高质量的窗户视野一直被认为是室内空间最重要的属性之一，对使用者的幸福感和满意度有显著贡献[34]。室外视野为使用者提供了与周围自然环境的重要连接，带来心理上的好处，如压力缓解、提高生产力、增加心理舒适度以及提升房地产价值[2,3,17,20]。这种联系基于亲生物设计原则，强调人类与自然的天然亲和力以及将自然元素融入建筑环境的积极影响[26]。因此，在建筑设计中提供有意义的视觉连接变得至关重要。
窗户视野的感知质量不仅仅取决于窗户的存在，还高度依赖于使用者与窗户的空间关系[18,32]。使用虚拟现实（VR）环境的研究表明，室内空间内的观看位置显著影响主观和生理反应[1,22]。使用者报告称，当他们靠近窗户时，视野质量更高，压力恢复效果更好；而距离增加时，视野满意度会下降[1,35]。这种效应归因于运动视差和视野中的构图轮廓，这些都会随着在空间中的位置变化而变化[1,13]。这些发现强调了需要考虑视觉感知空间变异性的窗户视野评估工具和方法的重要性。
视野可见性是指使用者从室内空间的某个点能够看到室外景物的程度[21,26]。它受到窗户与使用者之间几何关系的影响，包括窗户配置、观看距离、观看方向以及使用者与窗户之间的潜在障碍物等因素[1,22,26]。在研究和计算工具（如Honeybee）中，通常采用光线追踪技术进行视野可见性评估[26,31,32]，这些技术也有助于确定视线和视角角度，用于LEED（USGBC, 2019）、WELL（IWBI, 2020）和EN 17037（CEN, 2018）等标准中的视野质量评级。光线投射提供了一种计算效率更高的替代方法，因为它只追踪光线与第一个物体的交点。相比之下，光线追踪会追踪光线与多个表面的完整交互轨迹，虽然计算需求更高，但对于简单的可见性和视野可见性计算来说附加价值有限。然而，这些方法主要用于评估窗户开口的可见性，而非室外视野的内容。
现有的窗户视野标准和研究采用从使用者到窗户开口的角度来评估视野可见性（CEN, 2018; IWBI, 2020; [22,26]; USGBC, 2019）。这种方法关注的是从不同室内位置使用者能够看到的窗户开口的部分。虽然这提供了与室外视觉连接的重要指标，但它并没有直接考虑通过窗户可见的室外元素的数量或组成。一些框架试图在现有方法的基础上进行扩展，将视野可见性评估扩展到窗户开口之外，纳入从不同室内视角看到的室外场景。Chegut等人（2021）在3D建筑模型中使用计算光线追踪模拟，来确定使用者实现无障碍视线到各种室外元素（如地标、绿地、周围建筑和地面）的几何可能性。Li和Samuelson [24] 开发了一种参数化工作流程，使用Google Earth生成室外视野内容，确定不同室内点和窗户配置下的可见内容，并结合日光分析和能源分析。
尽管有这些进展，现有方法在表示真实世界窗户视野的复杂性方面仍存在局限。特别是，它们倾向于将室外场景视为静态和均匀的，忽略了它们的动态特性以及不同使用者位置下的视觉组成、深度、遮挡和运动变化。这些因素已知会影响使用者对窗户视野的感知和评估[6,7,14]。因此，需要一个更全面的建模框架，以考虑视野的空间和时间变化，从而准确反映使用者的感知体验。
最近的研究试图使用更符合人类感知的可测量视觉指标来量化窗户视野的可见性。这些指标包括水平和垂直视角角度、窗户与墙体的比例阈值，以及窗户视野在使用者视野中的占比，所有这些都与报告的视野满意度相关[21,22]。Parsaee等人[26]引入了基于概率的可视化技术，将可能的使用者视野映射到窗户开口上，使设计师能够估计从不同室内位置感知到室外环境的程度。然而，关于人类视野的定义存在很大差异，不同的固定视野定义被用来表示视觉感知[12,24,26]。
视频媒体可以捕捉窗户视野的时间变化，但其在窗户视野评估中的应用仍然有限。Ingabo等人[15]发现，动态窗户视野视频可以在虚拟现实（VR）中准确再现真实视野。Sheng等人[29]也在VR中使用动态窗户视野研究防鸟碰撞玻璃对视野质量的影响，Zheng等人[37]使用电视屏幕上显示的动态自然场景作为实际窗户的替代品。这些研究没有考虑视野动态性和内容的变化，也没有考虑使用者位置和姿势的变化。廉价且易于获取的视频技术（如安装在无人机上的360°相机）的发展为捕捉场地周围的视觉环境提供了便利选项。它们可以捕捉到CIM、GIS和基于Google Earth的视野评估中缺失的时间属性[23,24,30]。尽管360°图像和视频已被用于表示周围视觉环境，但它们与几何视野可见性评估方法的结合仍然有限。特别是在3D环境中结合使用传统平面视频和360°球形视频与光线投影方法的情况尚未得到广泛研究。
大多数现有的窗户视野可见性评估框架主要关注窗户开口与使用者在空间中的位置之间的关系。虽然这些方法有效地表示了开口的可见性，但它们没有考虑从使用者视角通过窗户看到的室外内容的具体组成。当考虑视野内容时，现有方法通常依赖于周围环境的详细三维模型，需要大量的建模工作。视频和图像媒体提供了一种更简单的替代方案，用于捕捉真实的室外环境，包括经常被忽略的动态视觉属性。然而，这些媒体尚未被用于视野可见性评估。要解决这些研究空白，需要一个全面的框架，将视野可见性评估扩展到窗户开口之外，纳入从不同室内位置使用者视角看到的实际室外内容。将视频和图像媒体与几何投影方法结合，有潜力将室外视野投影到不同的使用者位置，从而简化视野可见性评估并提高准确性。
本研究的目的是开发一种计算工作流程，从在窗户开口处拍摄的视频中提取室内空间不同位置和姿势下的使用者视角窗户视野。该工作流程可以利用视频媒体同时建模和评估窗户视野的可见性和内容。在此基础上，该流程旨在改进和补充现有框架，将视野可见性评估扩展到窗户开口之外，纳入视野的室外内容，从而提供一种简化的方法，无需使用3D建模工具进行复杂的室外环境建模即可捕捉真实的室外场景。
