[发明专利]一种面向建筑数字孪生的虚实实体坐标映射方法及系统

说明书

本申请提供了一种面向建筑数字孪生的虚实实体坐标映射方法及系统，该方法包括：确定目标实体对象在像素坐标系下的位置坐标；当检测到目标实体对象位于空间参考平面之外时，从待处理图像帧中获取属于空间参考平面的第一平面图像以及属于目标空间平面的第二平面图像；以第一平面图像、第二平面图像、目标空间平面与空间参考平面之间的真实空间高度来构建三维空间模型；根据第一位置坐标,从三维空间模型中分别获取上交点坐标和下交点坐标；在像素坐标系与虚拟空间世界坐标系之间，分别对上交点坐标和下交点坐标进行坐标转换，得到目标实体对象在模型中的真实坐标。这样，本申请可以提高对目标实体对象的定位准确度和实体建筑场景在模型中的写实度。

技术领域

本申请涉及建筑数字孪生技术领域，具体而言，涉及一种面向建筑数字孪生的虚实实体坐标映射方法及系统。

背景技术

数字孪生是指充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。其中，建筑数字孪生是指在工程建设的应用场景中，为了更加直观清晰的展示目标实体建筑的空间布局结构，工程建设人员通常会在目标实体建筑建成之后，构建一个能够反映目标实体建筑的物理与功能特性的建筑信息模型，将构建的建筑信息模型作为目标实体建筑的数字孪生模型，以通过数字孪生模型来便捷性的管理目标实体建筑的过程。

基于此，在构建数字孪生模型/更新数字孪生模型时，常需要通过图像目标检测的方法，从建筑场景内拍摄到的图片中，获取每一个实体对象的类别和边界位置信息，通过相机内外参完成像素坐标系与虚拟空间世界坐标系（数字孪生模型内的位置坐标符合虚拟空间世界坐标系）之间的转换，从而实现实体对象在虚拟空间世界坐标系下的定位，以确定实体对象在数字孪生模型中映射的虚拟对象的真实位置。

在目前的图像目标检测方法中，相机外参标定结果用于完成位置坐标在相机坐标系与虚拟空间世界坐标系之间的坐标转换功能，但是，常规的相机外参标定结果仅适用于对地面上的实体对象进行定位，对于位于距离地面一定高度的其他平面上的实体对象则可能会被检测为是地面的纹理信息，导致图像检测过程中丢失了实体的空间体积信息，从而，造成对该类实体进行实体定位时会出现定位结果偏移，使得实体定位结果的准确度较低，构建/更新的数字孪生模型中的模型信息失真。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种面向建筑数字孪生的虚实实体坐标映射方法及系统，通过实体建筑场景内采集到的图像数据，在虚拟空间世界坐标系下，对图像数据中出现的、在空间中具备一定高度的目标实体对象进行视觉定位，以提高对于目标实体对象的定位结果的准确度，有利于提高实体建筑场景在建筑信息模型中的真实还原度，从而提高用户对于实体建筑场景的维护与管理效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种面向建筑数字孪生的虚实实体坐标映射方法，所述虚实实体坐标映射方法用于在虚拟空间世界坐标系下，对待处理图像帧中出现的目标实体对象进行视觉定位，其中，所述待处理图像帧用于表征拍摄装置拍摄到的实体建筑场景内的场景图像；所述目标实体对象用于表征所述实体建筑场景内具有空间高度信息的实体对象；所述拍摄装置的相机外参适用于完成空间参考平面上的位置坐标在相机坐标系与所述虚拟空间世界坐标系之间的坐标转换，所述虚实实体坐标映射方法包括：

从所述目标实体对象在所述待处理图像帧中的二维目标检测结果/三维位姿检测结果中，确定所述目标实体对象在像素坐标系下的第一位置坐标；

当检测到所述目标实体对象位于所述空间参考平面之外时，从所述待处理图像帧中，获取属于所述空间参考平面的第一平面图像以及属于目标空间平面的第二平面图像；其中，所述目标空间平面用于表征所述目标实体对象所在的空间平面；

以所述第一平面图像作为空间包围盒的下包围平面的平面贴图，以所述第二平面图像作为所述空间包围盒的上包围平面的平面贴图，以所述目标空间平面与所述空间参考平面之间的真实空间高度作为所述上包围平面与所述下包围平面之间的空间参考高度，构建得到所述空间包围盒在虚拟空间中映射的三维空间模型；