基于高程信息重建AR空间环境遮罩方法和系统与流程

基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法和系统
技术领域
1.本技术涉及计算机技术领域，特别是涉及一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法、系统、电子设备和存储介质。


背景技术：

2.随着计算机技术的快速发展，利用数字技术重建空间环境的应用也越来越广泛。
3.在相关技术中，通过3d扫描来还原实际的空间分布与空间地理特征，进行空间环境重建。然而，在空间范围较大的环境中，因建筑物过高、空间范围过大，扫描得到的建筑体信息不精确，导致重建的ar空间环境遮罩与实际空间环境偏差大。
4.目前针对相关技术中对空间范围大的环境无法精确扫描，导致构建的ar空间环境遮罩与实际空间环境偏差大的问题，尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法、系统、电子设备和存储介质，以至少解决相关技术中对空间范围较大的环境无法精确扫描，导致构建的ar空间环境遮罩与实际空间环境偏差较大的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法，所述方法包括：
7.获取目标场景的高程信息，根据所述高程信息，生成目标场景的初始空间模型；
8.将点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，其中，所述点云模型根据预设参照基线，对所述目标场景中局部地理对象进行3d扫描得到；
9.通过所述精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩。
10.在其中一些实施例中，所述将点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位包括：
11.将所述点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，根据所述初始空间模型中地理对象的相对位置信息和所述点云模型中地理对象的精确信息，确定目标场景中各个地理对象的精确坐标与轮廓，得到所述精确空间模型。
12.在其中一些实施例中，所述得到目标场景的精确空间模型之后，所述方法还包括：
13.确定缺失地理对象，其中，所述缺失地理对象为目标场景中未获取到高程信息的地理对象；
14.在所述精确空间模型中，对所述缺失地理对象进行空间体块重构补缺。
15.在其中一些实施例中，在所述初始空间模型中，对所述缺失地理对象进行空间体块重构补缺包括：
16.采集所述缺失地理对象的图像；
17.通过数字内容生成软件，根据所述缺失地理对象的图像，生成缺失地理对象的空
间模型，将所述缺失地理对象的空间模型添加到所述精确空间模型中。
18.在其中一些实施例中，所述通过所述精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩包括：
19.在用户进行ar体验时，根据所述精确空间模型，确定虚拟对象放置的位置和角度；
20.根据所述虚拟对象放置的位置和角度，在目标场景中对所述虚拟对象进行可视化展示。
21.在其中一些实施例中，其特征在于，所述高程信息包括：
22.地形信息和地理对象高度信息，其中，所述地形信息通过数字高程模型获取，所述地理对象高度信息通过数字地表模型获取。
23.第二方面，本技术实施例提供了一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩系统，所述系统包括：模型生成模块、空间对位模块和ar遮罩模块：
24.所述模型生成模块，用于获取目标场景的高程信息，根据所述高程信息，生成目标场景的初始空间模型；
25.所述空间对位模块，用于将点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，其中，所述点云模型根据预设参照基线，对所述目标场景中局部地理对象进行3d扫描得到；
26.所述ar遮罩模块，用于通过所述精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩。
27.在其中一些实施例中，所述空间对位模块还用于将所述点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，根据所述初始空间模型中地理对象的相对位置信息和所述点云模型中地理对象的精确信息，确定目标场景中各个地理对象的精确坐标与轮廓，得到所述精确空间模型。
28.第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所述的基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法。
29.第四方面，本技术实施例提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法。
30.相比于相关技术，本技术实施例提供的基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法，通过数字高程模型和数字地表模型获取目标场景中地理对象的相对位置与高度，生成目标场景的初始模型，将有精确信息的点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位，得到精确空间模型，利用精确空间模型实现ar空间环境遮罩。通过本技术，解决了在空间范围较大的环境中，因建筑物过高、空间范围过大，扫描得到的建筑体信息不精确，导致重建的ar空间环境遮罩与实际空间环境偏差大的问题，根据高程信息构建粗略的初始空间模型，仅需扫描局部轮廓较平的地理对象，得到该局部建筑的精确点云模型，将该点云模型对齐初始空间模型，得到整个目标场景的精确空间模型，进一步的，配合dcc软件对未获取到高程信息的地理对象进行空间体块重构补缺，利用最终得到的精确空间模型实现ar空间环境遮罩，防止虚拟对象在现实世界中出现穿模情况，提高了ar空间环境遮罩的准确度，实现了ar数字内容与现实场景的精准融合。
可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本技术所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。
45.本技术实施例提供的基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法，可以应用于如图1所示的应用环境示意图。如图1所示，其中，服务器10与终端设备11通过网络进行通信。服务器10获取目标场景的高程信息和预设参照物的点云模型，根据目标场景的高程信息生成初始空间模型，将点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，在用户进行ar体验时，设备终端11从服务器10获取精确空间模型，实现目标场景的精确ar遮罩。本实施例中，终端设备11可以但不限于是各种ar眼镜、智能手机、平板电脑和便携式ar设备，服务器10可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
46.本实施例提供了一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法。图2是根据本技术实施例的基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
47.步骤s201，获取目标场景的高程信息，根据高程信息，生成目标场景的初始空间模型。需要说明的是，高程信息所抓取的是片区地形及区域内地理对象的相对位置与高度，高程指某点相对于基准面的高度数据，高程信息不仅包含高度信息，还包含其他的地表信息(如坡度、坡向)，本实施例中，高程信息可以通过地理信息系统(geographic information system，简称gis)或百度地图开放平台等获取。图3是根据本技术实施例的一种初始空间模型的示意图，如图3所示，该初始空间模型为带有地形、相对高度、相对位置的粗略空间模型。
48.步骤s202，将点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，其中，点云模型根据预设参照基线，对目标场景中局部地理对象进行3d扫描得到。需要说明的是，该参考基线由开发人员设置，一般为单个或少数几个轮廓较平且易扫描的地理对象，在重构ar空间环境遮罩之前，开发人员根据该参考基线对目标场景中的局部地理对象进行3d扫描，获取带有局部地理对象精确信息的点云模型。图4是根据本技术实施例的一种点云模型示意图，如图4所示，该点云模型为目标场景中局部地理对象的三维模型，且带有精确位置和高度。
49.本实施例仅通过单个或几个易扫描地理对象的空间轮廓对齐，便可得到整个目标场景的精确空间模型。图5是根据本技术实施例的一种精确空间模型的示意图，如图5所示，该精确空间模型中有目标场景中各个地理对象的精确坐标与精确高度信息。
50.步骤s203，通过精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩。需要说明的是，环境遮罩指通过计算机视觉算法重建真实环境中的对象，并通过不同层次的遮挡表达物体的前后关系，实现将虚拟对象放置在现实世界中时，在现实世界中准确地遮盖虚拟对象的技术。
51.本实施例中，ar环境遮罩技术通过得到的精确空间模型，将虚拟对象放置在现实世界中时，保证虚拟对象在现实世界中不会出现穿模情况，使ar数字内容与现实场景的精准融合。图6是根据本技术实施例的一种ar空间环境遮罩的示意图，如图6所示，该ar空间环境遮罩重建了真实环境中的对象，并通过不同层次的遮挡表达了物体的前后关系。
52.通过上述步骤s201至步骤s203，本实施例根据高程信息生成带有地形、高度、相对
位置的粗略空间模型，将该粗略空间模型与带有预设参照物精确信息的点云模型进行空间轮廓对位，重构目标场景的精确空间模型，利用该精确空间模型实现ar空间的精准环境遮罩。解决了在空间范围较大的环境中，因建筑物过高、空间范围过大，扫描得到的建筑体信息不精确，导致重建的ar空间环境遮罩与实际空间环境偏差大的问题，利用dem和dsm的组合获取高程信息构建粗略空间模型，并将其与局部地理对象的精确点云模型对齐，便可得到整个目标场景的精确空间模型，提高ar空间环境遮罩的准确度，防止虚拟对象在现实世界中出现穿模情况，实现了ar数字内容与现实场景的精准融合。
53.在其中一些实施例中，将点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位包括：
54.将点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位，根据初始空间模型中地理对象的相对位置信息和点云模型中地理对象的精确信息，确定目标场景中各个地理对象的精确坐标与精准轮廓(包括精确轮廓尺度与绝对高度)，得到精确空间模型，其中，地理对象可以但不限于是房屋、桥梁、树木、高山和田野。
55.例如，需要对某一公园重建ar环境遮罩，可以选取该公园中的音乐喷泉广场，对其进行3d扫描得到该广场的点云模型，通过gis系统获取公园的高程信息，生成公园的初始空间模型，将广场点云模型与初始空间模型中的广场模型进行空间轮廓对位，得到整个公园的精确空间模型。
56.在其中一些实施例中，由于网络获取的高程信息并不是实时更新的，初始空间模型中会缺失未获取到高程信息的地理对象，导致重构的精确空间模型与目标场景的现实环境不匹配，所以，本实施例中，得到目标场景的精确空间模型之后还包括：将精确空间模型与现实场景对比，确定缺失地理对象，在精确空间模型中，对缺失地理对象进行空间体块重构补缺。
57.空间体块重构补缺的具体实现步骤包括：采集缺失地理对象的图像，通过数字内容生成软件，根据缺失地理对象的图像生成缺失建筑体的空间模型，将缺失地理对象的空间模型添加到精确空间模型中。本实施例中，数字内容生成(digital content creation，简称dcc)软件可以是houdini，maya，max，cinema4d和blender等全能三维软件，也可以是zbrush，nuke，kantana，sd，realflow等专项工具。
58.例如，公园新建了一个婚庆广场，百度地图开放平台或地理信息系统等平台都没有该婚庆广场的高程信息，导致重构的公园空间模型中缺失该婚庆广场的空间体块，因此，采集该婚庆广场的图像信息，在公园的空间模型中重建该婚庆广场的空间体块。
59.本实施例在精确空间模型中对未获取到高程信息的地理对象进行空间体块重构补缺，进一步提高ar空间环境遮罩的准确度。
60.在其中一些实施例中，通过精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩包括：
61.在用户进行ar体验时，根据精确空间模型，确定虚拟对象放置的位置和角度，根据虚拟对象放置的位置和角度，在目标场景中对虚拟对象进行可视化展示。本实施例根据重建的真实环境空间模型，防止在现实世界中放置虚拟对象时出现穿模情况，实现对目标场景的精确环境遮罩。
62.在其中一些实施例中，其特征在于，本实施例中高程信息包括：
63.地形信息和地理对象高度信息，其中，地形信息通过数字高程模型获取，地理对象高度信息通过数字地表模型获取。其中，数字高程模型(digital elevation model，简称
dem)是记录地形表面形态的实体地面模型；数字地表模型(digital surface model，简称dsm)是记录地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型，在dem的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程，能够表示地理对象高度。本实施例通过dem与dsm的组合获取高程信息，克服了因建筑物过高扫描不精准，导致重构的ar环境遮罩产生的距离偏移问题。
64.图7是根据本技术实施例的一种重建ar空间环境遮罩方法流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：
65.s71，获取地图数据；
66.s72，选取地图数据中目标场景的区域地图，根据目标场景的区域地图设置参照基线；
67.s73，利用地图数据中的高程信息，获取目标场景的空间信息，包括利用dem数据获取地形信息和利用dsm数据获取代表物体信息；
68.s74，根据目标场景的空间信息，使用数据处理生成带有地形、高度、相对位置的初始空间模型；
69.s75，将点云模型和初始空间模型进行空间轮廓对位，修正模型误差，得到精确空间模型，并利用dcc软件对缺失建筑体进行空间体块重构，其中，点云模型是根据参照基线对局部建筑进行3d扫描得到；
70.s76，根据精确空间模型，实现ar空间精准遮罩。
71.需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
72.本实施例还提供了一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩系统，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
73.图8是根据本技术实施例的基于高程信息重建ar空间环境遮罩系统的结构框图，如图8所示，该系统包括：模型生成模:81、空间对位模块82和ar遮罩模块83：
74.模型生成模块81，用于获取目标场景的高程信息，根据高程信息，生成目标场景的初始空间模型；
75.空间对位模块82，用于将点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，其中，点云模型根据预设参照基线，对目标场景中局部地理对象进行3d扫描得到；
76.ar遮罩模块83，用于通过精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩。
77.本实施例通过模型生成模块81根据高程信息生成目标场景的初始空间模型，空间对位模块82将参照基线的点云模型和初始空间模型进行轮廓对位，得到精确空间模型，ar遮罩模块83利用该精确空间模型实现目标场景的ar空间环境遮罩，解决了在空间范围较大的环境中，因建筑物过高、空间范围过大，扫描得到的建筑体信息不精确，导致重建的ar空间环境遮罩与实际空间环境偏差大的问题，利用重构的精确空间模型实现ar空间环境遮罩，防止虚拟对象在现实世界中出现穿模情况，提高了ar空间环境遮罩的准确度，实现了ar
数字内容与现实场景的精准融合。
78.在其中一些实施例中，空间对位模块82还用于将点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位，根据初始空间模型中地理对象的相对位置信息和点云模型中地理对象的精确信息，确定目标场景中各个地理对象的精确坐标与轮廓，得到精确空间模型。
79.需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。
80.本实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，该存储器中存储有计算机程序，该处理器被设置为运行计算机程序以执行上述任一项方法实施例中的步骤。
81.可选地，上述电子设备还可以包括传输设备以及输入输出设备，其中，该传输设备和上述处理器连接，该输入输出设备和上述处理器连接。
82.可选地，在本实施例中，上述处理器可以被设置为通过计算机程序执行以下步骤：
83.s1，获取目标场景的高程信息，根据高程信息，生成目标场景的初始空间模型。
84.s2，将点云模型与初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，其中，点云模型根据预设参照基线，对目标场景中局部地理对象进行3d扫描得到。
85.s3，通过精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩。
86.需要说明的是，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例及可选实施方式中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
87.在一个实施例中，图9是根据本技术实施例的电子设备的内部结构示意图，如图9所示，提供了一种电子设备，该电子设备可以是服务器，其内部结构图可以如图9所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的数据库用于存储数据。该电子设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法。
88.本领域技术人员可以理解，图9中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
89.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram
(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
90.本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
91.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标场景的高程信息，根据所述高程信息，生成目标场景的初始空间模型；将点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，其中，所述点云模型根据预设参照基线，对所述目标场景中局部地理对象进行3d扫描得到；通过所述精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位包括：将所述点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，根据所述初始空间模型中地理对象的相对位置信息和所述点云模型中地理对象的精确信息，确定目标场景中各个地理对象的精确坐标与轮廓，得到所述精确空间模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述得到目标场景的精确空间模型之后，所述方法还包括：确定缺失地理对象，其中，所述缺失地理对象为目标场景中未获取到高程信息的地理对象；在所述精确空间模型中，对所述缺失地理对象进行空间体块重构补缺。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述初始空间模型中，对所述缺失地理对象进行空间体块重构补缺包括：采集所述缺失地理对象的图像；通过数字内容生成软件，根据所述缺失地理对象的图像，生成缺失地理对象的空间模型，将所述缺失地理对象的空间模型添加到所述精确空间模型中。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过所述精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩包括：在用户进行ar体验时，根据所述精确空间模型，确定虚拟对象放置的位置和角度；根据所述虚拟对象放置的位置和角度，在目标场景中对所述虚拟对象进行可视化展示。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高程信息包括：地形信息和地理对象高度信息，其中，所述地形信息通过数字高程模型获取，所述地理对象高度信息通过数字地表模型获取。7.一种基于高程信息重建ar空间环境遮罩系统，其特征在于，所述系统包括：模型生成模块、空间对位模块和ar遮罩模块：所述模型生成模块，用于获取目标场景的高程信息，根据所述高程信息，生成目标场景的初始空间模型；所述空间对位模块，用于将点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，得到目标场景的精确空间模型，其中，所述点云模型根据预设参照基线，对所述目标场景中局部地理对象进行3d扫描得到；所述ar遮罩模块，用于通过所述精确空间模型，实现目标场景的ar空间环境遮罩。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述空间对位模块还用于将所述点云模型与所述初始空间模型进行空间轮廓对位，根据所述初始空间模型中地理对象的相对位置信息和所述点云模型中地理对象的精确信息，确定目标场景中各个地理对象的精确坐标与轮
廓，得到所述精确空间模型。9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法。10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的基于高程信息重建ar空间环境遮罩方法。

技术总结
本申请涉及一种基于高程信息重建AR空间环境遮罩方法，该方法包括：根据高程信息生成生成带有地形、高度、相对位置的粗略空间模型，将该粗略空间模型与带有预设参照物精确信息的点云模型进行空间轮廓对位，重构目标场景的精确空间模型，利用该精确空间模型实现AR空间的精准环境遮罩。解决了在大空间环境中，因建筑过高、范围过大，扫描得到的建筑体信息不精确，导致重建的AR环境遮罩与实际环境偏差大的问题，根据高程信息构建粗略的初始空间模型，仅需获取局部地理对象的精确点云模型，将点云模型对齐初始空间模型，得到整个目标场景的精确空间模型，进行AR环境遮罩，提高了AR空间环境遮罩的准确度，实现了AR数字内容与现实场景的精准融合。的精准融合。的精准融合。


技术研发人员：王伽羽 张双力
受保护的技术使用者：杭州易现先进科技有限公司
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/9/7