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1、(10)申请公布号 CN 103837083 A (43)申请公布日 2014.06.04 CN 103837083 A (21)申请号 201310731044.7 (22)申请日 2013.12.26 G01B 11/03(2006.01) (71)申请人 苏州盛景空间信息技术有限公司 地址 215021 江苏省苏州市工业园区金鸡湖 大道1355号国际科技园一期111C单元 (72)发明人 胡伏原 刘盼 (74)专利代理机构 北京中誉威圣知识产权代理 有限公司 11279 代理人 张相午 (54) 发明名称 一种基于全景图像的地面物体的高度计算方 法 (57) 摘要 本发明公开了一种基于全。
2、景图像的地面物体 的高度计算方法。本发明首先从图像上获取标志 待求物体高度的起点和终点， 其中物体底部的点 应该是在地面或者非常接近地面。然后根据投影 原理计算出底部点的三维点位置， 再计算出顶部 三维点的三维点位置， 最终计算出物体高度。 本发 明可以减少数据处理的难度， 提高计算速度， 降低 应用成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103837083 A CN 103837083 A 1/2 页 2 1. 一种基于全景图像。
3、的地面物体的高度计算方法 , 其特征在于， 它包括如下步骤 ： （1） 获取待计算高度的物体的底部和顶部的点的极坐标表示 ； （2） 计算底部的点坐标 ； （3） 计算顶部的坐标和高度。 2. 根据权利要求 1 所述的一种基于全景图像的地面物体的高度计算方法 , 其特征在 于， 所述步骤 （1） 中 获取鼠标点击的顶部和底部的屏幕坐标位置(x屏幕， y屏幕)， 该点就是全景图像做球面投 影后经过三维渲染引擎光栅化后在屏幕上的位置 ； 计算顶部和底部的极坐标坐标表示， 这个过程就是计算机图形学中光栅化的逆过 程， 假设全景图像的显示在显示器上的宽度为 W， 高度为 H， 三维渲染引擎设置的视野张。
4、角 （FOV） 是， 则顶部和的极坐标表示可按下列的公式进行计算 ： 则顶部和底部的极坐标表示为 （r,， )， r 为极坐标的半径。 3. 根据权利要求 1 所述的一种基于全景图像的地面物体的高度计算方法 , 其特征在 于， 所述步骤 （2） 中， 计算底部到采集设备底部的距离， 采集设备距离地面的高度是可以预先测量得 到， 假设为 H， 当前屏幕中心相对于全景初始化时旋转了 1， 此时设备的空间姿态为 （roll,pitch,yaw） , 其中 roll,pitch,yaw 是按照下面的定义计算得来的 ： 在水平面上， 从 南向北为 y 轴， 从东向西是 x 轴， 竖直向上为 z 轴， r。
5、oll 是载具绕 y 轴旋转的角度， pitch 是 载具绕 x 轴旋转的角度， yaw 是载具绕 z 轴旋转的角度， 以上角度都是以逆时针旋转为正进 行计算的 ； 则底部到采集设备底部的距离 length 可按照下列的公式进行计算 ： 矩阵 矩阵 向量 权 利 要 求 书 CN 103837083 A 2 2/2 页 3 向量 角度 距离 计算底部的坐标 (xbottom， ybottom， zbottom)。公式如下 ： xbottom=Length*cos() ybottom Length*sin() zbottom 0。 4. 根据权利要求 1 所述的一种基于全景图像的地面物体的高度计。
6、算方法 , 其特征在 于， 所述步骤 （3） 中， 计算顶部的坐标 (xtop,ytop,ztop) xtop Length*cos() ytop=Length*sin() ztop H+sin() 物体高度 权 利 要 求 书 CN 103837083 A 3 1/5 页 4 一种基于全景图像的地面物体的高度计算方法 技术领域 ： 0001 本发明涉及一种基于全景图像的地面物体的高度计算方法。 背景技术 ： 0002 全景 （Panorama） 是将相机环 360 度拍摄的一组或多组照片拼接成一个全景图像， 全景虚拟现实 （也称实景虚拟） 是基于全景图像的真实场景的虚拟现实技术， 通过计算机。
7、技 术实现全方位互动式观看真实场景的还原展示。在播放插件的支持下， 使用鼠标控制环视 的方向， 可右可近可远， 是观众感到身处处在现实的环境当中， 仿佛在一个窗口中浏览了实 景中的美丽景色。 基于静态图像的虚拟全景技术是一种在微机平台上能够实现的初级虚拟 现实技术， 改变了传统网络二维呈现的平淡， 给视觉以更强的冲击力， 让人们通过互联网即 使足不出户也可以真是的感受到外面的世界。 0003 连续的全景， 又称为街景， 不仅能为一般用户提供足不出户览天下的功能， 对于特 殊的行业会对街景的应用提出更高的要求， 目前一个比较热门的应用就是利用全景图像进 行测量和三维重建， 传统的三维重建算法计算。
8、复杂度比较高， 对图像的中的景物特征要求 比较严格， 计算时间比较长， 几乎不能做到实时计算， 因此为了能够在互联网上进行使用计 算复杂度较小的算法来计算物体的度量就变得很有必要了。 发明内容 ： 0004 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种一种基于全景图像的地面物体 的高度计算方法。 0005 为了解决背景技术所存在的问题， 本发明采用以下技术方案 ： 0006 一种基于全景图像的地面物体的高度计算方法 , 它包括如下步骤 ： 0007 （1） 获取待计算高度的物体的底部和顶部的点的极坐标表示 ； 0008 （2） 计算底部的点坐标 ； 0009 （3） 计算顶部的坐标和高度。 。
9、0010 进一步的， 所述步骤 （1） 中 0011 获取鼠标点击的顶部和底部的屏幕坐标位置(x屏幕， y屏幕)， 该点就是全景图像做球 面投影后经过三维渲染引擎光栅化后在屏幕上的位置 ； 0012 计算顶部和底部的极坐标坐标表示， 这个过程就是计算机图形学中光栅化的逆过 程， 假设全景图像的显示在显示器上的宽度为 W， 高度为 H， 三维渲染引擎设置的视野张角 （FOV） 是， 则顶部和的极坐标表示可按下列的公式进行计算 ： 0013 0014 说 明 书 CN 103837083 A 4 2/5 页 5 0015 0016 则顶部和底部的极坐标表示为 （r,， )， r 为极坐标的半径。 。
10、0017 进一步的， 所述步骤 （2） 中， 0018 计算底部到采集设备底部的距离， 采集设备距离地面的高度是可以预先测量 得到， 假设为 H， 当前屏幕中心相对于全景初始化时旋转了 1， 此时设备的空间姿态为 （roll,pitch,yaw） , 其中 roll,pitch,yaw 是按照下面的定义计算得 来的 ： 在水平面上， 从 南向北为 y 轴， 从东向西是 x 轴， 竖直向上为 z 轴， roll 是载具绕 y 轴旋转的角度， pitch 是 载具绕 x 轴旋转的角度， yaw 是载具绕 z 轴旋转的角度， 以上角度都是以逆时针旋转为正进 行计算的 ； 则底部到采集设备底部的距离 。
11、length 可按照下列的公式进行计算 ： 0019 矩阵 0020 矩阵 0021 向量 0022 向量 0023 角度 0024 距离 0025 计算底部的坐标 (xbottom， ybottom)， zbottom)。公式如下 ： 0026 xbottom Length*cos() 0027 ybottom Length*sin() 0028 zbottom 0。 0029 进一步的， 所述步骤 （3） 中， 0030 计算顶部的坐标 (xtop， ytop， ztop) 说 明 书 CN 103837083 A 5 3/5 页 6 0031 xtop Length*cos() 0032。
12、 ytop=Length*sin() 0033 ztop H+sin() 0034 物体高度 0035 0036 本发明对比现有技术有如下的有益效果 ： 本发明可以减少数据处理的难度， 提高 计算速度， 降低应用成本 附图说明 ： 0037 图 1 为本发明方法流程图。 0038 图 2 为通过屏幕上的位置计算被选中点的极坐标的模型。 0039 图 3 理想状态下计算相机到地面点的距离模型。 0040 图 4 考虑相机在倾斜状态下计算相机到地面点的距离模型。 具体实施方式 ： 0041 下面结合附图， 对本发明作进一步详细描述 ： 0042 图 1 为本发明方法流程图。一种基于全景图像的地面物。
13、体的高度计算方法 , 它包 括如下步骤 ： 0043 （1） 获取待计算高度的物体的底部和顶部的点的极坐标表示 ； 0044 （2） 计算底部的点坐标 ； 0045 （3） 计算顶部的坐标和高度。 0046 进一步的， 所述步骤 （1） 中 0047 获取鼠标点击的顶部和底部的屏幕坐标位置(x屏幕， y屏幕)， 该点就是全景图像做球 面投影后经过三维渲染引擎光栅化后在屏幕上的位置 ； 0048 计算顶部和底部的极坐标坐标表示， 这个过程就是计算机图形学中光栅化的逆过 程， 假设全景图像的显示在显示器上的宽度为 W， 高度为 H， 三维渲染引擎设置的视野张角 （FOV） 是， 则顶部和的极坐标表。
14、示可按下列的公式进行计算 ： 0049 0050 0051 说 明 书 CN 103837083 A 6 4/5 页 7 0052 则顶部和底部的极坐标表示为 （r,， )， r 为极坐标的半径。 0053 进一步的， 所述步骤 （2） 中， 0054 计算底部到采集设备底部的距离， 采集设备距离地面的高度是可以预先测量 得到， 假设为 H， 当前屏幕中心相对于全景初始化时旋转了 1， 此时设备的空间姿态为 （roll,pitch,yaw） , 其中 roll,pitch,yaw 是按照下面的定义计算得来的 ： 在水平面上， 从 南向北为 y 轴， 从东向西是 x 轴， 竖直向上为 z 轴， 。
15、roll 是载具绕 y 轴旋转的角度， pitch 是 载具绕 x 轴旋转的角度， yaw 是载具绕 z 轴旋转的角度， 以上角度都是以逆时针旋转为正进 行计算的 ； 则底部到采集设备底部的距离 length 可按照下列的公式进行计算 ： 0055 矩阵 0056 矩阵 0057 向量 0058 向量 0059 角度 0060 距离 0061 计算底部的坐标 (xbottom， ybottom， zbottom)。公式如下 ： 0062 xbottom Length*cos() 0063 ybottom Length*sin() 0064 zbottom 0。 0065 进一步的， 所述步骤 。
16、（3） 中， 0066 计算顶部的坐标 (xtop， ytop， ztop) 0067 xtop=Length*cos() 0068 ytop=Length*sin() 0069 ztop H+sin() 0070 物体高度 说 明 书 CN 103837083 A 7 5/5 页 8 0071 0072 该发明的工作原理 ： 0073 图 2 ： 通过屏幕上的位置计算被选中点的极坐标的模型。其中 H 为渲染系统在显 示器上渲染范围高度， W 为渲染系统在显示器上渲染范围的宽度， O 点是渲染范围的中心， A 点位用户鼠标点击的位置， focal 为渲染系统进行投影时所使用的焦距。可根据这些数。
17、据 计算出鼠标点击的位置的极坐标。 0074 图 3 ： 理想状态下计算相机到地面点的距离模型。所谓理想状态是指承载全景相 机的载具位于水平面上， 此时整个成像平面与地面垂直， 此时通过相机光心且垂直成像平 面的直线与地面平行。在这个模型中 A 点表示相机光心所在的位置， B 点表示相机的正下 方， 也即相机光心在地面的投影位置， 线段 AB 表示相机光心距离地面的高度。线段 CD 表示 待测的地面物体， 其中 C 为底部点， D 为顶部点。线段 BC 表示从相机在地面上的投影点到 待测物体底部的距离， 也即公式中的 Length。 0075 图 4 ： 考虑相机在倾斜状态下计算相机到地面点的。
18、距离模型。在实际的采集过程 中， 由于道路几乎不可能完全是水平的， 所以相机在实际采集过程中不可能保持水平姿态， 这将影响相机的在地面的投影点到待测物体底部点的距离的计算。在这个模型下， 相机位 于直线 m1 和直线 m2 所确定的平面上， 该平面和水平面不平行。A 点为相机， B 为相机在地 面的投影点， C 点位待测物体的底部， 则与水平面平行， 和 BD 垂直， AE 为由光心发 出， 与水平面平行的线段， AF 为有光心发出与成像平面垂直的线段， 则 AF 与 AB 垂直， AF 与 平行， 与平行。因此在使用理想的模型计算 Length 之前， 应该消除相机由于 倾斜而造成的偏移角， 在本图中为 BD 和 BC 构成夹角。具体的计算方法， 在前面具体描述中 已经给出。 0076 需要理解到的是 ： 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 对于本技术领域的普通 技术人员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润 饰也应视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103837083 A 8 1/2 页 9 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103837083 A 9 2/2 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103837083 A 10 。