从视频流中确定房间大小的算法

Question

从视频流中确定房间大小的算法

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有没有人知道一种图像分析算法，可以通过一个或多个房间的视频录制来确定房间的大小（以实际测量为单位，例如米宽）？

目前我使用OpenCV作为我的图像库选择，但在学习图像分析算法方面还没有取得太大进展，只需要提供一个名称即可。

谢谢。

编辑：好的，我刚刚从相关人员那里得到了一点澄清。我基本上无法控制视频源的拍摄方式，并且不能保证有多个数据源。但是，我在房间内有某些点的位置，并且应该根据该点的位置放置某物品。因此，我可能会尝试识别房间的边缘，然后确定给定位置在房间中的百分比，从而猜测房间的大小。

- fk2

我不确定在没有参考框架的情况下是否能完成。而仅仅找到房间的边缘本身就是一个难题。 - Mark Ransom

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这绝不是一个简单的问题。你需要完全自主地解决它吗？如果能够让用户在房间中找到一些特征，然后使用图像处理和相机校准信息进行推断，那么你会有更多的成功机会。如果相机正在移动，可以考虑使用“运动结构”技术。但无论如何，除非图像中存在已知大小的物体，否则你只能以缩放因子的形式了解尺寸，例如5x10、10x20、20x40等。 - dantswain

你对图像采集有任何控制吗？ - AShelly

很遗憾，我无法控制源图像并且没有用户输入可用。请查看我的编辑。 - fk2

你能准确地描述你所分配的任务吗？在像这样的问题中，通常需要采取依赖于问题限制条件的快捷方式。因为在一般情况下，这非常困难。 - Matt Montag

基本上我需要在一个房间里画/放置一个物体。我不知道物体的绝对位置，但我知道另一个点的位置，并且我知道物体离那个点有多远。到目前为止，我必须提供更多的概念证明（我的要求非常模糊），所以我不知道我将以哪种方式获得这些位置... 我会尝试给出一个现实世界的例子：我有一个房间的真实视频，我知道该房间中的一个点距离一侧约4米。现在我必须在该点左侧2米处尽可能准确地画一条线。 - fk2

1个回答

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可以查看英文原文，
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- Miguel Grinberg · Accepted Answer

非常困难（但有趣！）的问题。

如果您想以完全自动化的方式解决此问题，我认为您会遇到很多问题。但是，如果操作员可以在一组图片中标记控制点，我认为这是可行的。

您的问题可以更普遍地陈述为，在三维空间中找到两点之间的距离，当您仅具有来自不同视角拍摄的两个或多个2D图片中这些点的位置时。该过程将类似于以下过程：

这些图片将带有相机位置和方向信息。例如，假设你得到了两张照片，相机方向相同，而且这两张照片是水平分隔三英尺拍摄的。你需要为相机所在的3D空间定义一个参考原点。例如，你可以说左边的图片相机位于(0,0,0)，右边的图片相机位于(3,0,0)，并且两个相机都朝向前方，也就是(0,0,1)。
现在操作员会标记两张照片中房间的两个角落。因此，你将得到每个角落的2组2D坐标。
你必须了解相机和镜头的细节（视场、镜头畸变、像差等）。你对相机如何扭曲图像的了解越多，你的估计就越准确。这与全景拼接软件所做的事情相同。详情请见 PanoTools。
现在来到有趣的部分：你将为每个2D点执行透视投影的反函数。透视投影需要一个3D空间中的点和相机定义，并计算出一个2D点。这用于在平面上表示三维对象，比如计算机屏幕。你正在进行相反的操作，对于每个2D点，你将尝试获取一个3D坐标。由于单个2D点中没有足够的信息来确定深度，所以从单个2D点中最好可以得到通过镜头和该点的3D空间中的一条线，但你不知道该点离镜头有多远。但是你在两张图像中都有相同的2D点，因此你可以从不同的相机位置计算出两条3D线。这些线不会平行，因此它们会在一个点相交。这个3D点的交点将是空间中3D点位置的良好估计，并且是参考相机3D空间坐标。
其余部分很容易。当你有了感兴趣的两个点的估计3D位置后，你只需计算它们之间的3D距离，这就是你想要的数字。

相当容易，是吗？