基于拍照的戶型圖識別生成三維房型的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及圖像處理、虛擬現(xiàn)實、Ξ維重建等技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種基于拍照的 戶型圖識別生成Ξ維房型的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國房地產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展W及現(xiàn)代年輕人強烈的自主意識，越來越多的年輕 人希望能把自己的裝修創(chuàng)意應(yīng)用于自己的房屋裝修。但是自主裝修者本身不是專業(yè)設(shè)計 師，往往又擔屯、實際的裝修效果與自己的創(chuàng)意想象相差太大。為解決運個矛盾，把平面戶型 圖轉(zhuǎn)化為3D戶型圖，購房者自己預先在3D模型上模擬裝修效果，然后再去實際裝修房屋。 另一方面，隨著房地產(chǎn)開發(fā)商之間競爭越來越激烈，房地產(chǎn)開發(fā)商也越來越需要一種現(xiàn)實 增強的技術(shù)W立體呈現(xiàn)房屋效果，增強購房人的現(xiàn)實體驗，促進房屋銷售。目前房地產(chǎn)銷售 展示僅僅依靠一張平面戶型圖，不能適應(yīng)現(xiàn)實需求。所W無論從自主裝修者、購房人的角度 來看，還是從房地產(chǎn)開發(fā)商的角度來看，允許用戶自主加載戶型圖，然后基于戶型圖進行Ξ 維重建從而實現(xiàn)3D展示十分必要。
[0003] 戶型圖的來源大致有兩種。一種是電子版戶型圖。運種戶型圖廣泛存在于各大購 房網(wǎng)站、家居裝修網(wǎng)站、房地產(chǎn)網(wǎng)站。用戶可W從運些網(wǎng)站下載與自己戶型相近的戶型圖。 運類戶型圖的特點是圖像清晰、標準，可W準確地被圖像識別方法識別。如果是正在購房的 用戶，可W方便地從地產(chǎn)商銷售那里獲取戶型圖電子版。如果是已購房用戶，就不一定能從 房地產(chǎn)銷售那里獲取戶型圖電子版。相關(guān)網(wǎng)站上也可W下載戶型圖電子版，只是運些戶型 圖與用戶自己的房屋在戶型和尺寸上都相差較大。
[0004] 另一種戶型圖是拍照版戶型圖。如果沒有自己房屋的電子版戶型圖，用戶可W對 自己的戶型圖宣傳彩頁拍照；如果沒有戶型圖宣傳彩頁，用戶可W自己手繪戶型圖，然后拍 照。拍照版戶型圖方式的優(yōu)點是可W簡單方便地獲取圖像，用于拍照的工具可W是相機、手 機、平板電腦等。在電子產(chǎn)品成為日用品的當下，相機、手機、平板電腦等工具非常普遍。運 種方式的缺點是：所獲取圖像受拍攝光線、距離、角度等諸多因素影響，圖像質(zhì)量與電子版 圖像相比，效果很差。如圖1所示為從宣傳冊上拍攝的戶型圖，圖2是拍攝的手繪戶型圖。 拍照版戶型圖圖像的缺陷有：圖像光照不均、圖像明暗不均、圖像角度傾斜、圖像扭曲、圖像 不清晰等。拍照版戶型圖圖像的種種缺陷，對于Ξ維重建來說，將是一個巨大的挑戰(zhàn)。
[0005] 目前基于戶型圖進行Ξ維重建的方法分為Ξ種。第一種方法是直接利用CAD等 繪圖軟件繪制的矢量建筑圖，在矢量圖中分析識別戶型結(jié)構(gòu)，然后Ξ維重建（參考文獻1 : 基于結(jié)構(gòu)構(gòu)件識別的戶型圖Ξ維重建算法研究[碩±學位論文].北京：清華大學，2013); 第二種方法是首先對圖像進行矢量化掃描，然后在矢量圖中分析識別戶型結(jié)構(gòu)，最后Ξ維 重建（參考文南犬 2 :Generatin邑 3DBuildingModelsfromArchitecturalDrawin邑s:A Survey.IE邸ComputerGra地icsandApplications, 2009, 29(1):20-30);第S種方法是 直接對掃描圖像進行結(jié)構(gòu)識別，然后Ξ維重建（參考文獻3JmprovedAutomaticAnalysis ofArchitecturalFloorPlans.InternationalConferenceonDocumentAnalysisand Recognition, 2011 :864-869)。第一種方法的優(yōu)點是避免了圖像矢量化過程，噪聲和干擾 與掃描圖像相比幾乎沒有，相關(guān)矢量信息完整準確，Ξ維重建準確率最高；缺點是適應(yīng)范圍 窄，僅僅適應(yīng)于利用CAD等繪圖軟件繪制的矢量建筑圖。后兩種方法的優(yōu)點是可W直接針 對戶型圖圖像進行Ξ維建模，擴大了適用范圍；缺點是戶型圖結(jié)構(gòu)識別準確率不高，對戶型 圖圖像本身要求嚴格，不能適應(yīng)設(shè)計不規(guī)范、有背景信息的類型。由于拍照版戶型圖具有 "圖像質(zhì)量差、圖像傾斜扭曲、圖像背景雜亂、戶型圖設(shè)計不規(guī)范"等現(xiàn)實特點，上述Ξ種基 于戶型圖的Ξ維重建方法均不能適用。因此，本發(fā)明提出了一種基于拍照的戶型圖識別生 成Ξ維房型的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的問題是：傳統(tǒng)的基于戶型圖的Ξ維重建方法不能適用拍照版戶型 圖，無法提供現(xiàn)場實時的Ξ維重建體驗。為了解決該問題，本發(fā)明提供了一種基于拍照的戶 型圖識別生成Ξ維房型的方法。
[0007] 具體的基于拍照的戶型圖識別生成Ξ維房型的方法，分為Ξ個部分。第一部分為 "圖像矯正"，包括下列的步驟1到步驟9;第一部分為"墻體識別"，包括下列的步驟10到步 驟22 ;第Ξ部分為"Ξ維重建"，包括下列的步驟23到步驟24。詳細步驟如下：
[0008] 步驟1:對圖像進行初步預處理，得到戶型圖的灰度圖；初步預處理包括圖像去 噪、圖像增強和灰度轉(zhuǎn)換；
[0009] 步驟2 :對灰度圖進行0TSU二值化處理；0TSU表示最大類間方差法；
[0010] 步驟3 :對步驟2得到的圖提取最大邊緣輪廓，得到邊緣圖像；
[0011] 步驟4 :對邊緣圖像進行化U曲變換得到直線坐標信息；
[0012] 步驟5 :從步驟4所得直線中提取最上、最下、最左和最右四條線段；
[0013] 步驟6:根據(jù)四條線段計算透視變換的變換矩陣所需的兩組消隱點；
[0014] 步驟7 :計算透視變換的變換矩陣；
[0015] 步驟8:根據(jù)變換矩陣，對原圖像的灰度圖像進行透視變換，獲得矯正后的灰度圖 像；
[001引步驟9 :剪取戶型圖區(qū)域；
[0017]步驟10:對步驟9剪取的戶型圖區(qū)域進行外形輪廓檢測；
[001引步驟11 :采用墻體闊值分割方法對步驟10得到的戶型圖進行處理，去除與墻體無 關(guān)區(qū)域，得到二值圖；
[0019] 步驟12:對二值圖進行腐蝕和膨脹；
[0020] 步驟13對步驟12處理后的二值圖進行邊緣檢測，得到邊緣圖像；
[0021] 步驟14:對步驟13得到的邊緣圖像進行化U曲變換，將墻體邊緣線擬合成線段；
[0022] 步驟15 :對步驟14得到的邊緣線段根據(jù)角度分類為橫線和豎線兩個集合；
[0023] 步驟16 :對橫線和豎線集合中的線段進行矯正拉直；
[0024] 步驟17 :根據(jù)橫線集合和豎線集合，獲取墻體的簡化線；
[00幼步驟18 :簡化線歸并；
[0026] 步驟19 :根據(jù)簡化線生成基于錯點的墻體；
[0027] 步驟20:根據(jù)墻體之間的信息進行口識別；
[002引步驟21 :根據(jù)墻體之間的信息進行窗識別；
[0029] 步驟22:生成JS0N文件，記錄墻體、Π窗信息；
[0030] 步驟23:利用軟件化ity3D讀取JS0N文件，創(chuàng)建墻體、Π窗；
[0031] 步驟24 維重建完成，漫游展示，裝修展示。
[0032] 所述步驟6中獲取矯正前后的所需的兩組消隱點，具體步驟為：
[0033] 步驟6.1.計算最左、最右、最上、最下四條線段11、Ir、It、化所在的直線lleft、 Iright、Itop、Ibottom;
[0034] 步驟6.2.計算直線lleft、Iri曲t、Itop、化ottom兩兩直線所形成的交點，左上、 右上、左下、右下交點分別設(shè)為：Pi(Xl,yi)、化(而，y2)、P3(X3,y3)、P4(X4,y4);
[0035] 步驟6.3.計算直線lleft、Iri曲t、Itop、化ottom所圍成四邊形對角線的交點 Ρ5(Χ5，Υ5);
[0036] 步驟6.4.計算X坐標和y坐標的矯正量化和dv:化=(而-又1+與-又3)/4;dv= (y；5-yi+y廣y2) /4 ;
[0037] 步驟6.5.計算變換后左上、右上、左下、右下消隱點Pl'（V，yl'）、P2'（?'，y2'）、 Ps' (xs',y/)^ Pi. y/)：
[0038] x/ = X廣dh ;y/ = y廣dv ;而'=Xs+dh 巧2' = y；>-dv ;
[0039] X3' = Xjj-dh 巧3' = Ys+dv ;X4' = Xs+dh 巧4' = Ys+dv。
[0040] 所述的步驟9中，根據(jù)步驟6得到的消隱點坐標，向四邊放寬d個像素，在矯正的 圖像中剪取戶型圖區(qū)域，d=(化+dv)/10。
[0041] 所述步驟17,根據(jù)豎線集合和橫線集合獲取墻體簡化線，設(shè)豎線集合或橫線集合 中任意一條線段li(Xi,yi,而，y2)，進行如下步驟：
[004引步驟17. 1，在線段li所在集合中尋找匹配墻線12(V，y/，而'，y/)，要滿足如 下條件：
[0043]a.被匹配墻線12從未被匹配過；
[0044]b. 1郝12之間的距離d與11和其他未被匹配的線段之間距離相比，d是最短的； d= |xi-xi' I；
[0045]c. li和12之間所包圍的矩形區(qū)域是墻體區(qū)域。
[0046]步驟 17. 2,確定li和 12對應(yīng)的簡化線si(SX1,syi,SX2,sy2,wi化h)，其中（sxi,syi) 和（sx2，sy2)為簡化線的兩個端點坐標，wi化h為簡化線所代表的墻體的寬度；
[0047]若！1和 12為豎線，SX1=(Xi+V)/2;syi=Max(yi，yi'）；SX2=SXi;sy2= Min(y2，y2'）；wi化h= I;將簡化線si加入豎線簡化線集合；
[004引若！1和12為橫線，先獲得兩個中間參數(shù)lx和rx，lx=Max(X1，x/)町=Min(x2,X2);貝·]坐標和寬度為：sxi= (lx+rx)/2;sy1=yi;sx2=sxi;sy2=y1'；width= Irx-lxI;將簡化線si加入橫線簡化線集合。
[0049] 步驟17. 3,根據(jù)li和12的相對位置關(guān)系，進行截斷操作，若1 1和1 2為豎線則在垂 直方向上進行判斷，若li和1 2為橫線則在水平方向上進行判斷：
[0050]A.在對應(yīng)的方向上，若1郝12完全重合，不進行截斷；
[0051]B.在對應(yīng)的方向上，若！1居于12中間，W11為基準在12上截斷，12被截斷后遺留 的兩端分別形成新的線段，將新的線段加入對應(yīng)的豎線或者橫線集合中；
[0052]C.在對應(yīng)的方向上，若li居于1 2的一端，W1 1為基準在1 2上截斷，1 2被截斷后遺 留的另一端形成新的線段，將新的線段加入對應(yīng)的豎線或者橫線集合中。
[0053] 所述步驟19基于錯點的墻體生成，具體步驟如下；
[0054]步驟19. 1，把簡化線集合SimplifyLinesU中的簡化線si(sxi,syi,SX2,sy2,wi化h) 展開成矩形rect，矩形rectW簡化線siW垂直方向的中軸線，Wwi化h為矩形寬度；設(shè) (Xi，yi)、（而，72)、（X3，y3)和（X4，y4)分別為矩形左上、