[發明專利]一種基于水平集的LOD2建筑物模型構建方法無效

申請號：	201210090628.6	申請日：	2012-03-30
公開（公告）號：	CN102663815A	公開（公告）日：	2012-09-12
發明（設計）人：	賈冰;陳雨時;張曄;王春媛	申請（專利權）人：	哈爾濱工業大學
主分類號：	G06T17/00	分類號：	G06T17/00
代理公司：	哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109	代理人：	張果瑞
地址：	150001 黑龍***	國省代碼：	黑龍江;23
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于水平 lod2 建筑物模型構建方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于應用水平集算法對DSM數據的分割處理領域，具體涉及一種基于水平集的LOD2建筑物模型構建方法。

背景技術

隨著對數字城市需求的日益提高，城市和郊區人造地物的高精度模型化能夠使人們參與到城市的規劃設計與建設，對經濟的發展和避難措施的策劃提出參考性的建議。游戲娛樂、汽車導航、電子商務等領域的飛速發展促進了人們對數字城市的迫切需求。三維建筑物模型通常采用多尺度的表達方式，以滿足不同的應用需求。根據CityGML的定義，LOD1(Level?Of?Detail?1)是指僅有平面屋頂的建筑物模型，LOD1是第一級尺度，LOD2(Level?Of?Detail?2)建筑物模型具有不同類型的建筑物屋頂和真實的表面紋理。目前，許多研究集中在LOD1建筑物模型的構建方法上，主要研究方向是對具有精細幾何結構以及表面紋理的建筑物模型的構建方法。

在過去的幾十年里，三維建筑物模型的構建技術可以使用多種數據源，尤其是DSM(Digital?Surface?Model，數字表面模型)的應用愈加廣泛，通過多角度航拍圖像或LiDAR(Light?Detection?And?Ranging)數據處理所得的高精度DSM數據，其分辨率高達0.3m，可提供豐富的三維信息，從而構建出精細的屋頂幾何結構。但是現有技術還沒有從DSM數據中提取復雜建筑物模型的頂面基元以及拓撲結構、實現較高精度的LOD2建筑物模型構建的方法。

發明內容

本發明是為了解決現有的基于二維圖像的建筑物模型構建方法中存在的頂面結構不夠細致而導致構建精度不高的問題，提出的一種基于水平集的LOD2建筑物模型構建方法。

本發明的一種基于水平集的LOD2建筑物模型構建方法，其具體過程為：

步驟1、提取建筑物輪廓作為建筑物輪廓掩膜Ω_m，同時根據相對應的建筑物區域的地理坐標選取DSM數據，通過自動配準或人工配準的方式，將建筑物輪廓掩膜Ω_m和DSM數據配入到統一的坐標系下；

步驟2、根據步驟1選取的建筑物輪廓掩膜Ω_m和DSM數據獲取建筑物頂面數據T；

步驟3、根據步驟2獲得的建筑物頂面數據T獲取建筑物頂面數據T的特征空間；

步驟4、根據步驟3獲取的特征空間將建筑物區域進行多相水平集分割，獲取子區域；

步驟5、根據多相水平集的定義分別提取步驟4獲得的每個子區域的點集，然后檢測建筑物每個片元的邊界點，獲取建筑物每個基元的角點的圖像坐標；

步驟6、根據步驟5獲得的的建筑物角點的圖像坐標，與步驟1中選取的DSM數據中的地理坐標相對應，建立建筑物頂面數據T的拓撲結構；

步驟7、根據步驟6獲取的建筑物頂面數據T的拓撲結構，同時根據相應的建筑物區域的航拍可見光圖像提取建筑物表面的紋理數據，與建筑物的不同基元相對應，完成LOD2建筑物模型的構建。

本發明基于多相多通道水平集框架，將局部區域信息引入該框架，以DSM數據點的法向量作為特征向量進行水平集分割，分離出建筑物頂面的不同基元，從而實現頂面幾何結構的構建。

本發明的優勢在于能夠從DSM數據中提取復雜建筑物模型的頂面基元以及拓撲結構，實現較高精度的LOD2建筑物模型構建。