z2轴为转轴，旋转Y2D2Z2所在平面至其经过定位点P1所需转动的角度为α2，以X2轴为转轴，旋转X2D2Y2所在平面至其经过定位点P1所需转动的角度为β2；
S243、得到D2P1所在直线的其中一个方向向量为
(cosβ2×sinα2,-sinβ2,cosβ2×cosα2)。
进一步地，当定位点P1位于第一球形摄像机和第二球形摄像机的球心连线的所在直线上时，利用第一球形摄像机和第三球形摄像机的组合或者利用第二球形摄像机和第三球形摄像机的组合，计算定位点P1的坐标。
进一步地，所述图例信息包括但不限于特征描述、时间描述、地址描述、关系描述、案件信息描述。
本发明提供的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，由此绘制而成的平面示意图符合《公安机关刑事案件现场勘验检查规则》第四十六条的平面图绘制规定，能够从全景图像中快速绘制成平面示意图，减轻了勘验人员的负担。且能够添加图例信息，方便了对现场情况的记录和对记录的查阅。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对发明作进一步详细说明。
图1为本实施例中球形摄像机的结构示意图；
图2为本实施例中球形摄像机的立体剖视图；
图3为本实施例中三维坐标系的示意图；
图4为本实施例中的方法步骤流程图。
图中各附图标记说明如下。
1、球体；2、镜头组；3、图像传感器；4、数据处理单元；5、储存单元；6、电源模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“正面”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图4所示，一种基于全景图像生成平面示意图的方法，一种基于全景图像生成平面示意图的方法，包括：
S1、根据客户端发出的操作请求调取摄像设备所拍摄的全景图像在操作界面上显示；
S2、监控在所述操作界面上被选定的目标区域，获取当前目标区域在全景图像上的坐标数据(x,y,z)，这个坐标数据为三维信息，将坐标数据转换成平面位置信息(x,y)并在预设的二维平面显示界面上展示。
S3、重复S2，获取全景图像中所有的目标区域的坐标数据，并转换成位置信息在显示界面上展示，将整个全景图像形成完整的固定比例关系的平面示意图；
S4、根据客户端发出的操作请求在显示界面建立图例窗口，用于记录和保存目标区域的图例信息。每一个目标区域都可以建立单独的图例窗口，用于记录和保存对应目标区域的图例信息。
在步骤S2中，目标区域由多个定位点围成，定位点为目标区域边界线的交点。将目标区域的多个定位点在全景图像中的位置进行定位，获取到定位点在全景图像中的坐标数据，将每个定位点的坐标数据转换成平面位置信息，并且在预设的二维平面显示界面上展示，将定位点在显示界面上依次连接，形成该目标区域的平面示意图。
首先应当将摄像设备所处的摄像环境边界作为第一个目标区域，在显示界面中展示出来。若第一个目标区域为房间，则以房间地面的四个角落为定位点，依次获取四个定位点的坐标数据，将每个定位点的坐标数据转换成平面位置信息，并在预设的二维平面显示界面上展示，将定位点在显示界面上依次连接，形成该目标区域的平面示意图。若第一个目标区域为开放空间，则以包含所有其它目标区域的范围边界为第一目标区域。
摄像设备包括第一球形摄像机、第二球形摄像机和第三球形摄像机，且三个球形摄像机不在同一直线上。
球形摄像机包括球体1，在球体1的表面安装有至少三个镜头组2，在优选的情况时，可安装三十六个或七十二个镜头组2。
镜头组2等距且均匀地分布于球体1的表面，每一镜头组2均具有实焦点和成像面，每一镜头组2的实焦点均汇集于球体1的球心处，镜头组2用于采集其所负责的区域内的场景，拍摄形成图像。
在球体1的内部设有数量与镜头组2相同的图像传感器3，并且与镜头组2一一对应，图像传感器3位于与其对应的镜头组2的成像面处，用于接收镜头组2的光信号，并将光信号转化为电信号。
在球体1内还设有数据处理单元4、储存模块和电源模块6。
数据处理单元4，与所有的图像传感器3均电连接，接收部分或所有图像传感器3传输过来的电信号，能控制在同一时刻所有镜头组2采集到所负责区域内的场景图像集合。
储存模块，与数据处理单元4电连接，接收并储存由数据处理单元4输出的场景图像集合。
电源模块6，与镜头组2、数据处理单元4及储存模块连接，用于为镜头组2、数据处理单元4及储存模块供电。
所有球形摄像机对目标点同时拍摄，每个球形摄像机的摄像时间间隔不大于100毫秒，以此提高所有的球形摄像机所形成的全景三维场景在时间上的统一性，避免由于拍摄时间误差所导致的光线、物体位置等多因素的变化而引起的定位误差。
定位点的定位方法为，以全景图像空间中任一点作为原点建立空间坐标系。本实施例中，以三个球形摄像机所围成的三角形的中心点作为原点建立空间坐标系。
具体方法如下，
S21、将第一球形摄像机和第二球形摄像机安装至摄像点均包含有目标点P1(x,y,z)的位置；
S22、以三个球形摄像机所围成的三角形中心点作为坐标原点O(0,0,0)建立三维坐标系XYZ，经实地测量，得到第一球形摄像机的球心坐标D1(a1,b1,c1)，第二球形摄像机的球心坐标D2(a2,b2,c2)；
S23、确定D1P1所在直线的其中一个方向向量，由该方向向量得到所在直线的对称式方程(1)，具体包括以下步骤：
S231、以第一球形摄像机的球心作为坐标原点建立三维坐标系X1Y1Z1；
S232、以Z1轴为转轴，旋转Y1D1Z1所在平面至其经过目标点P1(x,y,z)所需转动的角度为α1，以X1轴为转轴，旋转X1D1Y1所在平面至其经过目标点P1所需转动的角度为β1；
S233、得到D1P1所在直线的其中一个方向向量为
(cosβ1×sinα1,-sinβ1,cosβ1×cosα1)；
并且，D1P1所在直线的对称式方程表示为：
Figure BDA0002584483800000081
S24、确定D2P1所在直线的其中一个方向向量，由该方向向量得到所在直线的对称式方程(2)，具体包括以下步骤：
S241、以第二球形摄像机的球心作为坐标原点建立三维坐标系X2Y2Z2；
S242、以Z2轴为转轴，旋转Y2D2Z2所在平面至其经过目标点P1所需转动的角度为α2，以X2轴为转轴，旋转X2D2Y2所在平面至其经过目标点P1所需转动的角度为β2；
S243、得到D2P1所在直线的其中一个方向向量为
(cosβ2×sinα2,-sinβ2,cosβ2×cosα2)；
并且，D2P1所在直线的对称式方程表示为：
Figure BDA0002584483800000091
S25、联立方程(1)和方程(2)，解得(x,y,z)，即为目标点P1在三维坐标系XYZ中的坐标。
在上述中，X1轴、X2轴平行于X轴，Y1轴、Y2轴平行于Y轴，Z1轴、Z2轴平行于Z轴。
同理，上述的定位方法无法定位位于第一球形摄像机和第二球形摄像机的连线之上的目标点。
为此，在本定位方法中，将摄像设备设置为三个球形摄像机，分别为第一球形摄像机、第二球形摄像机和第三球形摄像机，此时的全景三维成像系统可定位空间任一目标点的坐标。
以下以同时需要对空间若干个目标点P1、P2、P3，进行定位举例说明如何实现空间任一目标点的定位工作，其中，P1位于第一球形摄像机和第二球形摄像机的球心连线的所在直线上，P2位于第一球形摄像机和第三球形摄像机的球心连线的所在直线上，P3位于第二球形摄像机和第三球形摄像机的球心连线的所在直线上。
利用第一球形摄像机和第三球形摄像机的组合或者利用第二球形摄像机和第三球形摄像机的组合，并利用本定位方法，即可定位目标点P1的坐标。
利用第一球形摄像机和第二球形摄像机的组合或者利用第一球形摄像机和第三球形摄像机的组合，并利用本定位方法，即可定位目标点P2的坐标。
利用第一球形摄像机和第二球形摄像机的组合或者利用第二球形摄像机和第三球形摄像机的组合，并利用本定位方法，即可定位目标点P3的坐标。
由此解决仅设置两个球形摄像机时，当目标点位于两个球形摄像机的球心连线之上时，便无法定位目标点的问题。
在全景图像中，围成目标区域的定位点的坐标数据都被计算出来，且在放置摄像设备是经过了实地测量，使得全景图像与实物的比例固定，则全景图像中的目标区域是实物等比例缩小的。三维的坐标数据通过简单的运算即可转换成二维的位置信息，这个二维的位置信息是一个平面坐标数据，可以是三维坐标数据舍去Z轴坐标后形成的。在得到目标区域的平面位置信息后，在显示界面中展示出来，各个目标区域之间的比例是固定的。因此，由此绘制而成的平面示意图符合《公安机关刑事案件现场勘验检查规则》第四十六条的平面图绘制规定，能够从全景图像中快速绘制成平面示意图，减轻了勘验人员的负担。且能够添加图例信息，方便了对现场情况的记录和对记录的查阅。
具体的，图例信息包括但不限于特征描述、时间描述、地址描述、关系描述、案件信息描述等任何能够描述案件或目标区域的信息，图例形式不限于文字，也可以是声音、图形、符号或者视频。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于，包括：
S1、根据客户端发出的操作请求调取摄像设备所拍摄的全景图像在操作界面上显示；
S2、监控在所述操作界面上被选定的目标区域，获取当前目标区域在所述全景图像上的坐标数据，将所述坐标数据转换成平面位置信息并在预设的二维平面显示界面上展示；
S3、重复S2，获取全景图像中所有的目标区域的坐标数据，并转换成位置信息在显示界面上展示，将整个全景图像形成完整的固定比例关系的平面示意图；
S4、根据客户端发出的操作请求在显示界面建立图例窗口，用于记录和保存目标区域的图例信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,在步骤S2中，所述目标区域由多个定位点围成，所述定位点为目标区域边界线的交点。
3.根据权利要求2所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,在步骤S2中，将目标区域的多个定位点在全景图像中的位置进行定位，获取到定位点在全景图像中的坐标数据，将每个定位点的坐标数据转换成平面位置信息，并且在预设的二维平面显示界面上展示，将定位点在显示界面上依次连接，形成该目标区域的平面示意图。
4.根据权利要求3所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,所述摄像设备包括第一球形摄像机、第二球形摄像机和第三球形摄像机，且三个球形摄像机不在同一直线上。
5.根据权利要求4所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,步骤S2中，定位点在全景图像中进行定位的方法包括
S21、将第一球形摄像机和第二球形摄像机安装至摄像范围均包含有定位点P1(x,y,z)的位置；
S22、在空间中任取一点作为坐标原点O(0,0,0)建立三维坐标系XYZ，经实地测量，得到第一球形摄像机的球心坐标D1(a1,b1,c1)，第二球形摄像机的球心坐标D2(a2,b2,c2)；
S23、确定D1P1所在直线的其中一个方向向量，由该方向向量得到所在直线的对称式方程(1)；
S24、确定D2P1所在直线的其中一个方向向量，由该方向向量得到所在直线的对称式方程(2)；
S25、联立方程(1)和方程(2)，解得(x,y,z)，即为定位点P1在三维坐标系XYZ中的坐标。
6.根据权利要求5所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,在S23步骤中，确定D1P1所在直线的其中一个方向向量包括以下步骤：
S231、以第一球形摄像机的球心作为坐标原点建立三维坐标系X1Y1Z1；
S232、以Z1轴为转轴，旋转Y1D1Z1所在平面至其经过定位点P1(x,y,z)所需转动的角度为α1，以X1轴为转轴，旋转X1D1Y1所在平面至其经过定位点P1所需转动的角度为β1；
S233、得到D1P1所在直线的其中一个方向向量为(cosβ1×sinα1,-sinβ1,cosβ1×cosα1)。
7.根据权利要求5所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,在S24步骤中，确定D2P1所在直线的其中一个方向向量包括以下步骤：
S241、以第二球形摄像机的球心作为坐标原点建立三维坐标系X2Y2Z2；
S242、以Z2轴为转轴，旋转Y2D2Z2所在平面至其经过定位点P1所需转动的角度为α2，以X2轴为转轴，旋转X2D2Y2所在平面至其经过定位点P1所需转动的角度为β2；
S243、得到D2P1所在直线的其中一个方向向量为
(cosβ2×sinα2,-sinβ2,cosβ2×cosα2)。
8.根据权利要求5所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,当定位点P1位于第一球形摄像机和第二球形摄像机的球心连线的所在直线上时，利用第一球形摄像机和第三球形摄像机的组合或者利用第二球形摄像机和第三球形摄像机的组合，计算定位点P1的坐标。
9.根据权利要求1所述的一种基于全景图像生成平面示意图的方法，其特征在于,所述图例信息包括但不限于特征描述、时间描述、地址描述、关系描述、案件信息描述。
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