CN112686947B - 一种虚拟空间中物体标注方法、装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种虚拟空间中物体标注方法、装置和电子设备，所述虚拟空间中物体标注方法包括：在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，所述标注标识为所述用户输入的；根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置。本发明通过在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，可以获取更加准确的待标注物体的坐标；根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置，可以使对待标注物体的标注更加准确。
Description
技术领域
本发明涉及，特别涉及一种虚拟空间中物体标注方法、装置和电子设备。
背景技术
增强现实(Augmented Reality，AR)技术应用中的远程专家指导系统，将AR技术与实时视频相结合，使技术人员能够清晰直观的获得远程专家的有效帮助，远程专家可以通过屏幕进行标注，标注的线条可以锚定在物理对象上，从而实现培训、操作指导等功能。
但是目前的实际应用过程中，标注的线条可能会因为设备的移动或者其他原因，不能准确锚定要标注的物体。
发明内容
本发明实施例提供一种虚拟空间中物体标注方法、装置和电子设备，用以解决现有技术中，虚拟空间中的物体标注不准确的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供如下技术方案：
本发明实施例提供一种虚拟空间中物体标注方法，包括：
在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，所述标注标识为所述用户输入的；
根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置。
可选地，所述对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理之前，所述方法还包括：
获取所述标注标识在显示屏上的二维坐标；所述显示屏用于显示所述三维图像。
可选地，所述对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，包括：
在虚拟坐标系中，按照聚类参数对所述特征点云进行聚类；
根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离；
根据所述距离，确定所述目标类；
其中，所述特征点云是基于所述三维图像构建的所述虚拟坐标系记录的。
可选地，所述根据所述距离，确定所述目标类，包括：
确定所述标注标识与所述各类质心的距离中距离最小的目标类质心；
确定所述目标类质心对应的所述目标类。
可选地，所述根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离，包括：
根据所述标注标识的二维坐标的第一横坐标和第一纵坐标，以及所述质心的第二横坐标和第二纵坐标，确定所述标注标识与所述各类质心的距离。
可选地，所述标注标识包括多个点的情况下，所述目标类包括对应所述多个点的多个目标类。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如上任一项所述的虚拟空间中物体标注方法的步骤。
本发明实施例还提供一种虚拟空间中物体标注装置，包括：
聚类模块，用于在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，所述标注标识为所述用户输入的；
第一确定模块，用于根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置。
可选地，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述标注标识在显示屏上的二维坐标；所述显示屏用于显示所述三维图像。
可选地，所述聚类模块包括：
聚类子模块，用于在虚拟坐标系中，按照聚类参数对所述特征点云进行聚类；
计算子模块，用于根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离；
确定子模块，用于根据所述距离，确定所述目标类；
其中，所述特征点云是基于所述三维图像构建的所述虚拟坐标系记录的。
可选地，所述确定子模块包括：
第一确定单元，用于确定所述标注标识与各类质心的距离中距离最小的目标类质心；
第二确定单元，用于确定所述目标类质心对应的所述目标类。
可选地，所述计算子模块包括：
计算单元，用于根据所述标注标识的二维坐标的第一横坐标和第一纵坐标，以及所述质心的第二横坐标和第二纵坐标，确定所述标注标识与所述各类质心的距离。
可选地，所述标注标识包括多个点的情况下，所述目标类包括对应所述多个点的多个目标类。
本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如上任一项所述的虚拟空间中物体标注方法的步骤。
本发明的有益效果是：
本发明实施例，通过在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，可以获取更加准确的待标注物体的坐标；根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置，可以使对待标注物体的标注更加准确。
附图说明
图1表示本发明实施例提供的虚拟空间中物体标注方法的流程图之一；
图2表示本发明实施例提供的虚拟空间中物体标注方法的流程图之二；
图3表示本发明实施例提供的虚拟空间中物体标注装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。
本发明针对现有技术中，虚拟空间中物体标注不准确的问题，提供一种虚拟空间中物体标注方法、装置和电子设备。
如图1所示，本发明实施例提供一种虚拟空间中物体标注方法，包括：
步骤101：在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，所述标注标识为所述用户输入的。
这里，三维图像是由一个处于待标注物体的真实空间中的电子设备扫描获取的，在由该电子设备传输至用户对待标注物体进行标注操作的电子设备。当用户针对该三维图像输入标注标识，则基于该标注标识对应的待标注物体，对其特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，以便于后续针对目标类进行进一步处理。
步骤102：根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置。
本步骤中，在经步骤101确定用户输入的标注标识对应的目标类后，则能够根据该目标类的质心位置，实现对标注标识在该待标注物体上的标注位置的精确定位。
如此，按照步骤101和步骤102，本发明实施例的方法，通过在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，进而由该目标类的质心位置，确定标注标识在该待标注物体上的更加准确的标注位置。
其中，本发明实施例提供的虚拟空间中物体标注方法应用于能够与其他电子设备进行通信的电子设备，或者是其他的具有摄像装置、图像显示屏幕的处理器等，在本发明实施例中不作限定。
需要说明的是，在执行步骤102之前，要获取三维图像中的待标注物体的特征点云，该获取的过程为：在待标注物体所处的真实环境中，一个电子设备通过基于同步定位与地图构建(Simultaneous Localization And Mapping，SLAM)技术的摄像机来构建虚拟空间中的三维坐标系，描绘出待标注物体所处的真实环境，对所述待标注物体进行多角度扫描，并获取待标注物体的全面的特征点云集合。该摄像头还具备ARCore功能，在电子设备移动时，跟踪所述待标注物体的位置以及构建该摄像头对于真实世界的理解，ARCore功能的运动跟踪技术使用电子设备的摄像头标识兴趣点，也就是特征点，并跟踪这些特征点随着时间的变化的移动，将这些特征点与电子设备的惯性传感器进行组合，可以电子设备移动时确定移动位置和屏幕的移动方向。
待标注物体所处真实环境中的电子设备获取三维图像以及三维图像中的特征点云集合后，将三维图像以及三维图像中的特征点云集合传输给远程指导专家所使用的电子设备，该电子设备对获取的三维图像中的特征点云的三维坐标(x，y，z)通过软件，例如Notepad++，使用正则表达式对特征点云的三维坐标进行规范，并将规范后的特征点云的坐标值数据保存在excel表中。
通过聚类算法，例如k-means聚类算法，对特征点云进行聚类处理，将特征点云聚类为K类，其中，K为大于或等于1的正整数，得到每类的质心坐标值(x1，y1，z1)。
需要说明的是，通过k-means聚类算法将特征点云进行聚类处理可以通过python软件来进行，例如，选取K值为7，即将特征点云聚类为7类，聚类处理后的每一类用不同的颜色表示，代码如下所示：
在本发明实施例中，在对特征点云进行聚类处理后，获取每一类的质心位置的坐标，根据在电子设备屏幕上画出的标注标识，与每一类质心位置的坐标之间的距离，确定标注标识在所述待标注物体上的标注位置。
需要说明的是，标注标识可以为在电子设备屏幕上画出的一个点，也可以为由多个点连成的线或者一个圈。
还需要说明的是，本发明实施例提供的应用聚类处理方法对特征点云的坐标进行聚类，得到每一类的质心位置的坐标，根据标注标识与每一类质心位置的坐标，确定标注标识对应的待标注物体上的标注位置的方法对于电子设备没有中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)版本的要求，且具有算法成熟、过程通俗易懂，以及便于应用于实际项目等优点。
在本发明实施例中，根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置，可以使对待标注物体的标注更加准确。
可选地，所述对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理之前，所述方法还包括：
获取所述标注标识在显示屏上的二维坐标；所述显示屏用于显示所述三维图像。
需要说明的是，标注标识是用户在电子设备的屏幕上画出的，因此，标注标识是二维坐标，可选地，在标注标识为一个点时，获取该标注标识点的二维坐标，在标注标识为一条线或者一个圈时，获取该标注标识的一条线或者一个圈上的某一点的二维坐标。
电子设备的显示屏上可以显示出待标注物体在虚拟的三维空间中的图像。
可选地，所述对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，包括：
在虚拟坐标系中，按照聚类参数对所述特征点云进行聚类；
根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离；
根据所述距离，确定所述目标类；
其中，所述特征点云是基于所述三维图像构建的所述虚拟坐标系记录的。
需要说明的是，所述聚类参数的值是根据用户需求进行设定的，可选地，在本发明实施例中，聚类参数的值为7，即将三维图像中的特征点云进行聚类为7类，得到7类的质心位置的坐标。
根据标注标识的点的二维坐标与每一类的质心位置的坐标，分别计算出标注标识的点与每一类的质心位置的欧式距离，将每一个距离进行大小排列，根据距离的排列结果，确定标注标识的点对应标注的目标类。
可选地，所述根据所述距离，确定所述目标类，包括：
确定所述标注标识与所述各类质心的距离中距离最小的目标类质心；
确定所述目标类质心对应的所述目标类。
在本发明实施例中，确定标注标识的点与每一类的质心位置的欧式距离中最小的距离值为虚拟空间中的标注标识点的深度，在该深度下的一类质心为目标类质心，也就是标注标识所标注的目标类。
可选地，所述根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离，包括：
根据所述标注标识的二维坐标的第一横坐标和第一纵坐标，以及所述质心的第二横坐标和第二纵坐标，确定所述标注标识与所述各类质心的距离。
在本发明实施例中，由于标注标识是二维坐标，每一类的质心坐标是三维坐标，因此，在计算标注标识的点与每一类质心的欧式距离时，是根据标注标识的二维坐标的第一横坐标和第一纵坐标，以及质心的第二横坐标和第二纵坐标计算的。
可选地，所述标注标识包括多个点的情况下，所述目标类包括对应所述多个点的多个目标类。
在本发明实施例中，当标注标识为由多个点形成的一条线或者一个圈时，要计算出一条线或者一个圈上的每一个点与每一类质心的距离中，距离最小的一个目标类，将每一个标注标识点和该标注标识点对应标注的目标类进行渲染后，显示在显示屏的视野中。
下面结合图2，具体说明虚拟空间中物体标注方法：
获取全面的待标注物体的特征点云的坐标数据，整理特征点云的坐标数据，保存到excel表中，通过k-means聚类算法，将特征点云聚类为K类，得到每一类的质心的坐标，获取标注标识的点在显示屏上的二维坐标值，计算标注标识的点和K个质心的欧氏距离，并进行排序，确定最小的距离为该标注标识的点在虚拟空间中的深度值，根据该深度值，确定该标注标识的点对应的目标类，若标注标识上包括多个点，计算标注标识上的其他的点和K个质心的欧氏距离，根据距离确定标注标识上的其他的点标注的目标类，并将所有的标注标识点和标注标识点标注的目标类进行渲染，显示到电子设备的显示屏上。
本发明实施例还提供一种电子设备，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如上任一项所述的虚拟空间中物体标注方法的步骤。
需要说明的是，本发明实施例提供的电子设备是能够执行上述的虚拟空间中物体标注方法的电子设备，则上述的虚拟空间中物体标注方法的所有实施例均适用于该电子设备，且就能达到相同或者相似的技术效果。
如图3所示，本发明实施例还提供一种虚拟空间中物体标注装置，包括：
聚类模块301，用于在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，所述标注标识为所述用户输入的；
第一确定模块302，用于根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置。
本发明实施例提供的虚拟空间中物体标注装置，通过在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，可以获取更加准确的待标注物体的坐标；根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置，可以使对待标注物体的标注更加准确。
可选地，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述标注标识在显示屏上的二维坐标；所述显示屏用于显示所述三维图像。
可选地，所述聚类模块301包括：
聚类子模块，用于在虚拟坐标系中，按照聚类参数对所述特征点云进行聚类；
计算子模块，用于根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离；
确定子模块，用于根据所述距离，确定所述目标类；
其中，所述特征点云是基于所述三维图像构建的所述虚拟坐标系记录的。
可选地，所述确定子模块包括：
第一确定单元，用于确定所述标注标识与各类质心的距离中距离最小的目标类质心；
第二确定单元，用于确定所述目标类质心对应的所述目标类。
可选地，所述计算子模块包括：
计算单元，用于根据所述标注标识的二维坐标的第一横坐标和第一纵坐标，以及所述质心的第二横坐标和第二纵坐标，确定所述标注标识与所述各类质心的距离。
可选地，所述标注标识包括多个点的情况下，所述目标类包括对应所述多个点的多个目标类。
需要说明的是，该装置是应用了上述虚拟空间中物体标注方法的装置，上述方法实施例的实现方式适用于该装置，也能达到相同或者相似的技术效果。
本发明实施例还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如上任一项所述的虚拟空间中物体标注方法的步骤，且能达到相同或者相似的技术效果，为避免重复，在这里不再赘述。
进一步需要说明的是，此说明书中所描述的许多功能部件都被称为模块，以便更加特别地强调其实现方式的独立性。
本发明实施例中，模块可以用软件实现，以便由各种类型的处理器执行。举例来说，一个标识的可执行代码模块可以包括计算机指令的一个或多个物理或者逻辑块，举例来说，其可以被构建为对象、过程或函数。尽管如此，所标识模块的可执行代码无需物理地位于一起，而是可以包括存储在不同位里上的不同的指令，当这些指令逻辑上结合在一起时，其构成模块并且实现该模块的规定目的。
实际上，可执行代码模块可以是单条指令或者是许多条指令，并且甚至可以分布在多个不同的代码段上，分布在不同程序当中，以及跨越多个存储器设备分布。同样地，操作数据可以在模块内被识别，并且可以依照任何适当的形式实现并且被组织在任何适当类型的数据结构内。所述操作数据可以作为单个数据集被收集，或者可以分布在不同位置上(包括在不同存储设备上)，并且至少部分地可以仅作为电子信号存在于系统或网络上。
在模块可以利用软件实现时，考虑到现有硬件工艺的水平，所以可以以软件实现的模块，在不考虑成本的情况下，本领域技术人员都可以搭建对应的硬件电路来实现对应的功能，所述硬件电路包括常规的超大规模集成(VLSI)电路或者门阵列以及诸如逻辑芯片、晶体管之类的现有半导体或者是其它分立的元件。模块还可以用可编程硬件设备，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等实现。
上述范例性实施例是参考该些附图来描述的，许多不同的形式和实施例是可行而不偏离本发明精神及教示，因此，本发明不应被建构成为在此所提出范例性实施例的限制。更确切地说，这些范例性实施例被提供以使得本发明会是完善又完整，且会将本发明范围传达给那些熟知此项技术的人士。在该些图式中，组件尺寸及相对尺寸也许基于清晰起见而被夸大。在此所使用的术语只是基于描述特定范例性实施例目的，并无意成为限制用。如在此所使用地，除非该内文清楚地另有所指，否则该单数形式“一”、“一个”和“该”是意欲将该些多个形式也纳入。会进一步了解到该些术语“包含”及/或“包括”在使用于本说明书时，表示所述特征、整数、步骤、操作、构件及/或组件的存在，但不排除一或更多其它特征、整数、步骤、操作、构件、组件及/或其族群的存在或增加。除非另有所示，陈述时，一值范围包含该范围的上下限及其间的任何子范围。
以上所述的是本发明的优选实施方式，应当指出对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明所述的原理前提下还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也在本发明的保护范围内。
Claims (12)
1.一种虚拟空间中物体标注方法，其特征在于，包括：
在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，所述标注标识为所述用户输入的；
根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置；
其中，所述对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，包括：
在虚拟坐标系中，按照聚类参数对所述特征点云进行聚类；
根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离；
根据所述距离，确定所述目标类；
其中，所述特征点云是基于所述三维图像构建的所述虚拟坐标系记录的。
2.根据权利要求1所述的虚拟空间中物体标注方法，其特征在于，所述对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理之前，所述方法还包括：
获取所述标注标识在显示屏上的二维坐标；所述显示屏用于显示所述三维图像。
3.根据权利要求1所述的虚拟空间中物体标注方法，其特征在于，所述根据所述距离，确定所述目标类，包括：
确定所述标注标识与所述各类质心的距离中距离最小的目标类质心；
确定所述目标类质心对应的所述目标类。
4.根据权利要求1所述的虚拟空间中物体标注方法，其特征在于，所述根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离，包括：
根据所述标注标识的二维坐标的第一横坐标和第一纵坐标，以及所述质心的第二横坐标和第二纵坐标，确定所述标注标识与所述各类质心的距离。
5.根据权利要求1所述的虚拟空间中物体标注方法，其特征在于，所述标注标识包括多个点的情况下，所述目标类包括对应所述多个点的多个目标类。
6.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的虚拟空间中物体标注方法的步骤。
7.一种虚拟空间中物体标注装置，其特征在于，包括：
聚类模块，用于在用户对待标注物体进行标注的情况下，对三维图像中所述待标注物体的特征点云进行聚类处理，确定标注标识对应的目标类，所述标注标识为所述用户输入的；
第一确定模块，用于根据所述目标类的质心位置，确定所述标注标识在所述待标注物体上的标注位置；
其中，所述聚类模块包括：
聚类子模块，用于在虚拟坐标系中，按照聚类参数对所述特征点云进行聚类；
计算子模块，用于根据所述标注标识的二维坐标，得到所述标注标识与各类质心的距离；
确定子模块，用于根据所述距离，确定所述目标类；
其中，所述特征点云是基于所述三维图像构建的所述虚拟坐标系记录的。
8.根据权利要求7所述的虚拟空间中物体标注装置，其特征在于，所述装置还包括：
获取模块，用于获取所述标注标识在显示屏上的二维坐标；所述显示屏用于显示所述三维图像。
9.根据权利要求7所述的虚拟空间中物体标注装置，其特征在于，所述确定子模块包括：
第一确定单元，用于确定所述标注标识与各类质心的距离中距离最小的目标类质心；
第二确定单元，用于确定所述目标类质心对应的所述目标类。
10.根据权利要求7所述的虚拟空间中物体标注装置，其特征在于，所述计算子模块包括：
计算单元，用于根据所述标注标识的二维坐标的第一横坐标和第一纵坐标，以及所述质心的第二横坐标和第二纵坐标，确定所述标注标识与所述各类质心的距离。
11.根据权利要求7所述的虚拟空间中物体标注装置，其特征在于，所述标注标识包括多个点的情况下，所述目标类包括对应所述多个点的多个目标类。
12.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述的虚拟空间中物体标注方法的步骤。
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