[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

技術領域

本發明涉及一種圖像自動分類的方法，尤其涉及一種基于GPS信息對大量建筑物側立面圖像快速分類的方法。

背景技術

在城市三維建模的實際應用中，使用數字攝像機高速采集圖像的方式得到越來越廣泛的使用。這種采集方式會產生大量城市街區圖像，因此如何將這些圖像與圖像中所包含的建筑物進行快速而準確的對應已經成為了一個很重要的問題。需要一個行之有效的方法對圖像進行快速分析，從而建立圖像與建筑物之間的對應關系。

當前將GPS與圖像采集系統整合的方法主要如下：

張琪在CN200410084213.3發明專利申請公開說明書中提出了一種使用GPS對數碼相片進行拍攝位置定位的方法。這種方法在拍攝數碼相片的同時使用GPS接收機記錄拍攝者的軌跡日志，將記錄在GPS接收機中的帶有時間和地理位置信息的軌跡日志與帶有時間信息的數碼相片進行互相匹配，這種匹配是通過GPS軌跡日志中的時間信息和數碼相片中的時間信息間的相似度比較來完成的。這種方法簡單可行，但是由于缺乏拍攝方向，因此無法進行進一步的篩選，同時使用最近匹配方法可能會導致精度不足。

林輝全在CN200610023767.1發明專利申請公開說明書中提及了一種儲存與共享GPS照片的方法與系統。該系統當使用者上傳數字照片的中繼數據內含定位坐標時，由解析模塊擷取數字照片中的名稱及坐標信息存入對應表后，再將該上傳的照片存入影像數據庫中；在下次接收到使用者輸入一定位坐標時，即可根據該定位坐標尋找對應表中相關的數字照片檔案。這種方法使用數據庫來儲存照片的信息，可以提高尋找速度，這個方法也缺乏拍攝方向。

在城市建模技術中，存在一個重要的技術需求：即對路面采集得到的大量建筑物側立面圖像基于圖像中所包含的建筑物側面進行分類。

利用雷達以及激光掃描儀獲取三維信息的方法可以將建筑物基于圖像中所包含的建筑物側面進行良好的分類，然而這些系統成本均很高，不便于大規模使用。因此一種成本低但能顯著的增進建模質量的方法對于當前的城市建模應用將起到較大的幫助。

而在當前的圖像采集應用中，已經出現了許多將GPS與圖像采集系統整合，以提供圖像采集時的位置信息的方法。因此我們考慮使用GPS這一成本低廉效果良好的工具完成如上所述的分類工作。為了達成這個目標，我們需要每張采集得到的圖像的位置以及鏡頭主光軸方向，以及相機的內部參數，便可以還原相機的視野。

然而背景技術1.及2.中所述的利用GPS作為位置來源信息的方法不能直接在城市建模應用中被使用。首先由于此類方法僅記錄了圖像的位置信息，但是由于缺乏圖像的朝向信息，因此不能還原該圖像的視野，從而無法對圖像進行進一步篩選；其次由于前述方法直接使用從GPS輸出的位置信息作為圖像的位置信息，這種做法在圖像采集速度較低的系統中是簡單可行的，但是在圖像采集速度超過GPS的采樣率(一般為1HZ)的系統中，如果依然直接使用從GPS輸出的位置信息作為圖像的位置信息，必然導致多張圖像的位置信息重合，從而使得結果不準確。本專利可以得到每張圖像獲取的時刻較為準確的攝像機位置及朝向信息，填補了此類技術的空缺。

發明內容

針對背景技術中存在的不足，本發明的目的在于提出一種基于GPS信息對大量建筑物側立面圖像快速分類的方法，使用GPS提供位置以及朝向信息的源數據，經過變換后得到每張圖像的拍攝位置及鏡頭主光軸朝向，將其作為圖像的附加信息用以輔助大量圖像自動快速歸類的方法。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案包括以下步驟：

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；