[發明專利]基于GPS信息對大量建筑物側立面圖像快速分類的方法

有效

• 申請號: 200910096505.1
• 申請日: 2009-03-05
• 公開（公告）號: CN101510311A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發明（設計）人: 華煒;鮑虎軍;吳智寧;何治
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州鐳星科技有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06K9/62;G01C11/00;G01S5/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

1.一種基于GPS信息對大量建筑物側立面圖像快速分類的方法，其特征在于包括以下步驟：

a)在數字照相機或攝像機的移動平臺上固定GPS接收器，用于獲得移動平臺的實時位置與方向；保持圖像采集設備鏡頭的主光軸水平且與移動平臺前進方向保持相同的夾角，同時確保GPS接收器、圖像采集設備和移動運載裝置三者之間的位置保持相對固定，并記錄下GPS接收器與數字照相機或攝像機的相對位移以及數字照相機或攝像機鏡頭主光軸方向與移動平臺前進方向的夾角；

b)當移動平臺在道路上前進時，移動平臺上的數字照相機或攝像機將拍攝道路一側建筑物側立面圖像；記錄每張圖像拍攝時刻的GPS接收器的位置及移動方向，使用所記錄的GPS接收器與數字照相機或攝像機的相對位移變換GPS接收器的位置得到側立面圖像數據采集時的攝像機位置信息，使用GPS的移動方向與數字照相機或攝像機鏡頭主光軸方向與移動平臺前進方向的夾角得到側立面圖像采集時的攝像機方向；

c)從衛星遙感圖像、航拍圖像及城市規劃圖的俯視圖上抽取建筑物的水平輪廓線，并記錄組成建筑物的水平輪廓線的線段上每個頂點的經度與緯度；

d)對于每個建筑物的水平輪廓線，均通過水平輪廓線上每個頂點的經度與緯度，選擇所有與水平輪廓線的距離小于50～150m值的建筑物側立面圖像數據；

e)對于與水平輪廓線的距離小于50～150m值的建筑物側立面圖像中的每張圖像，使用側立面圖像數據采集時刻的攝像機位置、鏡頭朝向以及數字照相機或攝像機的水平視角和垂直視角信息還原出拍攝該建筑物側立面圖像時的視野，并檢測水平輪廓線是否位于該視野內；

f)如果水平輪廓線位于上述視野內，則得出該張建筑物側立面圖像與該建筑物水平輪廓線之間存在對應關系；在計算出該圖像與所有的水平輪廓線的對應關系后，使用基于掃描線Z緩沖算法的篩選算法對被遮擋的水平輪廓線進行剔除，當剔除了所有被遮擋的水平輪廓線后，如果水平輪廓線沒有被剔除，則該張建筑物側立面圖像被分類于該水平輪廓線所對應的集合中。

2.根據權利要求1所述的一種基于GPS信息對大量建筑物側立面圖像快速分類的方法，其特征在于：所述檢測水平輪廓線是否位于該視野內，是根據每張建筑物側立面圖像拍攝時刻的攝像機位置、鏡頭朝向信息及已知的攝像機內參還原攝像機的視野，使用等腰三角形模擬攝像機視野，該等腰三角形以攝像機位置為頂點，數字照相機或攝像機的水平視角為頂角，高的取值與d)步驟中使用的距離值相同，頂點到底邊的中垂線方向與鏡頭主光軸的方向一致；如果等腰三角形包含建筑物水平輪廓線或者與建筑物水平輪廓線相交，那么建筑物水平輪廓線的全部或部分包含于該建筑物側立面圖像的視野中，否則建筑物水平輪廓線便不包含于該建筑物的側立面圖像的視野中。

3.根據權利要求1所述的一種基于GPS信息對大量建筑物側立面圖像快速分類的方法，其特征在于：所述使用基于掃描線Z緩沖算法的篩選算法對被遮擋的水平輪廓線進行剔除，是對于指定的建筑物側立面圖像，首先找出在f)步驟中確定的所有與這張圖像所對應的建筑物水平輪廓線，并構造一條與數字照相機/攝像機的鏡頭主光軸垂直，同時平行于地平面的線段，線段中心位于鏡頭主光軸上，線段長度為其中θ為數字照相機或攝像機的水平視角，d為該線段與數字照相機或攝像機位置的距離，d的取值為任意正值，并對線段建立n等分；將所有與這張圖像所對應的建筑物水平輪廓線以數字照相機或攝像機的位置為視點透視投影到該線段上，并在每個線段等分間隔上記錄下投影至該等分間隔的水平輪廓線中距鏡頭距離最短的水平輪廓線的編號；在投影完成后，便得到每條輪廓線的等分間隔數，再乘以等分間隔的單位長度，得到每條水平輪廓線在投影線段上的可見長度的近似值，可見長度即一條水平輪廓線在投影至投影線段時不受到其他水平輪廓線遮擋的長度，同時使用同樣的方法單獨投影該條水平輪廓線至線段上，得到該條水平輪廓線在線段上的透視投影長度，用該條水平輪廓線的近似可見長度除以透視投影長度，便得到該條水平輪廓線的可見比例的近似值；如果近似值小于用戶給定閾值，則該水平輪廓線被遮擋，在選擇結果中去除，否則該水平輪廓線可見，在選擇結果中保留。