本發(fā)明屬于圖像識別領(lǐng)域，涉及一種基于圖像對比識別的建筑信息導(dǎo)覽的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，現(xiàn)有城市地理信息傳播多為平面附加信息，諸如百度地圖、高德地圖等，或者二維碼獲取信息，定位城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))過程不直觀，用戶感知困難。

其中，在專業(yè)搜索引擎的使用中(比如google圖片、tineye、百度識圖)中出現(xiàn)了一定的圖像識別技術(shù)，在搜索引擎術(shù)語上名為：“反向圖片搜索引擎”(reverseimagesearchengine)。但上述應(yīng)用主要是基于海量上傳數(shù)據(jù)庫的搜索，應(yīng)用目標(biāo)多為“多對多”的識別方式，后臺專業(yè)數(shù)據(jù)性應(yīng)用較少。

并且，現(xiàn)有百度地圖、高德地圖等平面地圖信息應(yīng)用提供的城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))可讀性信息較少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是主要針對建筑領(lǐng)域，涉及一種基于圖像對比識別的建筑信息導(dǎo)覽的方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：

一種基于圖像對比識別的建筑信息導(dǎo)覽的方法，包括：

步驟1)采集一個或者多個特定城市建筑的圖像數(shù)據(jù)，包括：

按照不同距離、不同景深、不同光照條件下360度采集特定建筑的圖像，形成圖像數(shù)據(jù)庫；

步驟2)對圖像數(shù)據(jù)庫的圖像進行數(shù)據(jù)特征篩選及特征提取，形成預(yù)圖像；

步驟3)移動終端調(diào)用自身的攝像頭，獲取當(dāng)前建筑實時圖像并在應(yīng)用前端app中進行展示；

步驟4)將所述建筑實時圖像與步驟2)中的預(yù)圖像進行數(shù)據(jù)比對，并完成建筑識別；

步驟5)基于識別后建筑，將其與云端數(shù)據(jù)庫連接，其中，點擊名稱鏈接，跳轉(zhuǎn)至建筑附屬社會及商業(yè)信息，進行導(dǎo)覽展示。

優(yōu)選的是，步驟2)中，包括：基于cnn網(wǎng)絡(luò)進行圖像區(qū)分型特征篩選；基于akaze提取算法提取局部特征，并形成預(yù)圖像。

優(yōu)選的是，基于unity3d，開發(fā)建筑圖像比對系統(tǒng)應(yīng)用前端app。

優(yōu)選的是，步驟5)之前，還包括：確立城市建筑的附屬社會及商業(yè)信息大數(shù)據(jù)云端數(shù)據(jù)庫，包括：

案例性研究以提供城市地理信息的平臺和檔案，找出對應(yīng)通勤模式、游覽模式、消費模式等公眾搜索城市建筑附屬社會及商業(yè)文化遺產(chǎn)歷史及價值的典型行為；

通過調(diào)查問卷和訪談，并用利用spss軟件錄入收集數(shù)據(jù)，分析普通公眾所關(guān)注城市建筑附屬社會及商業(yè)文化遺產(chǎn)歷史及價值的相關(guān)度；和/或，

搭建城市建筑三維模型數(shù)據(jù)庫(bim),將傳統(tǒng)百度地圖、高德地圖等平面型信息輸入立體模型中。

優(yōu)選的是，步驟4)中，采樣城市建筑結(jié)構(gòu)與圖像中外輪廓識別特征點，并根據(jù)這些特征作為建筑圖像比對識別的圖像特征信息。

優(yōu)選的是，步驟1)中，具體包括：

采樣城市建筑的圖像數(shù)據(jù)；

用圖像處理軟件設(shè)定灰度值、對比度值等不同標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；

用opencv和matlab所設(shè)定的初步計算機算法中驗證各不同灰度值和對比度值下，建筑圖像的被識別度；

用spss分析各灰度值、對比度值參數(shù)與被識別度之間的參數(shù)化對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)以上結(jié)果選定典型建筑圖像最佳被識別度下的灰度值、對比度值參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

優(yōu)選的是，步驟5)中，包括：

利用app應(yīng)用，將上述信息展示在手機增強現(xiàn)實之中。

優(yōu)選的是，步驟5)中，包括：

利用谷歌公司googleglass，微軟公司全息眼鏡hololens，愛普生公司moverio系列“智能眼鏡”，進行體驗式展示。

一種基于圖像對比識別的建筑信息導(dǎo)覽的系統(tǒng)，包括：

圖像采集裝置，用于采集一個或者多個特定城市建筑的圖像數(shù)據(jù)，包括：

按照不同距離、不同景深、不同光照條件下360度采集特定建筑的圖像，形成圖像數(shù)據(jù)庫；

圖像處理裝置，用于對圖像數(shù)據(jù)庫的圖像進行數(shù)據(jù)特征篩選及特征提取，形成預(yù)圖像；

移動終端，用于調(diào)用自身的攝像頭，獲取當(dāng)前建筑實時圖像并在應(yīng)用前端app中進行展示；

圖像識別裝置，用于將所述建筑實時圖像與預(yù)圖像進行數(shù)據(jù)比對，并完成建筑識別；

導(dǎo)覽展示裝置，用于基于識別后建筑，將其與云端數(shù)據(jù)庫連接，其中，點擊名稱鏈接，跳轉(zhuǎn)至建筑附屬社會及商業(yè)信息，進行導(dǎo)覽展示。

優(yōu)選的是，所述圖像處理裝置，進一步基于cnn網(wǎng)絡(luò)進行圖像區(qū)分型特征篩選；基于akaze提取算法提取局部特征，并形成預(yù)圖像。

通過這一發(fā)明，建立城市建筑附屬地理信息展示、共享、傳播與wiki式自編輯于一體的數(shù)字平臺，期待實現(xiàn)便捷的城市建筑附屬社會及商業(yè)信息傳播(“我見即我感”式便捷普及)。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細(xì)的描述，以使得本發(fā)明的上述優(yōu)點更加明確。其中，

圖1是本發(fā)明基于圖像對比識別的建筑信息導(dǎo)覽的方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的一個實施例的流程示意圖；

圖3是本發(fā)明的一個實施例的流程示意圖；

圖4是本發(fā)明的一個實施例的流程示意圖；

圖5是本發(fā)明的一個實施例的流程示意圖；

圖6是本發(fā)明的一個實施例的流程示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

實施例一：

如圖1所示，一種基于圖像對比識別的建筑信息導(dǎo)覽的方法，包括：

步驟1)采集一個或者多個特定城市建筑的圖像數(shù)據(jù)，包括：

按照不同距離、不同景深、不同光照條件下360度采集特定建筑的圖像，形成圖像數(shù)據(jù)庫；

步驟2)對圖像數(shù)據(jù)庫的圖像進行數(shù)據(jù)特征篩選及特征提取，形成預(yù)圖像；

步驟3)移動終端調(diào)用自身的攝像頭，獲取當(dāng)前建筑實時圖像并在應(yīng)用前端app中進行展示；

步驟4)將所述建筑實時圖像與步驟2)中的預(yù)圖像進行數(shù)據(jù)比對，并完成建筑識別；

步驟5)基于識別后建筑，將其與云端數(shù)據(jù)庫連接，其中，點擊名稱鏈接，跳轉(zhuǎn)至建筑附屬社會及商業(yè)信息，進行導(dǎo)覽展示。

本發(fā)明通過整合的適合建立大數(shù)據(jù)終端的城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))信息模型，實現(xiàn)可視化圖像與城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))社會及商業(yè)(文化遺產(chǎn)歷史及價值)信息的無縫對接，展示信息更加豐富、多樣。

實施例二：

對實施例一進行詳細(xì)說明，其中，步驟2)中，包括：基于cnn網(wǎng)絡(luò)進行圖像區(qū)分型特征篩選；基于akaze提取算法提取局部特征，并形成預(yù)圖像。

步驟5)之前，還包括：確立城市建筑的附屬社會及商業(yè)信息大數(shù)據(jù)云端數(shù)據(jù)庫，包括：

案例性研究以提供城市地理信息的平臺和檔案，找出對應(yīng)通勤模式、游覽模式、消費模式等公眾搜索城市建筑附屬社會及商業(yè)文化遺產(chǎn)歷史及價值的典型行為；

通過調(diào)查問卷和訪談，并用利用spss軟件錄入收集數(shù)據(jù)，分析普通公眾所關(guān)注城市建筑附屬社會及商業(yè)文化遺產(chǎn)歷史及價值的相關(guān)度；和/或，

搭建城市建筑三維模型數(shù)據(jù)庫(bim),將傳統(tǒng)百度地圖、高德地圖等平面型信息輸入立體模型中。

步驟4)中，采樣城市建筑結(jié)構(gòu)與圖像中外輪廓識別特征點，并根據(jù)這些特征作為建筑圖像比對識別的圖像特征信息。

步驟1)中，具體包括：

采樣城市建筑的圖像數(shù)據(jù)；

用圖像處理軟件設(shè)定灰度值、對比度值等不同標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值；

用opencv和matlab所設(shè)定的初步計算機算法中驗證各不同灰度值和對比度值下，建筑圖像的被識別度；

用spss分析各灰度值、對比度值參數(shù)與被識別度之間的參數(shù)化對應(yīng)關(guān)系；根據(jù)以上結(jié)果選定典型建筑圖像最佳被識別度下的灰度值、對比度值參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，其詳細(xì)優(yōu)點如下：

1.現(xiàn)有城市地理信息傳播多為平面附加信息，諸如百度地圖、高德地圖等，或者二維碼獲取信息，定位城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))過程不直觀，用戶感知困難。

本發(fā)明以建筑圖像識別方式，直觀并簡便，讓用戶能夠快速、直觀并便于操作的方式，將眼前建筑直接識別。

2.現(xiàn)有圖像識別技術(shù)在現(xiàn)實中已經(jīng)被應(yīng)用到專業(yè)搜索引擎的使用中(比如google圖片、tineye、百度識圖)，在搜索引擎術(shù)語上名為：“反向圖片搜索引擎”(reverseimagesearchengine)。但上述應(yīng)用主要是基于海量上傳數(shù)據(jù)庫的搜索，應(yīng)用目標(biāo)多為“多對多”的識別方式，后臺專業(yè)數(shù)據(jù)性應(yīng)用較少。

本發(fā)明通過建立城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))“預(yù)”圖像(candidateimage)數(shù)據(jù)庫，并提取“預(yù)”圖像的特征點，將應(yīng)用端獲取的信息同已經(jīng)提取的“特征點”進行比對，應(yīng)用目標(biāo)變?yōu)闉椤岸鄬σ弧?，識別精度大大提高，且后臺數(shù)據(jù)量大大減少。

3.現(xiàn)有百度地圖、高德地圖等平面地圖信息應(yīng)用提供的城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))可讀性信息較少。

本發(fā)明通過整合的適合建立大數(shù)據(jù)終端的城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))信息模型，實現(xiàn)可視化圖像與城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))社會及商業(yè)(文化遺產(chǎn)歷史及價值)信息的無縫對接，展示信息更加豐富、多樣。

實施例三：

在一個實施例中，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題和步驟主要包括：

1)確立城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))附屬社會及商業(yè)信息大數(shù)據(jù)終端

①.案例性研究以提供城市地理信息的平臺和檔案，找出對應(yīng)通勤模式、游覽模式、消費模式等公眾搜索城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))附屬社會及商業(yè)(文化遺產(chǎn)歷史及價值)的典型行為。

②.通過調(diào)查問卷和訪談，并用利用spss軟件錄入收集數(shù)據(jù)，分析普通公眾所關(guān)注城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))附屬社會及商業(yè)(文化遺產(chǎn)歷史及價值)的相關(guān)度。

③.搭建城市建筑三維模型數(shù)據(jù)庫(bim),將傳統(tǒng)百度地圖、高德地圖等平面型信息輸入立體模型中。

2)“建筑圖像識別技術(shù)”計算機算法模型

①.綜述并分析“圖像識別技術(shù)”已有研究成果，和“人臉識別”等較為成熟的計算機圖像識別算法模型。

②.將建筑圖像輪廓特征與“數(shù)字圖像識別技術(shù)”(digitalimagerecognition)、圖像檢索與空間比對識別技術(shù)(visualobjectretrievalandspatialmatching)中現(xiàn)有算法進行比較。

③.采樣建筑結(jié)構(gòu)與圖像中外輪廓識別特征點，并根據(jù)這些特征總結(jié)建筑圖像比對識別的圖像特征信息轉(zhuǎn)換為計算機代碼的算法模型。

④.基于opencv(跨平臺計算機視覺庫)軟件，驗證用matlab所編輯的計算機算法在“建筑圖像比對識別”中的準(zhǔn)確度。

3)建筑“預(yù)”圖像(candidateimage)灰度值、對比度值等采集標(biāo)準(zhǔn)

①.采樣城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))“預(yù)”圖像數(shù)據(jù)

②.用圖像處理軟件設(shè)定灰度值、對比度值等不同標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。

③.用上述opencv和matlab所設(shè)定的初步計算機算法中驗證各不同灰度值和對比度值下，建筑圖像的被識別度。

④.用spss分析各灰度值、對比度值參數(shù)與被識別度之間的參數(shù)化對應(yīng)關(guān)系。

⑤.選定典型建筑圖像最佳被識別度下的灰度值、對比度值參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4)城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))附屬社會及商業(yè)信息ar(增強現(xiàn)實)展示

①.前期利用app應(yīng)用，將上述信息展示在手機增強現(xiàn)實之中。

②.遠(yuǎn)期，利用谷歌公司googleglass，微軟公司全息眼鏡hololens，愛普生公司moverio系列“智能眼鏡”等增強現(xiàn)實設(shè)備，推出觀覽城市(古建筑類文化遺產(chǎn))等體驗型展示。

①城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))附屬社會及商業(yè)(文化遺產(chǎn)歷史及價值)信息大數(shù)據(jù)終端；

②建筑圖像比對識別技術(shù)；

③城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))典型“預(yù)”圖像數(shù)據(jù)庫；

④城市建筑(古建筑類文化遺產(chǎn))附屬社會及商業(yè)(文化遺產(chǎn)歷史及價值)信息ar(增強現(xiàn)實)展示；

本發(fā)明通過“o2o”技術(shù)(online&offline)實現(xiàn)的虛擬增強現(xiàn)實(augmentedreality)效果，極大地提升普通公眾的獲取城市地理信息時的體驗。在現(xiàn)實中，以很小的成本，滿足快速體驗，直觀獲取，從二維平面讀取城市地理信息變?yōu)橹庇^疊加于城市現(xiàn)實建筑之上。

通過這一發(fā)明，建立城市建筑附屬地理信息展示、共享、傳播與wiki式自編輯于一體的數(shù)字平臺，期待實現(xiàn)便捷的城市建筑附屬社會及商業(yè)信息傳播(“我見即我感”式便捷普及)。

實施例四：

基于圖像比對比對識別技術(shù)的清華大學(xué)早期建筑(清華大禮堂、清華學(xué)堂、二校門、日晷、工字廳入口等)信息導(dǎo)覽系統(tǒng)，如圖2-5，包括：

1-采集清華大學(xué)早期建筑“預(yù)”圖像(candidateimage)數(shù)據(jù)：

按照不同距離、不同景深、不同光照條件下360度采集了清華大學(xué)早期建筑(清華大禮堂、清華學(xué)堂、二校門、日晷、工字廳入口等)的圖像，作為比對識別的目標(biāo)圖像。

2-“預(yù)”圖像(candidateimage)數(shù)據(jù)特征篩選及特征提取

用cnn網(wǎng)絡(luò)進行圖像區(qū)分型特征篩選，cnn網(wǎng)絡(luò)具有較強的抗噪能力，對圖像的遮擋和光照強度并不敏感；

akaze局部特征進行特征提取akaze提取算法兼顧了實時性和準(zhǔn)確性。

過程詳見附圖。

3-開發(fā)建筑圖像比對系統(tǒng)應(yīng)用前端，包括：基于unity3d，開發(fā)建筑圖像比對系統(tǒng)應(yīng)用前端app。

4-應(yīng)用前端獲取實時建筑圖像與“預(yù)”圖像比對匹配

基于“標(biāo)準(zhǔn)的圖像特征匹配的快速算法(ransac)”，將應(yīng)用前端獲得建筑實時圖像同“步驟2”已經(jīng)完成特征篩選及特征提取的“預(yù)”圖像(candidateimage)數(shù)據(jù)比對并匹配，完成建筑識別。

在最終的產(chǎn)品中，通過以上算法的設(shè)計，我們在最終產(chǎn)品中獲得了98.56％的準(zhǔn)確率和125ms的平均延時，

5-城市建筑附屬(古建筑類文化遺產(chǎn))社會及商業(yè)信息展示

將識別后建筑，點擊名稱鏈接，跳轉(zhuǎn)至建筑附屬(古建筑類文化遺產(chǎn))社會及商業(yè)信息，進行導(dǎo)覽展示。

實施例五：

與方法實施例相對應(yīng)，本發(fā)明還公開了一種基于圖像對比識別的建筑信息導(dǎo)覽的系統(tǒng)，包括：

圖像采集裝置，用于采集一個或者多個特定城市建筑的圖像數(shù)據(jù)，包括：

按照不同距離、不同景深、不同光照條件下360度采集特定建筑的圖像，形成圖像數(shù)據(jù)庫；

圖像處理裝置，用于對圖像數(shù)據(jù)庫的圖像進行數(shù)據(jù)特征篩選及特征提取，形成預(yù)圖像；

移動終端，用于調(diào)用自身的攝像頭，獲取當(dāng)前建筑實時圖像并在應(yīng)用前端app中進行展示；

圖像識別裝置，用于將所述建筑實時圖像與預(yù)圖像進行數(shù)據(jù)比對，并完成建筑識別；

導(dǎo)覽展示裝置，用于基于識別后建筑，將其與云端數(shù)據(jù)庫連接，其中，點擊名稱鏈接，跳轉(zhuǎn)至建筑附屬社會及商業(yè)信息，進行導(dǎo)覽展示。

其中，所述圖像處理裝置，進一步基于cnn網(wǎng)絡(luò)進行圖像區(qū)分型特征篩選；基于akaze提取算法提取局部特征，并形成預(yù)圖像。

需要說明的是，對于上述方法實施例而言，為了簡單描述，故將其都表述為一系列的動作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本申請并不受所描述的動作順序的限制，因為依據(jù)本申請，某些步驟可以采用其他順序或者同時進行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實施例均屬于優(yōu)選實施例，所涉及的動作和模塊并不一定是本申請所必須的。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本申請的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。

而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學(xué)存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。

最后應(yīng)說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。