[發明專利]虛擬三維模型與立體正射模型的融合方法

有效

• 申請號: 201310612652.6
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103632393A
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 王爭鳴;任曉春;王瑋;張劍;劉鵬;張小華;孫煒;郭笑非
• 申請（專利權）人: 中鐵第一勘察設計院集團有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G01C11/00
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

技術領域

????本發明屬于測繪科學技術領域，具體涉及一種虛擬三維模型與立體正射模型的融合方法。

背景技術

立體正射影像模型，是由正射影像和立體匹配影像（或稱輔助立體影像）構成的模型。在立體顯示設備下，該模型能完整的展示真實的地面景觀，是一種三維的真實感場景模型。在該立體模型上，可進行地物空間信息的量測。立體正射模型體現的是真實存在的地表現狀，目前尚無將模擬工程建設的虛擬模型表現在此真實景觀中的技術方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種虛擬三維模型與立體正射模型的融合方法，可將虛擬建造的三維模型對象按指定的姿態放置到立體正射模型中的指定位置，達到虛擬的三維模型在真實感的立體正射模型場景中表達和操作的效果。

本發明所采用的技術方案是：

虛擬三維模型與立體正射模型的融合方法，其特征在于：

由以下步驟實現：

步驟一：在虛擬三維空間中將虛擬三維模型放置到三維空間坐標位置，并通過給出繞X軸、Y軸和Z軸旋轉的姿態角調整好姿態；

步驟二：計算虛擬三維模型的位置落入立體正射模型的哪個立體像對區域中，分別在立體像對區域記錄的左片投影中心位置和右片投影中心位置，對虛擬三維模型進行模擬拍攝，制作虛擬三維模型的左影像和右影像；

步驟三：由虛擬三維模型的左影像和數字高程模型，經正射糾正制作虛擬三維模型的正射影像，并將虛擬模型的正射影像鑲嵌到原立體正射模型的正射影像中，形成最終融合模型的正射影像；

步驟四：由虛擬三維模型的右影像制作虛擬三維模型的輔助立體正射影像，并將該輔助立體正射影像鑲嵌到原立體正射模型的輔助立體正射影像中，形成最終融合模型的輔助立體正射正射影像。

步驟二中，對虛擬三維模型進行模擬拍攝，制作虛擬模型的左影像和右影像的具體過程，由以下步驟實現：

（1）讀取立體像對左影像的拍攝參數，包括焦距、投影中心位置；在三維渲染引擎中模擬一個同樣焦距的相機放置到左影像投影中心坐標位置，拍攝姿態朝向Z軸負方向，繞X、Y、Z軸的旋轉角取0；

（2）根據虛擬三維模型的空間位置，計算模擬相機拍攝的視場角范圍，并在該范圍內渲染虛擬三維模型，得到虛擬三維模型的左影像；

（3）讀取立體像對右影像的拍攝參數，以第（1）、（2）步同樣的方法制作虛擬三維模型的右影像。

步驟四中，制作虛擬三維模型的輔助立體正射影像及融合由以下步驟實現：

（1）由虛擬三維模型所在的空間位置，讀取所在像對參數，包括左片投影中心坐標、基線長度、基線方位角；

（2）首先由虛擬三維模型的右影像的邊界確定該模型輔助立體正射影像的邊界，然后對邊界范圍內的各像點根據像對參數計算其輔助視差投影方程；

（3）將輔助視差投影的投影線與DEM的交點作為該點對應的地面點，按共線方程確定地面點坐標與右影像像面點坐標之間的關系，從而得到輔助立體正射影像各像點對應的右影像像面點坐標；

（4）按此坐標在右片上進行灰度重采樣，并將該灰度值賦到對應的輔助立體正射影像像點位置；對邊界內所有的點進行采樣后得到虛擬三維模型的輔助立體正射影像。

????本發明具有以下優點：

本發明實現了在立體正射影像模型上虛擬三維模型的放置，將真實的三維地形信息與虛擬的三維模型信息同時顯示和表達出來。利用本發明可在立體真實的場景中進行公路、鐵路、電力塔桿、電廠等建筑物的虛擬建造，判斷構筑物與周邊環境的關系，并可對周邊地物進行高精度的量測和信息采集。對電力、城市規劃、建筑環評、公路和鐵路設計等有極為重要的意義和使用價值。?

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細的說明。

本發明所涉及的虛擬三維模型與立體正射模型的融合方法，對虛擬三維模型按照航空攝影的參數進行模擬拍攝，產生虛擬模型的模擬照片，然后采用正射立體像對的制作方法，制作虛擬模型的立體正射影像，并將立體正射影像融合到立體正射三維模型中。

本發明即是要將虛擬三維模型與立體正射模型融合，將虛擬三維模型在立體正射模型環境中表達和操作，達到在立體正射模型中虛擬工程建造的效果。本項發明可應用于建筑、鐵路、公路、電力等行業的工程選址、施工設計、工程環境評價等方面。

具體由以下步驟實現：

步驟一：確定虛擬三維模型放置的空間坐標位置和姿態；