JP7519462B2 - フロアプランを生成するための方法、装置およびプログラム - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は２０２１年１０月１５日に出願された米国特許出願第１７／５０２，５２０号「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ Ａ ＦＬＯＯＲ ＰＬＡＮ」に対する優先権の利益を主張し、また前記出願は２０２１年５月７日に出願された米国仮出願第６３／１８５，９４９号「ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＥＳＴＩＭＡＴＩＮＧ ＦＬＯＯＲＰＬＡＮ ＦＲＯＭ ＰＯＩＮＴ ＣＬＯＵＤＳ」に対する優先権の利益を主張する。先行出願の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示は、一般に３次元空間のフロアプランの生成に関する実施形態を説明する。

本明細書で提供される背景技術の説明は、本開示の文脈を一般的に提示することを目的としている。本発明者らの研究は、この背景技術の項に記載されている限りにおいて、および出願時に先行技術として認められない可能性がある説明の態様は、本開示に対する先行技術として明示的にも暗示的にも認められない。

屋内建物の３次元（３Ｄ）再構築は、活発な研究トピックであり、不動産、建物建設、建物修復、娯楽などを含む様々な産業で使用されている。３Ｄ再構成は、単一の画像（例えば、ＲＧＢ画像）または異なるビューからの画像のグループを入力として取得することによってコンピュータビジョンおよび機械学習などの技術を活用して、シーン内の建物の３Ｄジオメトリ表現を生成する。深度センサの進歩により、シーンからの深度情報を直接測定するさらに便利でより正確な方法が可能になっている。例えば、広く使用されている深度カメラには、ライダー、構造化光などがある。３Ｄ再構成は、様々な用途で使用することができ、さらに他の表現に変換することができる。

対象物の３Ｄジオメトリ表現は、空間内の３Ｄ点のセットを含む点群の形態とすることができる。各３Ｄ点は、３Ｄ位置情報と、色情報および反射率情報などの追加の属性と、を含むことができる。別の一般的な３Ｄフォーマットはテクスチャメッシュであり、３Ｄ点情報に加えて隣接点間の接続情報を含む。接続情報に基づいて、テクスチャメッシュのファセットの集合（例えば、三角形）を形成することができる。テクスチャメッシュのテクスチャ情報も各ファセットに添付することができる。

不動産などの３Ｄ空間への適用のために、３Ｄジオメトリの重要な副産物はフロアプランである。生産において、専門的なフロアプランは、通常、建物の３Ｄジオメトリ情報から専門家によって作成することができる。図１は、本開示の一実施形態による例示的なフロアプランを示す。図１では、フロアプランは、特定の形式のデジタルキャンバスの専門アプリケーションを使用して描かれている。フロアプランは、推定寸法およびいくつかのルームラベルを有する基本的なルームレイアウトを含む。

本開示の態様は、点群モデルからフロアプランを生成するための装置を提供する。装置は、３次元空間に対応する入力３次元点群を受け取る処理回路を含む。処理回路は、受け取った入力３次元点群内の複数の壁面を決定する。処理回路は、複数の線分を生成する。各線分は、複数の壁面のそれぞれの壁面を３次元空間の床面に投影することによって生成される。処理回路は、フロアプランに対応する２次元空間内の複数の線分を使用して、３次元空間内の複数の壁面を表す。処理回路は、フロアプランを改良するために２次元空間内の複数の線分を調整する。処理回路は、複数の調整された線分に基づいてフロアプランを生成する。

一実施形態では、処理回路は、受け取った入力３次元点群内の点のサブセットを複数の壁面のうちの１つに投影する。処理回路は、投影点に基づいて、複数の線分のうちの１つが複数の壁面のうちの１つに対応すると判定する。

一実施形態では、処理回路は、投影点に基づいて、複数の壁面のうちの１つに対応する複数の線分のうちの１つの２つの端点の座標を算出する。

一実施形態では、複数の壁面のうちの１つは複数のグリッドによって表され、処理回路は、複数のグリッド内の連続するグリッドが少なくとも１つの投影点を含むかどうかを判定する。処理回路は、少なくとも１つの投影点を含まない連続するグリッドに基づいて、複数の壁面のうちの１つの開口領域を決定する。開口領域は、連続するグリッドに対応する。処理回路は、複数の壁面のうちの１つの開口領域に基づいて、複数の線分のうちの１つの開口領域を決定する。

一実施形態では、複数の壁面のうちの１つは、複数のグリッド列によって表され、処理回路は、複数のグリッド列の各々における投影点のない連続するグリッドの数がグリッドしきい値よりも大きいかどうかを判定する。処理回路は、複数のグリッド列のそれぞれ１つにおける連続するグリッドの数がグリッドしきい値より大きいことに基づいて、複数の線分のうちの１つの、複数のグリッド列のそれぞれ１つに対応する部分を、複数の線分のうちの１つにおける開口領域候補部分として決定する。処理回路は、複数の線分のうちの１つにおける連続する開口領域候補部分の数が部分しきい値より大きいことに基づいて、複数の線分のうちの１つにおける開口領域を決定する。開口領域は、複数の線分のうちの１つの線分における連続する開口領域候補部分に対応する。

一実施形態では、処理回路は、複数の線分のうちの１つまたは複数の他の線分と交差する複数の線分のうちの１つに基づいて、複数の線分のうちの１つを複数の部分に分割する。処理回路は、複数の線分のうちの１つの複数の部分のうちのどの連続する部分が複数の壁面のうちの１つに対応するかを判定する。処理回路は、複数の壁面のうちの１つに対応すると判定された連続する部分のうちの１つまたは複数に基づいて、複数の調整された線分のうちの１つを決定する。

一実施形態では、処理回路は、複数の部分のうちの１つの長さが長さしきい値よりも大きいことに基づいて、複数の部分のうちの１つが複数の壁面のうちの１つに対応すると判定する。

一実施形態では、複数の線分は試験点を含む初期フロアプランを形成し、複数の部分の各々は複数のサンプリング点を含み、処理回路は、複数の部分のうちの１つについて複数の試験線分を生成する。複数の試験線分の各々は、複数の部分のうちの１つのサンプリング点と初期フロアプランの試験点との間に生成される。処理回路は、複数の試験線分における１つまたは複数の試験線分の数が交差しきい値未満であることに基づいて、複数の部分のうちの１つが複数の壁面のうちの１つに対応すると判定する。１つまたは複数の試験線分の各々は、複数の線分のうちの少なくとも１つの他の線分と交差する。

一実施形態では、処理回路は、複数の壁面のうちの１つに対応しない複数の部分のうちの１つを除去する。処理回路は、複数の壁面のうちの１つに対応すると判定された１つまたは複数の連続部分を、複数の調整された線分のうちの１つにマージする。

本開示の態様は、点群モデルからフロアプランを生成するための方法を提供する。本方法は、点群モデルからフロアプランを生成するための装置によって実行されるプロセスのいずれか１つまたは組み合わせを実行することができる。本方法では、３次元空間に対応する入力３次元点群が受け取られる。複数の壁面が、受け取った入力３次元点群において決定される。複数の線分が生成される。複数の線分の各々は、複数の壁面のそれぞれの壁面を３次元空間における床面に投影することによって生成される。３次元空間内の複数の壁面は、フロアプランに対応する２次元空間内の複数の線分を用いて表される。複数の線分は、フロアプランを改良するために２次元空間内で調整される。フロアプランは、複数の調整された線分に基づいて生成される。

本開示の態様はまた、少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、少なくとも１つのプロセッサに、点群モデルからフロアプランを生成するための方法のうちの任意の１つまたは組み合わせを実行させる命令を格納する非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。

開示される主題のさらなる特徴、性質、および様々な利点は、以下の詳細な説明および添付の図面からより明らかになるであろう。

本開示の一実施形態による例示的なフロアプランを示す図である。 本開示の一実施形態による建物の例示的な点群を示す図である。 本開示の一実施形態によるドールハウスの２次元フロアプランの一例を示す図である。 本開示の一実施形態によるドールハウスの３次元モデルの一例を示す図である。 本開示の一実施形態による例示的な壁面表現を示す図である。 本開示の一実施形態による、ルームレイアウトを改良する例示的な手順を示す図である。 本開示のいくつかの実施形態による、壁面内の開口領域の例を示す図である。 本開示の一実施形態による例示的なフローチャートを示す図である。 本開示の一実施形態によるコンピュータシステムの概略図である。

Ｉ．フロアプランの生成
本開示は、３Ｄ空間（例えば、屋内の建物）の３次元（３Ｄ）再構成に関する。３Ｄ再構成は、仮想旅行、デジタル美術館、および仮想住宅販売などの様々な仮想現実（ＶＲ）および／または拡張現実（ＡＲ）アプリケーションで使用することができる。

フロアプランの生成を容易にするために、いくつかの関連する例では、セグメント化およびグラフ最適化によって様々な自動アルゴリズム（例えば、フロアプラン・ジグソーシステム、フロアｓｐシステムなど）を使用することができる。これらの自動アルゴリズムを使用することにより、ルームレイアウトの大まかな推定を生成することができ、これは専門的なフロアプランの良好な出発点となり得る。しかしながら、これらの自動アルゴリズムは、大量の計算および最適化反復を必要とするため、複雑さの点で非常に高価である。さらに、いくつかの自動アルゴリズムはデータ駆動型であり、訓練データの品質に大きく依存している。

本開示は、例えば３Ｄ空間の点群から簡略化されたフロアプランを生成するための単純であるが効果的なアルゴリズムを含む、点群からフロアプランを推定する方法を含む。図２は、本開示の一実施形態による建物の例示的な点群を示す。点群において、小さな正方形（例えば、正方形（２０１）および（２０２））は、点群を生成するために建物の画像を取り込むように構成されたカメラの位置を示す。これらのカメラ位置は、使用されるアルゴリズムに応じて任意であり得る。

図３Ａ～図３Ｂは、ドールハウスの点群が本開示のアルゴリズムに入力されたときの例示的な出力を示す。アルゴリズムの出力は、図３Ａに示すようなドールハウスの２Ｄフロアプランと、図３Ｂに示すようなドールハウスの３Ｄドールハウス表現と、を含む。

図３Ａに示すように、フロアプランは複数の壁セグメントを含むことができ、各壁セグメントは点群内の壁面に対応する。したがって、いくつかの実施形態では、入力３Ｄ点群内の主要な壁面を最初に検出することができる。これらの壁面は、壁面が点群内の床面に投影されるときに、複数の線分によって表すことができる。壁面は、水平な床面に対して垂直であると仮定する。次に、フロアプランの品質を向上させるために、複数の線分に対する様々な操作を実行することができる。

いくつかの実施形態では、入力点群内の床面は３Ｄ空間内のｘ－ｙ平面に平行であり、反対のｚ方向は床面（または接地面）に向かっており、垂直壁はｘ－ｙ床面に垂直であると仮定する。図２は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の方向を示す。

本開示の態様によれば、３Ｄ点群などの３Ｄ空間の表現からいくつかの主要平面（例えば、壁面、床面、および天井面）を検出することができる。様々な平面検出アルゴリズムを使用して、主要平面を検出することができる。

一実施形態では、ランダム・サンプル・コンセンサス（ＲＡＮＳＡＣ）アルゴリズムを適用して、３Ｄ点群における区分的平面を検出することができる。

一実施形態では、３Ｄ点群内の点は、ｘ－ｙ平面内の２Ｄグリッド上に投影することができる。次に、３Ｄ点群内の壁面を表すために、２Ｄ平面内で線分が検出される。例えば、ｘ－ｙ平面の領域内の投影点の数がしきい値より大きい場合、その領域は壁面と見なすことができ、線分によって表すことができる。

一実施形態では、検出された平面は、特定の規則に関して異なるカテゴリに分類することができる。例えば、検出された平面は、各平面の法線方向、サイズ、および位置に基づいて以下のタイプに分類することができる。（ｉ）法線方向が（０，０，１）に近く、ｚ位置がカメラ位置の下にあるべき床面、（ｉｉ）法線方向が（０，０，－１）に近く、ｚ位置がカメラ位置の上方にあるべき天井面、（ｉｉｉ）法線方向がｘ－ｙ平面と平行であるべき壁面、および（ｉｖ）別の平面。

壁面が点群のｘ－ｙ平面に垂直であると仮定すると、壁面をｘ－ｙ平面に投影することによって、点群内の壁面を２Ｄ平面内の線分として表すことができる。例えば、点群の壁面は無限平面にあり、すなわちＡｘ＋Ｂｙ＋Ｄ＝０であり、ここでＡ、Ｂ、およびＤは定数係数であり、便宜上Ａ^２＋Ｂ^２＝１と仮定する。式Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｄ＝０は、ｚ軸の係数が０であるため、２Ｄ平面内の線と考えることができる。始点（ｘ_０，ｙ_０）および終点（ｘ_１，ｙ_１）は、壁面を表す線分を定義し、式Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｄ＝０で表される線上に（ｘ_０，ｙ_０）および（ｘ_１，ｙ_１）がある。

図４は、本開示の一実施形態による例示的な壁面表現を示す。この表現では、実線の正方形（４０１）はＡｘ＋Ｂｙ＋Ｄ＝０によって定義される壁面を表し、縞模様の正方形（４０２）は壁面（４０２）に平行な２Ｄ部分空間平面である。２Ｄ部分空間平面（４０２）は、式Ａｘ＋Ｂｙ＝０によって定義することができ、２つの正規直交基底ベクトルによって表すことができる。一方の基底ベクトルはｘ－ｙ平面（または接地平面）に垂直であり、すなわちｂ_ｖ＝（０，０，１）^Ｔであり、他方の基底ベクトルはｂ_ｈ＝ｎ×ｂ_ｖ＝（－Ｂ，Ａ，０）^Ｔによって計算することができ、ここでｎ＝（Ａ，Ｂ，０）^Ｔは２Ｄ部分空間平面（４０２）の法線ベクトルである。基底ベクトルｂ_ｈは、定義上、ｘ－ｙ平面上にある。

上記の仮定に基づいて、各壁のサイズを推定することができる。壁面は、平面検出アルゴリズム（例えば、ＲＡＮＳＡＣアルゴリズム）を使用して検出された点のセットによって表すことができる。これらの点は、式Ａｘ＋Ｂｙ＋Ｄ＝０によって定義される壁面（４０１）に近くなければならない。これらの点を検出された壁面（４０１）に投影することにより、壁面（４０１）のサイズ（例えば、幅および高さ）を、２Ｄ部分空間平面（４０２）の２つの基底ベクトルｂ_ｖおよびｂ_ｈによって推定することができる。

一実施形態では、壁面（４０１）上または壁面に近い各点ｐ_ｉ＝（ｘ_ｉ，ｙ_ｉ，ｚ_ｉ）^Ｔについて、壁面（４０１）内の対応する投影点の座標は、ｐ’_ｉ＝（ｈ_ｉ，ｖ_ｉ）^Ｔ＝（ｂ_ｈ，ｂ_ｖ）^Ｔ・ｐ_ｉとして計算することができる。すると、壁面（４０１）の幅はＷ＝ｍａｘ（ｈ_ｉ）－ｍｉｎ（ｈ_ｉ）と推定でき、壁面（４０１）の高さはＨ＝ｍａｘ（ｖ_ｉ）－ｍｉｎ（ｖ_ｉ）と推定できる。壁面（４０１）を表す線分の始点と終点は、（ｘ_０，ｙ_０，０）^Ｔ＝ｍｉｎ（ｈ_ｉ）・ｂ_ｈ、および（ｘ_１，ｙ_１，０）^Ｔ＝ｍａｘ（ｈ_ｉ）・ｂ_ｈと計算できる。

本開示の態様によれば、空間（例えば、ルーム）のレイアウトは、点群内の検出された壁面の線分を解析することによって推定することができる。壁面は２Ｄ平面内の線分によって表すことができるので、線分はルームレイアウトの大まかな推定を提供することができる。ルームレイアウトを改良するために、各線分に対して一連の操作を実行することができる。一連の操作は、以下のステップを含むことができるが、これらに限定されない。（１）線分と他の線分との交差をチェックするステップ、（２）線分が１つまたは複数の他の線分と交差する場合には、線分を複数の部分に分割するステップ、（３）複数の部分の外れ値部分を除去するステップ、（４）残りの連続する部分を新しい線分にマージするステップ。いくつかの実施形態では、外れ値部分の除去は、修正ステップを含むことができる。例えば、線分は、カメラ位置などの追加情報に基づいて修正することができる。これらの操作の任意の組み合わせを任意の順序で使用して、ルームレイアウトを改良することができることに留意されたい。さらに、すべての実施形態においてすべての動作が必要とされるわけではない。

図５Ａ～図５Ｄは、本開示の一実施形態による、ルームレイアウトを改良する例示的な手順を示す図である。図５Ａは、５つの線分０～４を含む大まかなルームレイアウト（または初期のルームレイアウト）を示す。各線分は、点群の複数の壁面のそれぞれの壁面に基づいて生成される。図５Ａにおいて、線分の交点を確認する。線分が他の線分との１つまたは複数の交点を有する場合、線分は複数の部分に分割することができる。例えば、図５Ａでは、線分０と線分１とが交差しているため、図５Ｂに示すように、線分０は２つのサブセグメント０．０、０．１に分割され、線分１は２つのサブセグメント１．０、１．１に分割される。図５Ａでは、線分２と線分４とが交差しているため、図５Ｂに示すように、線分２は２つのサブセグメント２．０、２．１に分割され、線分４は２つのサブセグメント４．０、４．１に分割される。

図５Ｃでは、外れ値サブセグメントを除去することができる。一実施形態では、サブセグメントの長さが長さしきい値未満である場合、サブセグメントは外れ値サブセグメントと見なされ、除去され得る。例えば、各長さが長さしきい値未満であるため、図５Ｂのサブセグメント０．０および１．０を除去することができる。一実施形態では、建物の画像をキャプチャするように構成されたキャプチャデバイス（例えば、カメラ）のキャプチャ位置を提供することができる。サブセグメントがキャプチャデバイスに見えない場合には、サブセグメントに対応する壁面が他の壁面によって遮られていると判断することができ、サブセグメントは外れ値セグメントと見なして除去することができる。例えば、キャプチャデバイスの見通し線に基づいて判定することができる。一実施形態では、サブセグメントは複数のサンプリング位置を含むことができ、複数のサンプリング位置の各々は、キャプチャデバイスのキャプチャ位置と共にそれぞれの試験線分を形成することができる。試験線分のうちの少なくとも１つが１つまたは複数の他の線分と交差し、少なくとも１つの試験線分の数が交差しきい値より大きい場合、サブセグメントは外れ値セグメントと見なされ、除去され得る。例えば、図５Ｂのサブセグメント４．１は、図５Ｃのカメラには見えないため、除去することができる。

図５Ｄでは、除去されていないサブセグメントが重なり合い（または接続され）、互いに平行である場合、残りのサブセグメントを新しい線分にマージすることができる。例えば、図５Ｃのサブセグメント２．０および２．１は、図５Ｄの線分２にマージすることができる。

本開示の態様によれば、壁面と関連付けられた３Ｄ点のパターンを解析することによって、ルームの特定の特徴を識別することができる。いくつかの実施形態では、壁上のドアおよび窓などの壁面の開口領域を検出することができる。壁面に関連する３Ｄ点は、複数の２Ｄグリッドによって表される壁面に投影することができる。投影された点は、図２Ｄグリッドにボクセル化することができる。図６Ａ～図６Ｂにおいて、Ｘでマークされたグリッドは、残りのグリッドが空である間に少なくとも１つの点によって占有されるボクセルを示す。開口領域を検出するために、様々なアルゴリズムを壁面の２Ｄグリッド表現に適用することができる。

一実施形態では、開口領域は、空のグリッドの接続領域として検出することができる。空のグリッドの接続性は、８接続および４接続などの様々な手段で定義することができる。８接続では、空の中央グリッドおよびその８つの空の隣接するグリッドは、空のグリッドの接続領域を形成することができる。８接続の例は、図６Ｂの接続領域（６０５）であり、中央のグリッドは空であり、その８つの隣接するグリッドも空である。４接続では、空の中央グリッドおよびその４つの空の隣接するグリッド（例えば、上に隣接するグリッド、左に隣接するグリッド、右に隣接するグリッド、および下に隣接するグリッド）は、空のグリッドの接続領域を形成することができる。

図６Ａにおいて、影付き領域（６０３）は、壁面（６０１）における空きグリッドの接続領域である。図６Ｂでは、壁面（６０２）に空きグリッドの２つの接続領域（６０４）および（６０５）がある。空のグリッドの各接続領域は、壁面上の開口領域候補と考えることができる。空のグリッドの接続された領域が１つまたは複数の特定の規則を満たす場合、それは開口領域として検出することができる。規則は、開口領域の最小サイズ、開口領域の高さ、開口領域の幅などを含むことができるが、これらに限定されない。

一実施形態では、２Ｄグリッドを有する壁面は、図６Ａ～図６Ｂに示すように列ごとの統計を使用することによって１Ｄ行に縮小することができ、そこでは、壁面（６０１）および（６０２）がそれぞれ１Ｄストリップ（６１１）および（６１２）に縮小されている。各１Ｄストリップ内の空セルは、特定の規則に基づいて決定することができる。例えば、列内の空のグリッドのパーセンテージ（または数）が第１のパーセンテージしきい値（または第１の空の数しきい値）より大きい場合、列に対応する１Ｄストリップ内のセルは、１Ｄストライプ内の空のセルとして決定することができる。図６Ａでは、列（６０６）内の空のグリッドのパーセンテージがパーセンテージしきい値（例えば、５０％）よりも大きく、１Ｄストリップ（６１１）内の対応するセル（６１６）を空のセルとして決定することができる。１Ｄストリップ内の連続する空のセルのパーセンテージ（または数）が第２のパーセンテージしきい値（または第２の空の数しきい値）より大きい場合、連続する空のセルは、壁面を表す１Ｄストリップ内の開口領域を形成することができる。例えば、連続する空セル（６１７）の数が第２の空セル数しきい値（例えば、２）よりも大きく、連続する空セル（６１７）を１Ｄストリップ（６１１）内の開口領域として決定することができる。

一実施形態では、パターン認識技術（例えば、深層学習アルゴリズム）を適用して、特徴を抽出し、壁面の２Ｄグリッドまたは１Ｄストライプ表現のいずれかに基づいて自動的に開口部パターンを検出することができる。

本開示は、３Ｄ点群内の壁面を２Ｄ平面内の複数の線分として表すことによって、屋内シーンなどの３Ｄ空間の点群からフロアプランを推定する方法を含む。各壁面は、３Ｄ点群のそれぞれの点または床面上のそれぞれの２Ｄ投影から推定することができる。ルームレイアウトは、２Ｄ平面内の線分に対する様々な操作によって推定することができる。カメラ位置は、線分の精緻化に使用することができる。例えば、カメラ位置からの壁面の視認性を推定することができる。壁面から開口領域（例えば、開いたドアまたは窓）を推定することができる。さらに、１つまたは複数の機械学習および／またはディープラーニングアルゴリズム（例えば、サポートベクトルマシン）を適用することができ、その結果、ルームセグメント化、ルームラベリングなどの他の解析を、生成されたフロアプランに基づいて実行することができる。

ＩＩ．フローチャート
図７は、本開示の一実施形態による例示的なプロセス（７００）の概要を示すフローチャートを示す。様々な実施形態で、プロセス（７００）は、図８に示す処理回路などの処理回路によって、実行される。いくつかの実施形態では、プロセス（７００）はソフトウェア命令で実施され、したがって、処理回路がソフトウェア命令を実行すると、処理回路はプロセス（７００）を実行する。

プロセス（７００）は、一般に、ステップ（Ｓ７１０）で開始することができ、プロセス（７００）は、３次元空間に対応する入力３次元点群を受け取る。次に、プロセス（７００）はステップ（Ｓ７２０）に進む。

ステップ（Ｓ７２０）において、プロセス（７００）は、受け取った入力３次元点群内の複数の壁面を決定する。次に、プロセス（７００）はステップ（Ｓ７３０）に進む。

ステップ（Ｓ７３０）において、プロセス（７００）は、複数の線分を生成する。各線分は、複数の壁面のそれぞれの壁面を３次元空間の床面に投影することによって生成される。次に、プロセス（７００）はステップ（Ｓ７４０）に進む。

ステップ（Ｓ７４０）において、プロセス（７００）は、フロアプランに対応する２次元空間内の複数の線分を用いて、３次元空間内の複数の壁面を表現する。次に、プロセス（７００）はステップ（Ｓ７５０）に進む。

ステップ（Ｓ７５０）において、プロセス（７００）は、フロアプランを改良するために２次元空間内の複数の線分を調整する。そして、プロセス（７００）はステップ（Ｓ７６０）に進む。

ステップ（Ｓ７６０）において、プロセス（７００）は、複数の調整された線分に基づいてフロアプランを生成する。次に、プロセス（７００）は終了する。

一実施形態では、プロセス（７００）は、受け取った入力点群内の点のサブセットを複数の壁面のうちの１つに投影する。プロセス（７００）は、投影点に基づいて、複数の線分のいずれかが複数の壁面のいずれかに対応すると判定する。

一実施形態では、プロセス（７００）は、投影点に基づいて、複数の壁面のうちの１つに対応する複数の線分のうちの１つの２つの端点の座標を計算する。

一実施形態では、複数の壁面のうちの一方は複数のグリッドによって表され、プロセス（７００）は、複数のグリッド内の連続するグリッドが少なくとも１つの投影点を含むかどうかを判定する。プロセス（７００）は、少なくとも１つの投影点を含まない連続するグリッドに基づいて、複数の壁面のうちの１つの開口領域を決定する。開口領域は、連続するグリッドに対応する。プロセス（７００）は、複数の壁面のうちの１つにおける開口領域に基づいて、複数の線分のうちの１つにおける開口領域を決定する。

一実施形態では、複数の壁面のうちの一方は、複数のグリッド列によって表され、プロセス（７００）は、グリッドの複数の列の各々における投影点のない連続するグリッドの数がグリッドしきい値よりも大きいかどうかを判定する。プロセス（７００）は、複数のグリッド列のそれぞれ１つにおける連続するグリッドの数がグリッドしきい値よりも大きいことに基づいて、複数のグリッド列のそれぞれ１つに対応する複数の線分のうちの１つの一部を、複数の線分のうちの１つにおける開口領域候補部分として決定する。プロセス（７００）は、複数の線分のうちの１つの中の連続する開口領域候補部分の数が部分しきい値より大きいことに基づいて、複数の線分のうちの１つの中の開口領域を決定する。開口領域は、複数の線分のうちの１つの線分における連続する開口領域候補部分に対応する。

一実施形態では、プロセス（７００）は、複数の線分のうちの１つまたは複数の他の線分と交差する複数の線分のうちの１つに基づいて、複数の線分のうちの１つを複数の部分に分割する。プロセス（７００）は、複数の線分のうちの１つの複数の部分のうちのどの連続部分が複数の壁面のうちの１つに対応するかを決定する。プロセス（７００）は、複数の壁面のうちの１つに対応すると決定された連続部分のうちの１つまたは複数に基づいて、複数の調整された線分のうちの１つを決定する。

一実施形態では、プロセス（７００）は、複数の部分のうちの１つの長さが長さしきい値よりも大きいことに基づいて、複数の部分のうちの１つが複数の壁面のうちの１つに対応すると決定する。

一実施形態では、複数の線分は、試験点を含む初期フロアプランを形成し、複数の部分の各々は、複数のサンプリング点を含み、プロセス（７００）は、複数の部分のうちの１つに対して複数の試験線分を生成する。複数の試験線分の各々は、複数の部分のうちの１つのサンプリング点と初期フロアプランの試験点との間に生成される。プロセス（７００）は、複数の試験線分のうちの１つまたは複数の試験線分の数が交差しきい値未満であることに基づいて、複数の部分のうちの１つが複数の壁面のうちの１つに対応すると決定する。１つまたは複数の試験線分の各々は、複数の線分のうちの少なくとも１つの他の線分と交差する。

一実施形態では、プロセス（７００）は、複数の壁面のうちの１つに対応しない複数の部分のうちの１つを除去する。プロセス（７００）は、複数の壁面のうちの１つに対応すると決定された連続部分のうちの１つまたは複数を、複数の調整された線分のうちの１つにマージする。

ＩＩＩ．コンピュータシステム
上述した技術は、コンピュータ可読命令を使用し、１つまたは複数のコンピュータ可読媒体に物理的に格納されたコンピュータソフトウェアとして実装することができる。例えば、図８は、開示されている主題の特定の実施形態を実施するのに適したコンピュータシステム（８００）を示す。

コンピュータソフトウェアは、１つもしくは複数のコンピュータ中央処理装置（ＣＰＵ）およびグラフィック処理装置（ＧＰＵ）などによって直接的に、または解釈およびマイクロコードの実行などを通して実行され得る命令を含むコードを作成するために、アセンブリ、コンパイル、リンキング、または同様のメカニズムを受け得る任意の適切な機械コードまたはコンピュータ言語を使用してコーディングされ得る。

命令は、例えばパーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、サーバ、スマートフォン、ゲーミングデバイス、およびモノのインターネットデバイスなどを含む様々なタイプのコンピュータまたはその構成要素上で実行され得る。

コンピュータシステム（８００）に関して図８に示されている構成要素は、本質的に例示であり、本開示の実施形態を実施するコンピュータソフトウェアの使用または機能の範囲に関する限定を示唆することを意図するものではない。また、構成要素の構成は、コンピュータシステム（８００）の例示的な実施形態に示されている構成要素のいずれか１つまたは組み合わせに関する依存性または要件を有するものとして解釈されるべきではない。

コンピュータシステム（８００）は、特定のヒューマンインターフェース入力デバイスを含んでもよい。このようなヒューマンインターフェース入力デバイスは、例えば、触覚入力（キーストローク、スワイプ、データグローブの動きなど）、音声入力（音声、拍手など）、視覚入力（ジェスチャなど）、嗅覚入力（図示せず）を介して、１人または複数の人間のユーザによる入力に応答することができる。ヒューマン・インターフェース・デバイスは、オーディオ（音声、音楽、環境音など）、画像（走査画像、写真画像は静止画像カメラから取得など）、ビデオ（２次元ビデオ、立体ビデオを含む３次元ビデオなど）などの、必ずしも人間による意識的な入力に直接関連しない特定の媒体を取り込むためにも使用され得る。

入力用ヒューマン・インターフェース・デバイスは、キーボード（８０１）、マウス（８０２）、トラックパッド（８０３）、タッチスクリーン（８１０）、データグローブ（図示せず）、ジョイスティック（８０５）、マイク（８０６）、スキャナ（８０７）およびカメラ（８０８）のうちの１つまたは複数（各々のうちの１つのみが図示されている）を含んでもよい。

コンピュータシステム（８００）はまた、特定のヒューマンインターフェース出力デバイスを含んでもよい。このようなヒューマンインターフェース出力デバイスは、例えば触覚出力、音、光および匂い／味を介して１人または複数の人間のユーザの感覚を刺激してもよい。このようなヒューマンインターフェース出力デバイスは、触覚出力デバイス（例えば、タッチスクリーン（８１０）、データグローブ（図示せず）、またはジョイスティック（８０５）による触覚フィードバックであるが、入力デバイスとして機能しない触覚フィードバックデバイスも存在し得る）、音声出力デバイス（例えば、スピーカ（８０９）、ヘッドホン（図示せず））、視覚出力デバイス（例えば、ＣＲＴスクリーン、ＬＣＤスクリーン、プラズマスクリーン、ＯＬＥＤスクリーンを含むスクリーン（８１０）、それぞれがタッチスクリーン入力機能を有するかまたは有さず、それぞれが触覚フィードバック機能を有するかまたは有さず、その一部は、ステレオ出力などの手段を介して２次元視覚出力または３次元以上の出力を出力可能であってもよい）、仮想現実眼鏡（図示せず）、ホログラフィックディスプレイ、および発煙タンク（図示せず））、およびプリンタ（図示せず）を含んでもよい。これらの視覚出力デバイス（スクリーン（８１０）など）を、グラフィックアダプタ（８５０）を介してシステムバス（８４８）に接続することができる。

コンピュータシステム（８００）はまた、人間がアクセス可能な記憶装置およびそれらの関連媒体、例えば、ＣＤ／ＤＶＤなどの媒体（８２１）を含むＣＤ／ＤＶＤ ＲＯＭ／ＲＷ（８２０）を含む光学媒体、サムドライブ（８２２）、リムーバブル・ハード・ドライブまたはソリッド・ステート・ドライブ（８２３）、テープおよびフロッピーディスク（図示せず）などの旧来の磁気媒体、セキュリティドングル（図示せず）などの専用ＲＯＭ／ＡＳＩＣ／ＰＬＤベースのデバイスなどを含むことができる。

また、当業者は、本開示の主題に関連して使用される「コンピュータ可読媒体」という用語が伝送媒体、搬送波、または他の一時的信号を包含しないことを理解すべきである。

コンピュータシステム（８００）はまた、１つまたは複数の通信ネットワーク（８５５）へのネットワークインターフェース（８５４）を含むことができる。１つまたは複数の通信ネットワーク（８５５）を、例えば無線式、有線式、光式とすることができる。さらに、１つまたは複数の通信ネットワーク（８５５）を、ローカル型、広域型、都市型、車両および産業用、リアルタイム型、遅延耐性型などとすることができる。１つまたは複数の通信ネットワーク（８５５）の例には、例えば、イーサネットなどのローカルエリアネットワーク、無線ＬＡＮ、ＧＳＭ、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、ＬＴＥなどを含むセルラネットワーク、ケーブルテレビ、衛星テレビ、地上波テレビを含むテレビの有線もしくは無線広域デジタルネットワーク、ＣＡＮＢｕｓを含む車載用もしくは産業用のネットワークなどが挙げられる。特定のネットワークは、一般に、特定の汎用データポートまたは周辺機器用バス（８４９）に取り付けられた外部ネットワークインターフェースアダプタ（例えば、コンピュータシステム（８００）のＵＳＢポートなど）を必要し、他のネットワークは、一般に、後述するようなシステムバスへの取り付けによってコンピュータシステム（８００）のコアに統合される（例えば、イーサネットインターフェースのＰＣコンピュータシステムへの統合、またはセルラネットワークインターフェースのスマートフォンコンピュータシステムへの統合）。これらのネットワークのいずれかを使用して、コンピュータシステム（８００）は他のエンティティと通信することができる。例えばローカルまたは広域のデジタルネットワークを使用する他のコンピュータシステムに対して、このような通信は、単方向、受信のみ（例えば、テレビ放送）、単方向送信のみ（例えば、特定のＣＡＮｂｕｓデバイスへのＣＡＮｂｕｓ）、または双方向であり得る。特定のプロトコルおよびプロトコルスタックは、上記で説明されたように、それらのネットワークおよびネットワークインターフェースの各々で使用され得る。

前述のヒューマン・インターフェース・デバイス、人間がアクセス可能な記憶装置、およびネットワークインターフェースを、コンピュータシステム（８００）のコア（８４０）に取り付けられ得る。

コア（８４０）は、１つまたは複数の中央処理装置（ＣＰＵ）（８４１）、グラフィックス処理装置（ＧＰＵ）（８４２）、フィールド・プログラマブル・ゲート・エリア（ＦＰＧＡ）（８４３）の形態をとる特化型プログラム可能処理装置、特定のタスク用のハードウェアアクセラレータ（８４４）、グラフィックアダプタ（８５０）などを含むことができる。これらのデバイスは、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）（８４５）、ランダムアクセスメモリ（８４６）、ユーザがアクセス不可能な内部ハードドライブ、ＳＳＤなどの内部大容量記憶装置（８４７）と共に、システムバス（８４８）を通じて接続され得る。いくつかのコンピュータシステムでは、システムバス（８４８）を１つまたは複数の物理プラグの形態でアクセス可能として、追加のＣＰＵ、ＧＰＵなどによる拡張を可能にすることができる。周辺機器を、コアのシステムバス（８４８）に直接取り付けるか、または周辺機器用バス（８４９）を介して取り付けることもできる。一例では、スクリーン（８１０）をグラフィックアダプタ（８５０）に接続することができる。周辺バスのアーキテクチャは、ＰＣＩ、ＵＳＢなどを含む。

ＣＰＵ（８４１）、ＧＰＵ（８４２）、ＦＰＧＡ（８４３）およびアクセラレータ（８４４）を組み合わせて、上述のコンピュータコードを構成することができる特定の命令を実行することができる。そのコンピュータコードをＲＯＭ（８４５）またはＲＡＭ（８４６）に記憶することができる。一時データがＲＡＭ（８４６）に記憶され得る一方で、永続データは、例えば内部大容量記憶装置（８４７）に記憶され得る。１つまたは複数のＣＰＵ（８４１）、ＧＰＵ（８４２）、大容量記憶装置（８４７）、ＲＯＭ（８４５）、ＲＡＭ（８４６）などと密接に関連付けることができるキャッシュメモリの使用によって、メモリデバイスのいずれかへの高速記憶および検索が可能になり得る。

コンピュータ可読媒体は、様々なコンピュータ実施動作を行うためのコンピュータコードを有することができる。媒体およびコンピュータコードは、本開示の目的のために特別に設計および構成されたものであり得るし、またはそれらは、コンピュータソフトウェア技術の当業者に周知の利用可能な種類のものであり得る。

限定ではなく例として、アーキテクチャを有するコンピュータシステム（８００）、特にコア（８４０）は、１つまたは複数の有形コンピュータ可読媒体で具現化されたソフトウェアを実行するプロセッサ（ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡ、アクセラレータなどを含む）の結果として機能を提供することができる。このようなコンピュータ可読媒体は、上述のようなユーザがアクセス可能な大容量記憶装置、ならびにコア内部大容量記憶装置（８４７）またはＲＯＭ（８４５）などの非一時的な性質のコア（８４０）の特定の記憶装置に関連付けられた媒体であってもよい。本開示の様々な実施形態を実施するソフトウェアを、このようなデバイスに記憶し、コア（８４０）によって実行することができる。特定の必要性に応じて、コンピュータ可読媒体は１つまたは複数のメモリデバイスまたはチップを含むことができる。ソフトウェアは、コア（８４０）、具体的にはその中の（ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＦＰＧＡなどを含む）プロセッサに、ＲＡＭ（８４６）に記憶されたデータ構造を定義すること、およびソフトウェアによって定義された処理に従ってこのようなデータ構造を修正することを含む、本明細書に記載の特定の処理または特定の処理の特定の部分を実行させることができる。追加的に、または代替として、コンピュータシステムは、ハードウェアに組み込まれるかまたは他の方法で回路（例えば、アクセラレータ（８４４））に具現化された論理の結果として機能を提供することができ、ソフトウェアの代わりに、またはソフトウェアと共に動作して、本明細書に記載の特定の処理または特定の処理の特定の部分を実行することができる。ソフトウェアへの言及は、適切な場合には論理を包含することができ、逆もまた同様である。必要に応じて、コンピュータ可読媒体への言及は、実行のためのソフトウェアを格納する回路（集積回路（ＩＣ）など）、実行のためのロジックを具体化する回路、またはこれらの両方を包含することができる。本開示は、ハードウェアとソフトウェアの任意の適切な組み合わせを包含する。

本開示はいくつかの例示的な実施形態を説明してきたが、本開示の範囲内にある修正例、置換例、および様々な代替均等例がある。したがって、当業者は、本明細書に明示的に示されていないまたは記載されていないが、本開示の原理を具体化し、したがってその趣旨および範囲内にある多数のシステムおよび方法を考案することができることが理解されよう。

２０１、２０２ 正方形
４０１ 壁面
４０２ ２Ｄ部分空間平面
６０１、６０２ 壁面
６０３ 影付き領域
６０４、６０５ 接続領域
６０５ 接続領域
６０６ 列
６１１ １Ｄストリップ
６１６ セル
６１７ 空セル
７００ プロセス
８００ コンピュータシステム
８０１ キーボード
８０２ マウス
８０３ トラックパッド
８０５ ジョイスティック
８０６ マイク
８０７ スキャナ
８０８ カメラ
８０９ スピーカ
８１０ タッチスクリーン
８２１ 媒体
８２２ サムドライブ
８２３ ソリッド・ステート・ドライブ
８４０ コア
８４３ フィールド・プログラマブル・ゲート・エリア（ＦＰＧＡ）
８４４ ハードウェアアクセラレータ
８４５ 読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）
８４６ ランダムアクセスメモリ
８４７ 大容量記憶装置
８４８ システムバス
８４９ 周辺機器用バス
８５０ グラフィックアダプタ
８５４ ネットワークインターフェース
８５５ 通信ネットワーク

Claims (9)

1. 点群モデルからフロアプランを生成する方法であって、
   ３次元空間に対応する入力３次元点群を受け取るステップと、
   前記受け取った入力３次元点群内の複数の壁面を決定するステップと、
   複数の線分を生成するステップであって、前記複数の線分の各々は、前記複数の壁面のそれぞれの壁面を前記３次元空間内の床面に投影することによって生成される、ステップと、
   前記フロアプランに対応する２次元空間内の前記複数の線分を用いて、前記３次元空間内の前記複数の壁面を表現するステップと、
   前記フロアプランを改良するために前記２次元空間内の前記複数の線分を調整するステップと、
   前記複数の調整された線分に基づいて前記フロアプランを生成するステップと、
   を含み、
   前記複数の線分を生成するステップは、
   前記受け取った入力３次元点群内の点のサブセットを前記複数の壁面のうちの１つに投影するステップと、
   前記点のサブセットの投影点の数が閾値より大きい場合に、前記投影点に基づいて、前記複数の壁面のうちの１つに対応する前記複数の線分のうちの１つの線分の２つの端点の座標を算出するステップと、
   を含む、方法。
2. 前記複数の壁面のうちの１つは、複数のグリッドによって表され、
   前記調整するステップは、
   前記複数のグリッドのうちの連続するグリッドが少なくとも１つの投影点を含むかどうかを判定するステップと、
   少なくとも１つの投影点を含まない前記連続するグリッドに基づいて、前記複数の壁面のうちの１つの開口領域を決定するステップであっ、前記開口領域は、前記連続するグリッドに対応する、ステップと、
   前記複数の壁面のうちの１つの前記開口領域に基づいて、前記複数の線分のうちの１つにおける開口領域を決定するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記複数の壁面のうちの１つは、複数のグリッド列で表され、
   前記調整するステップは、
   前記複数のグリッド列の各々における投影点を有さない連続するグリッドの数がグリッドしきい値よりも大きいかどうかを判定するステップと、
   前記複数のグリッド列のそれぞれ１つにおける前記連続するグリッドの数が前記グリッドしきい値より大きいことに基づいて、前記複数の線分のうちの１つの、前記複数のグリッド列のそれぞれ１つに対応する部分を、前記複数の線分のうちの１つにおける開口領域候補部分として決定するステップと、
   前記複数の線分のうちの１つにおける連続する開口領域候補部分の数が部分しきい値より大きいことに基づいて、前記複数の線分のうちの１つにおける開口領域を決定するステップであって、前記開口領域は、前記複数の線分のうちの１つにおける前記連続する開口領域候補部分に対応する、ステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記調整するステップは、
   前記複数の線分のうちの１つを、前記複数の線分のうちの１つが前記複数の線分における１つまたは複数の他の線分と交差することに基づいて複数の部分に分割するステップと、
   前記複数の線分のうちの１つの前記複数の部分のうちのどの連続する部分が前記複数の壁面のうちの１つに対応するかを判定するステップと、
   前記複数の壁面のうちの１つに対応すると判定された前記連続する部分のうちの１つまたは複数に基づいて、前記複数の調整された線分のうちの１つを決定するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
5. どの連続する部分かを判定する前記ステップは、
   前記複数の部分のうちの１つの長さが長さしきい値よりも大きいことに基づいて、前記複数の部分のうちの１つが前記複数の壁面のうちの１つに対応すると判定するステップを含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記複数の線分は試験点を含む初期フロアプランを形成し、前記複数の部分の各々は、複数のサンプリング点を含み、
   どの連続する部分かを判定する前記ステップは、
   前記複数の部分のうちの１つについて複数の試験線分を生成するステップであって、前記複数の試験線分の各々が、前記複数の部分のうちの１つのサンプリング点のうちの１つと前記初期フロアプランの前記試験点との間に生成される、ステップと、
   前記複数の試験線分における１つまたは複数の試験線分の数が交差しきい値未満であることに基づいて前記複数の部分のうちの１つが前記複数の壁面のうちの１つに対応すると判定するステップであって、１つまたは複数の試験線分の各々が前記複数の線分のうちの少なくとも１つの他の線分と交差する、ステップと、
   を含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記複数の調整された線分のうちの１つを決定するステップは、
   前記複数の壁面のうちの１つに対応しない前記複数の部分のうちの１つを除去するステップと、
   前記複数の壁面のうちの１つに対応すると判定された前記連続する部分のうちの１つまたは複数を、前記複数の調整された線分のうちの１つにマージするステップと、
   を含む、請求項４に記載の方法。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行するように構成される、装置。
9. 少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、前記少なくとも１つのプロセッサに、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を含む、プログラム。

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