[發明專利]一種在實景地圖中基于法向量的被探面過濾方法

有效

• 申請號: 201310372636.4
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103544728A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 楊峰;駱朝亮
• 申請（專利權）人: 武漢海達數云技術有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G09B29/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

技術領域

本發明涉及一種在實景地圖中基于法向量的被探面過濾方法，屬于測繪信息技術領域。

背景技術

實景地圖，是以第一視角在互聯網上進行實景瀏覽的一種新的體驗方式，又稱為街景地圖。實景地圖是目前互聯網上的熱點和地圖服務的發展方向，國內外互聯網巨頭紛紛推出自己的街景產品，如Google街景和SOSO街景等。

為了提高實景地圖的實用性，我們在實景地圖中實現了建筑物探面（面片）的功能應用，用來實景站點快速跳轉和定位，極大地增強了實景地圖的瀏覽體驗。但實際的街景地圖應用中，在進行建筑物探面體驗時，會出現一種穿透的現象，即探到了本不該被探到的建筑物立面。目前急切需要一種方法對建筑物立面進行有效過濾，提高探面的準確率。

發明內容

本發明的目的是為了解決以上現有技術存在的問題，而提供一種在實景地圖中基于法向量的被探面過濾方法。本方法通過建筑物立面的法向量屬性，能自動匹配出具有相同方向的建筑物立面，將建筑物背面的立面過濾掉，確保得到正確的立面信息，因此能大大提升探面的準確性。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：提供一種在實景地圖中基于法向量的被探面過濾方法，首先基于三維激光點云數據，半自動獲取建筑物立面數據；即包括獲取建筑物的外輪廓線；選取地平面即XY平面作為投影面，外輪廓線在XY平面上的投影為多線段P1P2……Pn，且節點P1、P2……Pn在XY平面上的坐標分別為（X1,Y1）、（X2,Y2）……（Xn,Yn），選取XY平面上離多線段P1P2……Pn的距離為d的范圍內的區域為緩沖區，其中d為緩沖半徑；將激光點云中的三維激光點的三維坐標（X,Y,Z）中的Z忽略，判斷坐標（X,Y）是否在緩沖區中，從而得到在緩沖區中的所有激光點；采用過濾算法，將在緩沖區中的所有激光點進行去噪處理后，根據這些激光點及建筑物外輪廓線，生成建筑物立面；然后按如下步驟操作：

步驟(1)、通過建筑物立面數據的三維空間坐標信息，計算得到與建筑物立面最鄰近的全景站點中心點坐標；

步驟(2)、根據建筑物立面與其最鄰近的全景站點的空間位置關系，計算得到建筑物立面的法向量；

步驟(3)、在實景地圖前端瀏覽時，根據當前全景站點中心點坐標，計算獲取和當前全景站點空間位置中最鄰近匹配的所有建筑物立面數據；

步驟(4)、在進行建筑物探面應用時，根據建筑物立面的法向量信息，取建筑物立面上的任意一點坐標(x,y,z)，計算該點到全景站點中心點的向量方向；計算此向量方向與當前建筑物立面的法向量之間的夾角，當夾角值小于90度時則該立面為有效探面；當夾角值大于90度時則該立面被過濾掉；確保過濾掉建筑物背面的立面，得到正確的立面信息。

本發明的方法步驟(1)中所述的計算得到與建筑物立面最鄰近的全景站點中心坐標，由于建筑物立面有且僅有四個頂點，分別為左下角坐標（X1,Y1,Z1）、右下角坐標（X2,Y2,Z2）、右上角坐標（X3,Y3,Z3）和左上角坐標（X4,Y4,Z4），四個頂點坐標在XY地平面的投影面是共面的；通過所述的四個頂點坐標，計算得到建筑物立面立面的中心點二維坐標（X0,Y0）；選取建筑物立面中心點（X0,Y0）作為圓心，以10～100米為半徑繪制二維圓形緩沖區；判斷全景站點的中心坐標是否在緩沖區內，從而得到在緩沖區內的所有全景站點中心坐標集合；根據緩沖區內的全景站點中心坐標與建筑物立面中心點的最小距離值，得到與建筑物立面最鄰近的全景站點中心坐標。

本發明的方法步驟(2)中所述計算得到建筑物立面的法向量，是按常規先定義建筑物立面的法向量n=（x，y，z）；在建筑物立面內找到兩個不共線的向量，記為a=（a1，a2，a3），b=（b1，b2，b3）；根據法向量的定義建立方程組：

n·a=0；n·b=0；……………………………………………①

定義建筑物立面的最鄰近全景站點與建筑物立面中心點的向量為c=（c1，c2，c3），定義法向量與向量c的夾角θ，根據向量的點乘公式

n·c=|n|*|c|*cosθ，………………………………………………②

其中cosθ>0即法向量為指向全景站點的正方向；結合①②計算得到立面的法向量n。

本發明的方法步驟(3)中所述在實景地圖前端瀏覽時，選取當前與建筑物立面最鄰近的全景站點的中心點(u，v)作為圓心，同樣以10～100米為半徑繪制二維圓形緩沖區；判斷建筑物立面的中心點坐標是否在緩沖區內，從而得到在緩沖區內的所有建筑物立面集合。