一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，通过图像特征点检测和匹配，实现两期360度施工全景图联动定位的自动处理，减少人工处理的手动工作量，提高工作效率，破除以往两期或多期全景在联动定位制作时的匹配操作限制，实现两期360度施工全景的准确定位、快速联动，辅助工程项目建设的智慧化建设。本发明专利技术不仅弥补了当前两期360度施工全景图联动定位已有方法的不足，取代了人工定位，极大地提高了全景联动定位的效率，减少了人工手动定位的误差，节约时间与人力成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法
本专利技术涉及一种360度施工全景图联动定位方法，具体涉及一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法。应用于工程施工过程中施工全景图特征点检测与匹配，尤其是两期360度施工全景图联动定位，辅助施工管理。
技术介绍
在信息化、数字化的迅速发展的今天，在工程项目管理应用信息化技术也必不可少。将360度施工全景图应用到工程项目管理中，在项目安全、质量、进度和统筹协调中发挥重大作用。360度施工全景图是基于静态图像的虚拟全景技术将专业相机捕捉的整个场景的图像信息或者使用建模软件渲染生成的图片，使用全景图生成软件进行拼合后，使得平面照片转化为360度全景图，用于虚拟现实浏览。在工程项目管理中，通过两期360度施工全景图的联动对比，清晰直观地展示出项目进度情况、现场施工状况，可为工程项目的安全、质量、进度和统筹等方面工作的综合业务服务，作为智慧工地建设的技术支撑。目前要进行两期360度施工全景图联动，多为在进行360度施工全景图制作时，人工手动事先在两期全景图中定义好一个或多个联动的锚点，在打开两期360度施工全景图时才能保证定位一致，实现同步联动定位。其次，在手工进行锚点设置时，每一期360度施工全景图同一锚点的名称也必须完全一致，否则联动失败。另外，人工定位锚点主观性强，误差大，操作费时费力、对操作要求精度高，信息化管理水平低，当工程项目管理需要的锚点多时，更是极大的耗费人力、物力、工作效率低下。使用图像特征点检测与匹配进行两期360度施工全景图联动定位，联动效率高、定位精准，将有效提升项目的管理效率与全景图联动定位效果，而当前行业内没有这方面的应用案例。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法。本专利技术的技术方案如下：一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，包括以下步骤：步骤1，采集施工项目不同期全景图，并在全景图查看环境中加载两期360度施工全景图；步骤2，选定其中一期360度施工全景图作为基准，手动选取锚点，以此锚点为方向定位基准。步骤3，360度施工全景图特征点检测：在锚点一定范围内，进行360度施工全景图特征点检测，保存检测到的特征点集合，并去除冗余特征点，得到关键特征点集合；步骤4，对另一个360度施工全景图中进行全图的特征点提取，得到特征点集合，去除冗余特征点，得到关键特征点集合；步骤5，将锚点一定范围内的关键特征点集合与另一期360度施工全景图的关键特征点集合进行匹配，匹配完成记录匹配位置，并保存作为参照的全景图此时的欧拉角参数，包括左右摇摆角Heading，倾斜角Roll，上下俯仰角Tilt；步骤6，在要联动定位的另外一期360度施工全景图根据匹配位置和保存的欧拉角参数进行视角设置，保证与作为参照的全景图视角一致；步骤7，启动联动函数，当其中一期全景图的欧拉角发生改变时，另一期的视角也进行同步。优选地，步骤1中所述360度施工全景图，须满足工程项目管理的要求，若是无人机采集，须在不同的时间、相同规划路线进行采集；若是采用手持设备进行采集，须在不同的时间点、同一拍摄机位进行拍摄。优选地，步骤1中在进行两期360度施工全景加载时，加载相同拍摄机位，即相同全景点位的不同时期的360度施工全景图，进行联动定位。优选地，步骤2中选取的锚点以建筑、山体等参照性强的主体为优选。优选地，步骤3中在进行360度施工全景图特征点检测时使用特征点提取算法，具体实现包括以下步骤：步骤3-1：选取一个像素P，将像素的亮度设置为BP，并为像素P设置一个阈值threshold，即若有像素的亮度大于BP+threshold，则称该像素明显亮于像素P，若有像素的亮度小于BP-threshold，则称该像素明显暗于像素P；步骤3-2：进行特征点的检测：以像素P为圆心构建一个离散的Bresenham圆，将这个Bresenham圆圆周上的像素(P1，P2，P3，……，Pn)与圆心像素P的亮度进行比较，若有9个连续的像素点的亮度比BP+threshold大，或者比BP-threshold小，那么像素P就是特征点；步骤3-3：在作为基准的360度施工全景图中，以锚点为基础，构建要提取特征点的图像区域Patch，重复步骤3-1和步骤3-2，提取出区域Patch内所有的特征点，得到特征点的集合PPatch；步骤3-4：为特征点集合PPatch中每个特征点计算响应值Value，响应值Value是像素P与以像素P为圆心构建的Bresenham圆圆周上的像素(P1，P2，P3，……，Pn)的绝对偏差的和。比较PPatch中相邻特征点的响应值Value，将响应值Value比较低的特征点去除，得到关键特征点集合PPatch-key。优选地，步骤4中在要实现联动定位的另外一期360度施工全景图中使用特征点提取算法，具体实现包括以下步骤：步骤4-1：在当前360度施工全景图中进行全图的特征点提取，得到特征点集合PPanorama；步骤4-2：为特征点集合PPanorama中每个特征点计算响应值Value，比较PPanorama中相邻特征点的响应值Value，将响应值Value比较低的特征点去除，得到关键特征点集合PPanorama-key。优选地，步骤5中先获取步骤3中PPatch-key和步骤4中PPanorama-key的SURF特征向量后，再进行特征点匹配：先根据快速近似最近邻算法得到匹配对集合，并计算匹配对之间的欧氏距离，匹配对之间的欧式距离越短，则认为两个特征点的匹配度越高，另外，加入了Hessian矩阵迹的判断，如果两个特征点的矩阵迹正负号相同，那么这两个特征具有相同方向上的对比度变化，如果不同，说明这两个特征点的对比度变化方向是相反的，即使欧氏距离为0，直接舍弃。匹配完成后，记录匹配位置，获取并保存作为参照的全景图此时的欧拉角参数，包括获取左右摇摆角getHeading()，获取倾斜角getRoll()，获取上下俯仰角getTilt()。优选地，步骤6中先获取步骤5中的欧拉角参数，设置要联动的第二期全景的欧拉角参数，包括设置左右摇摆角setHeading()，设置倾斜角setRoll()，设置上下俯仰角setTilt()，设置两期全景图定位到同一视角。优选地，步骤7中，启动联动函数，侦测当前两期全景图的状态，当其中一期视角发生改变，则获取发生改变的左右摇摆角getHeading()，获取倾斜角getRoll()，获取上下俯仰角getTilt()，并立即设置另一期的全景图的欧拉角，保证实时联动。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术提供一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，通过图像特征点检测和匹配，实现两期360度施工全景图联动定位的自动处理，减少人工处理的手动工作量，提高工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤1，采集施工项目不同期全景图，并在全景图查看环境中加载两期360度施工全景图；/n步骤2，选定其中一期360度施工全景图作为基准，手动选取锚点，以此锚点为方向定位基准。/n步骤3，360度施工全景图特征点检测：在锚点一定范围内，进行360度施工全景图特征点检测，保存检测到的特征点集合，并去除冗余特征点，得到关键特征点集合；/n步骤4，对另一个360度施工全景图中进行全图的特征点提取，得到特征点集合，去除冗余特征点，得到关键特征点集合；/n步骤5，将锚点一定范围内的关键特征点集合与另一期360度施工全景图的关键特征点集合进行匹配，匹配完成记录匹配位置，并保存作为参照的全景图此时的欧拉角参数，包括左右摇摆角Heading，倾斜角Roll，上下俯仰角Tilt；/n步骤6，在要联动定位的另外一期360度施工全景图根据匹配位置和保存的欧拉角参数进行视角设置，保证与作为参照的全景图视角一致；/n步骤7，启动联动函数，当其中一期全景图的欧拉角发生改变时，另一期的视角也进行同步。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1，采集施工项目不同期全景图，并在全景图查看环境中加载两期360度施工全景图；
步骤2，选定其中一期360度施工全景图作为基准，手动选取锚点，以此锚点为方向定位基准。
步骤3，360度施工全景图特征点检测：在锚点一定范围内，进行360度施工全景图特征点检测，保存检测到的特征点集合，并去除冗余特征点，得到关键特征点集合；
步骤4，对另一个360度施工全景图中进行全图的特征点提取，得到特征点集合，去除冗余特征点，得到关键特征点集合；
步骤5，将锚点一定范围内的关键特征点集合与另一期360度施工全景图的关键特征点集合进行匹配，匹配完成记录匹配位置，并保存作为参照的全景图此时的欧拉角参数，包括左右摇摆角Heading，倾斜角Roll，上下俯仰角Tilt；
步骤6，在要联动定位的另外一期360度施工全景图根据匹配位置和保存的欧拉角参数进行视角设置，保证与作为参照的全景图视角一致；
步骤7，启动联动函数，当其中一期全景图的欧拉角发生改变时，另一期的视角也进行同步。


2.如权利要求1所述的一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，其特征在于步骤1中所述360度施工全景图，若是无人机采集，则须在不同的时间、相同规划路线进行采集；若是采用手持设备进行采集，则须在不同的时间点、同一拍摄机位进行拍摄。


3.如权利要求1所述的一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，其特征在于步骤1中在进行两期360度施工全景加载时，加载相同拍摄机位，即相同全景点位的不同时期的360度施工全景图，进行联动定位。


4.如权利要求1所述的一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，其特征在于步骤2中选取的锚点是参照性强的主体，如建筑、山体。


5.如权利要求1所述的一种基于图像特征点检测与匹配的360度施工全景图联动定位方法，其特征在于步骤3中在进行360度施工全景图特征点检测时使用特征点提取算法，具体实现包括以下步骤：
步骤3-1：选取一个像素P，将像素的亮度设置为BP，并为像素P设置一个阈值threshold，即若有像素的亮度大于BP+threshold，则称该像素明显亮于像素P，若有像素的亮度小于BP-threshold，则称该像素明显暗于像素P；
步骤3-2：进行特征点的检测：以像素P为圆心构建一...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵昕，成蕾，张卫强，郑永新，白东玉，黄祖传，陈昌黎，张镇宇，
申请(专利权)人：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：云南;53