CN113470098B - 一种停车场实时三维模型建立方法、系统和储存介质 - Google Patents

一种停车场实时三维模型建立方法、系统和储存介质 Download PDF

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Abstract

本发明属于三维建模技术领域，且公开了一种停车场实时三维模型建立方法，包括以下步骤：S1、在停车场内建立可以覆盖全部停车场的若干摄像测量点，形成停车场全景实时摄像测量数据集；S2、建立用于运算建模的数据处理建模终端，同时建立数据处理建模终端中数据处理建模规则；S3、停车场基本三维模型的建立；S4、对停车场基本三维模型进行实时更新；S5、生成停车场实时三维模型。该发明通过对停车场内进行实时三维建模从而将停车场内空余车位直观高效的呈现给访客，节省了访客在寻找空车位时的用时。

Description

一种停车场实时三维模型建立方法、系统和储存介质
技术领域
本发明属于三维建模技术领域，具体是一种停车场实时三维模型建立方法、系统和储存介质。
背景技术
智能停车场管理系统在住宅小区、大厦、机关单位的应用越来越普遍。而人们对停车场管理的要求也越来越高，智能化程度也越来越高，使用更加方便快捷，也给人类的生活带来了方便和快乐。不仅提高了现代人类的工作效率，也大大的节约了人力物力，价低了公司的运营成本，并使得整个管理系统安全可靠。包括车辆人员身份识别、车辆资料管理、车辆的出入情况、位置跟踪和收费管理等等。
停车场在使用过程，现有的智能管理系统会在停车场入口处显示停车场内还有多少个车位，但是只能停车场管理系统并不能通过三维模型直观的展示空余车位在停车场的什么地方，在用户进入停车场之后并不能很快速的找到没有停车的车位，这就使得用户在进入停车场之后还要靠自身肉眼寻找停车位，在停车较多的情况下，肉眼观测很容易忽略掉各个车之间的空位。并且在停车场具有多层结构时，更加增大了寻找停车位的难度。
发明内容
本发明的目的一是针对以上问题，本发明提供了一种停车场实时三维模型建立方法，通过对停车场内进行实时三维建模从而将停车场内空余车位直观高效的呈现给访客，节省了访客在寻找空车位时的用时。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种停车场实时三维模型建立方法，包括以下步骤：
S1、在停车场内建立可以覆盖全部停车场的若干摄像测量点，形成停车场全景实时摄像测量数据集；
S2、建立用于运算建模的数据处理建模终端，同时建立数据处理建模终端中数据处理建模规则；
S3、停车场基本三维模型的建立；
S4、对停车场基本三维模型进行实时更新；
S5、生成停车场实时三维模型。
作为本发明的一种优选技术方案，在S3中，停车场基本三维模型建立是在停车场投入使用之前，具体包括以下步骤：
S31、建立三维坐标系，在停车场没有进入车辆之前，在停车场全景实时摄影测量数据集中对停车场中车位、障碍物、道路进行三维坐标录入；
S32、在停车场全景实时摄影测量数据集进行第一点云数据提取；
S33、利用第一点云数据对停车场进行基本三维模型的建立；
S34、根据第一点云数据对基本三维模型进行贴图渲染。
通过采用上述技术方案，在S4中，停车场的三维模型实时更新是在停车场投入使用之后，具体包括以下步骤：
S41、在停车场全景实时摄影测量数据集中进行第二点云数据提取，在第二点云数据提取时，对已经停有汽车的车位进行高频取点形成特征部分，对未有停车部分进行低频取点形成非特征部分；
S42、对特征部分进行点组提取，形成汽车多边形数据集；
S43、对已经停有汽车的车位创建汽车轮廓多边形，并利用汽车多边形数据集对汽车轮廓多边形进行校正；
S44、对体征部分进行取点时同步对该点组位置进行三维坐标获取，将点组的三维坐标结合生成汽车轮廓多边形的三维坐标；
S45、在停车场基本三维模型的三维坐标系中对应到汽车轮廓多边形三维坐标，并将形成的汽车轮廓多边形在停车场基本三维模型中对应位置进行实时更新建模形成汽车三维模型。
作为本发明的一种优选技术方案，在数据处理建模终端中设置有第一显示幕布、第二显示幕布以及转存区；
在S3中，建立停车场基本三维模型后，停车场基本三维模型显示于第一显示幕布上，从第二点云幕布中获取的非特征部分中的点组用于建立与第一显示幕布相同的三维坐标系并获取停车场地形特征，汽车三维模型在第二显示幕布上形成；
转存区访问第一显示幕布并调取第二显示幕布上的汽车轮廓多边形数据并将该汽车三维模型映射于第一幕布对应三维坐标位置，同时转存区访问第一显示幕布并对第一显示幕布显示三维模型进行暂存；
转存区对第一显示幕布显示三维模型进行暂存时仅对最近一次映射汽车三维模型之前的第一显示幕布显示三维模型进行暂存。
作为本发明的一种优选技术方案，所述转存区中设置有时钟图谱，在转存区调取汽车三维模型时会对汽车三维模型进行时钟关系标识，完成时钟关系标识之后的汽车三维模型被转存区映射于第一显示幕布。
作为本发明的一种优选技术方案，建立访客交互区，所述访客交互区与数据处理建模终端之间建立通信链接，访客交互区可对停车场三维模型进行数据查询、数据观测；建立后台监控管理交互区，所述后台监控管理交互区可对停车场实时三维模型进行数据查询、数据校正、数据更新以及数据增删。
本发明的发明目的二是提供一种停车场实时三维模型建立系统，包括以下模块：
第一模块，在停车场内建立可以覆盖全部停车场的若干摄像测量点，形成停车场全景实时摄像测量数据集；
第二模块，建立用于运算建模的数据处理建模终端，同时建立数据处理建模终端中数据处理建模规则；
第三模块，停车场基本三维模型的建立；
第一单元，建立三维坐标系，在停车场没有进入车辆之前，在停车场全景实时摄影测量数据集中对停车场中车位、障碍物、道路进行三维坐标录入；
第二单元，在停车场全景实时摄影测量数据集进行第一点云数据提取；
第三单元，利用第一点云数据对停车场进行基本三维模型的建立；
第四单元，根据第一点云数据对基本三维模型进行贴图渲染；
第四模块，对停车场基本三维模型进行实时更新；
第五单元，在停车场全景实时摄影测量数据集中进行第二点云数据提取，在第二点云数据提取时，对已经停有汽车的车位进行高频取点形成特征部分，对未有停车部分进行低频取点形成非特征部分；
第六单元，对特征部分进行点组提取，形成汽车多边形数据集；
第七单元，对已经停有汽车的车位创建汽车轮廓多边形，并利用汽车多边形数据集对汽车轮廓多边形进行校正；
第八单元，对体征部分进行取点时同步对该点组位置进行三维坐标获取，将点组的三维坐标结合生成汽车轮廓多边形的三维坐标；
第九单元，在停车场基本三维模型的三维坐标系中对应到汽车轮廓多边形三维坐标，并将形成的汽车轮廓多边形在停车场基本三维模型中对应位置进行实时更新建模形成汽车三维模型；
第五模块，生成停车场实时三维模型。
本发明的发明目的三是提供一种储存介质，其中储存有上述一种停车场实时三维模型建立系统的系统可执行的指令，所述指令在由一种停车场实时三维模型建立系统包括的处理器执行是用于实现上述任一项所述的一种停车场实时三维模型建立方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、建立停车场的基础三维模型并对基础三维模型进行实时更新形成停车场实时三维模型，当访客到达停车场之后可以通过访客交互区访问停车场实时三维模型，从而将停车场内空余车位直观高效的呈现给访客，节省了访客在寻找空车位时的用时；
2、考虑到在车辆进入停车场时，此时主要变化的点在于车辆停入车位中，而停车场的其他结构并不会发生变化，因此在对停车场进行实时摄影测量数据取第二点云数据时，将第二点云数据的提取过程分为两步，减少了对没有变化的道路、地形、障碍物、建筑结构的取点频率，增加了对已经停入车位中汽车的取点频率，一方面对未有停车部分进行低频取点减少了对道路、地形、建筑结构以及建筑物等不会发生较大变化的物体的取点，可以减少第二点云取点时不必要的取点过程，且在低频取点过程中选取基本三维模型中的特征点即可，另一方面对停车的车位进行高频取点，可以对车位上的汽车取更多的点，在汽车多边形数据集中构成更多三角形或多边形结构，从而使得汽车多边形数据集中可以有更加详细、更加贴合现实汽车的数据，从而构建更加贴合车位上汽车的汽车轮廓多边形，并且在进行第二点云数据取点时，先进行低频取点，低频取点对基本三维模型中的特征点对应点群数据进行提取，并加以识别是否与形成基本三维模型中的点群数据有区别，如果有区别也即此时特征点被遮挡，则说明此处车位上方停有车辆，此时对该车位进行高频取点，对车位上方的位置进行高频取点之后，即可形成第二点云数据的特征部分。
附图说明
图1为本发明的整体步骤流程示意图。
图2为本发明S3中步骤流程示意图。
图3为本发明S4中步骤流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
参照图1，本发明提供一种停车场实时三维模型建立方法，包括以下步骤：
S1、在停车场内建立可以覆盖全部停车场的若干摄像测量点，形成停车场全景实时摄像测量数据集；
S2、建立用于运算建模的数据处理建模终端，同时建立数据处理建模终端中数据处理建模规则；
S3、停车场基本三维模型的建立；
S4、对停车场基本三维模型进行实时更新；
S5、生成停车场实时三维模型。
建立访客交互区，访客交互区与数据处理建模终端之间建立通信链接，访客交互区可对停车场三维模型进行数据查询、数据观测；建立后台监控管理交互区，后台监控管理交互区可对停车场实时三维模型进行数据查询、数据校正、数据更新以及数据增删。
访客进入停车场时，可以通过访客交互区对三维模型进行访问，访客交互区具体的可以是手机、平板、电脑等智能电子设备，当访客发明访问三维数据时，访客交互区会形成查询指令发送至数据处理建模终端，发明访问停车场实时三维模型，数据处理建模终端执行发明指令，访客即可查询、观测停车场三维模型，从而快速找到空余车位在停车场的位置。
在停车场内建立的若干摄像测量点在具体情况中可以是多个高像素摄影设备、测量设备、雷达设备等，当停车场是露天状态时，摄像测量点的建立可以直接链接北斗网络或其他微星设备对停车场进行三维坐标系建立以及摄像测量。形成的停车场全景实时摄影测量数据集可以为停车场三维模型的建立提供原始数据。
通过在S3步骤对整个停车场进行基本三维模型的建立，为后续S4的实施更新提供了更新底板，且在进行更新过程时，由于停车场本身建筑结构以及地形结构并未发生改变，也即此时只对车位上停下的车辆进行实时更新建模即可。
参照图2，在S3中，停车场基本三维模型建立是在停车场投入使用之前，具体包括以下步骤：
S31、建立三维坐标系，在停车场没有进入车辆之前，在停车场全景实时摄影测量数据集中对停车场中车位、障碍物、道路进行三维坐标录入；
S32、在停车场全景实时摄影测量数据集进行第一点云数据提取；
S33、利用第一点云数据对停车场进行基本三维模型的建立；
S34、根据第一点云数据对基本三维模型进行贴图渲染。
在没有车辆进入停车场之前时，停车场全景实时摄影测量数据集提供的数据为此时停车场地形、建筑结构的摄影测绘数据，在这个数据的基础上，建立三维坐标系，之后将全景实时摄影测量数据集中对地形、建筑结构的三维坐标测量录入数据处理建模终端中，从而完成对停车场地形、建筑结构的三维坐标定位，之后对停车场全景实时摄影测量数据集进行第一点云数据提取，形成停车场建筑结构、地形、障碍物以及道路等多边形数据集，利用多边形数据集建立基本三维模型的初步模型，之后根据第一点云数据集的数据对基本三维模型的初步模型进行贴图渲染，从而完成基本三维模型的建立。
在完成基本三维模型的建立之后，即需要考虑车辆进入停车场之后的情况，也即考虑对停车场的三维模型实时更新。
参照图3，在S4中，停车场的三维模型实时更新是在停车场投入使用之后，具体包括以下步骤：
S41、在停车场全景实时摄影测量数据集中进行第二点云数据提取，在第二点云数据提取时，对已经停有汽车的车位进行高频取点形成特征部分，对未有停车部分进行低频取点形成非特征部分；
考虑到在车辆进入停车场时，此时主要变化的点在于车辆停入车位中，而停车场的其他结构并不会发生变化，因此在对停车场进行实时摄影测量数据取第二点云数据时，将第二点云数据的提取过程分为两步，减少了对没有变化的道路、地形、障碍物、建筑结构的取点频率，增加了对已经停入车位中汽车的取点频率，一方面对未有停车部分进行低频取点减少了对道路、地形、建筑结构以及建筑物等不会发生较大变化的物体的取点，可以减少第二点云取点时不必要的取点过程，且在低频取点过程中选取基本三维模型中的特征点即可，另一方面对停车的车位进行高频取点，可以对车位上的汽车取更多的点，在汽车多边形数据集中构成更多三角形或多边形结构，从而使得汽车多边形数据集中可以有更加详细、更加贴合现实汽车的数据，从而构建更加贴合车位上汽车的汽车轮廓多边形；
并且在进行第二点云数据取点时，先进行低频取点，低频取点对基本三维模型中的特征点对应点群数据进行提取，并加以识别是否与形成基本三维模型中的点群数据有区别，如果有区别也即此时特征点被遮挡，则说明此处车位上方停有车辆，此时对该车位进行高频取点，对车位上方的位置进行高频取点之后，即可形成第二点云数据的特征部分。
S42、对特征部分进行点组提取，形成汽车多边形数据集；
S43、对已经停有汽车的车位创建汽车轮廓多边形，并利用汽车多边形数据集对汽车轮廓多边形进行校正；
S44、对体征部分进行取点时同步对该点组位置进行三维坐标获取，将点组的三维坐标结合生成汽车轮廓多边形的三维坐标；
S45、在停车场基本三维模型的三维坐标系中对应到汽车轮廓多边形三维坐标，并将形成的汽车轮廓多边形在停车场基本三维模型中对应位置进行实时更新建模形成汽车三维模型。
由于停车场全景实时摄影测量数据集的采集是从若干个测量点对停车场进行多角度的观测的，也即在对汽车进行多角度、高频率的第二点云数据取点时，可以得到多角度的第二点云数据，之后会在汽车多边形数据集中形成多角度的汽车多边形数据，在形成的汽车三维模型中，将汽车多边形数据集中不同角度的汽车多边形数据调用对已经创建的汽车轮廓多边形进行校正。
在进行第二点云数据的获取时，同时获取第二点云数据的三维坐标，也即此时车位上汽车的三维坐标，建立于与S3中相同的空间三维坐标系中，即可在基本三维模型中对应车位的位置处将生成的汽车轮廓多边形生成为汽车三维模型，从而完成对停车场中停入车辆的三维模型更新。
当车辆驶离停车场后，此时第二点云数据的提取会对原来停有车辆的车位进行低频取点，此时低频取点的过程对车位轮廓线、车位周侧障碍物等具有车位周围物体的特征点进行检测，此时低频取点对基本三维模型中的特征点对应点群数据进行提取，并加以识别是否与形成基本三维模型中的点群数据有区别，车辆驶离之后可以再次检测到车位周围物体的特征点，也即可以得到结果此时车位上方没有车辆停泊，此时将基本三维模型中的汽车三维模型调离或删除即可。
关于在S2中数据处理建模规则，具体的数据处理建模规则可以执行S3、S4，也可访问并调用S1、S3、S4中的中间各个数据集，具体的，在数据处理建模终端中设置有第一显示幕布、第二显示幕布以及转存区；
在S3中，建立停车场基本三维模型后，停车场基本三维模型显示于第一显示幕布上，从第二点云幕布中获取的非特征部分中的点组用于建立与第一显示幕布相同的三维坐标系并获取停车场地形特征，汽车三维模型在第二显示幕布上形成；
转存区访问第一显示幕布并调取第二显示幕布上的汽车轮廓多边形数据并将该汽车三维模型映射于第一幕布对应三维坐标位置，同时转存区访问第一显示幕布并对第一显示幕布显示三维模型进行暂存；
转存区对第一显示幕布显示三维模型进行暂存时仅对最近一次映射汽车三维模型之前的第一显示幕布显示三维模型进行暂存。
同时进一步的考虑到当车辆停入停车场之后，需要对车辆进行计时缴费，也即此时需要对每个车辆进行单独的车辆计时，因此在转存区中设置有时钟图谱，在转存区调取汽车三维模型时会对汽车三维模型进行时钟关系标识，完成时钟关系标识之后的汽车三维模型被转存区映射于第一显示幕布。这样在汽车三维模型出现在第一显示幕布上的基本三维模型中时，会伴随显示时钟关系标识，访客和停车场管理人员可以从时钟关系标识中获取车辆停入的时间以及停留的时间，从而方便停车场管理人员以及访客对车辆停留时间进行查询、计时、缴费等操作。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种停车场实时三维模型建立方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、在停车场内建立可以覆盖全部停车场的若干摄像测量点，形成停车场全景实时摄影测量数据集；
S2、建立用于运算建模的数据处理建模终端，同时建立数据处理建模终端中数据处理建模规则；
S3、停车场基本三维模型的建立；
S4、对停车场基本三维模型进行实时更新；
S5、生成停车场实时三维模型；
在S4中，停车场的三维模型实时更新是在停车场投入使用之后，具体包括以下步骤：
S41、在停车场全景实时摄影测量数据集中进行第二点云数据提取，在第二点云数据提取时，对已经停有汽车的车位进行高频取点形成特征部分，对未有停车部分进行低频取点形成非特征部分；
S42、对特征部分进行点组提取，形成汽车多边形数据集；
S43、对已经停有汽车的车位创建汽车轮廓多边形，并利用汽车多边形数据集对汽车轮廓多边形进行校正；
S44、对体征部分进行取点时同步对该点组位置进行三维坐标获取，将点组的三维坐标结合生成汽车轮廓多边形的三维坐标；
S45、在停车场基本三维模型的三维坐标系中对应到汽车轮廓多边形三维坐标，并将形成的汽车轮廓多边形在停车场基本三维模型中对应位置进行实时更新建模形成汽车三维模型；
在S2中，数据处理建模规则包括在数据处理建模终端中设置有第一显示幕布、第二显示幕布以及转存区；
在S3中，建立停车场基本三维模型后，停车场基本三维模型显示于第一显示幕布上，从第二显示幕布中获取的非特征部分中的点组用于建立与第一显示幕布相同的三维坐标系并获取停车场地形特征，汽车三维模型在第二显示幕布上形成；
转存区访问第一显示幕布并调取第二显示幕布上的汽车轮廓多边形数据并将该汽车三维模型映射于第一显示幕布对应三维坐标位置，同时转存区访问第一显示幕布并对第一显示幕布显示三维模型进行暂存；
转存区对第一显示幕布显示三维模型进行暂存时仅对最近一次映射汽车三维模型之前的第一显示幕布显示三维模型进行暂存；
所述转存区中设置有时钟图谱，在转存区调取汽车三维模型时会对汽车三维模型进行时钟关系标识，完成时钟关系标识之后的汽车三维模型被转存区映射于第一显示幕布。
2.根据权利要求1所述的一种停车场实时三维模型建立方法，其特征在于：在S3中，停车场基本三维模型建立是在停车场投入使用之前，具体包括以下步骤：
S31、建立三维坐标系，在停车场没有进入车辆之前，在停车场全景实时摄影测量数据集中对停车场中车位、障碍物、道路进行三维坐标录入；
S32、在停车场全景实时摄影测量数据集进行第一点云数据提取；
S33、利用第一点云数据对停车场进行基本三维模型的建立；
S34、根据第一点云数据对基本三维模型进行贴图渲染。
3.根据权利要求1所述的一种停车场实时三维模型建立方法，其特征在于：建立访客交互区，所述访客交互区与数据处理建模终端之间建立通信链接，访客交互区可对停车场三维模型进行数据查询、数据观测；建立后台监控管理交互区，所述后台监控管理交互区可对停车场实时三维模型进行数据查询、数据校正、数据更新以及数据增删。
4.一种停车场实时三维模型建立系统，用于实现如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于：包括以下模块：
第一模块，在停车场内建立可以覆盖全部停车场的若干摄像测量点，形成停车场全景实时摄影测量数据集；
第二模块，建立用于运算建模的数据处理建模终端，同时建立数据处理建模终端中数据处理建模规则；
第三模块，停车场基本三维模型的建立；
第一单元，建立三维坐标系，在停车场没有进入车辆之前，在停车场全景实时摄影测量数据集中对停车场中车位、障碍物、道路进行三维坐标录入；
第二单元，在停车场全景实时摄影测量数据集进行第一点云数据提取；
第三单元，利用第一点云数据对停车场进行基本三维模型的建立；
第四单元，根据第一点云数据对基本三维模型进行贴图渲染；
第四模块，对停车场基本三维模型进行实时更新；
第五单元，在停车场全景实时摄影测量数据集中进行第二点云数据提取，在第二点云数据提取时，对已经停有汽车的车位进行高频取点形成特征部分，对未有停车部分进行低频取点形成非特征部分；
第六单元，对特征部分进行点组提取，形成汽车多边形数据集；
第七单元，对已经停有汽车的车位创建汽车轮廓多边形，并利用汽车多边形数据集对汽车轮廓多边形进行校正；
第八单元，对体征部分进行取点时同步对该点组位置进行三维坐标获取，将点组的三维坐标结合生成汽车轮廓多边形的三维坐标；
第九单元，在停车场基本三维模型的三维坐标系中对应到汽车轮廓多边形三维坐标，并将形成的汽车轮廓多边形在停车场基本三维模型中对应位置进行实时更新建模形成汽车三维模型；
第五模块，生成停车场实时三维模型。
5.一种储存介质，其中储存有权利要求4所述的系统可执行的指令，其特征在于：所述指令在由权利要求4所述的系统包括的处理器执行是用于实现如权利要求1-3任一项所述的一种停车场实时三维模型建立方法。
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