[發(fā)明專利]基于三維實(shí)景數(shù)據(jù)的城市違章建筑識(shí)別系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310624734.2
• 申請(qǐng)日: 2013-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103605978A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃惠;龍品辛;石璕;張小星;陳寶權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G06Q10/06
• 代理公司: 深圳市科進(jìn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44316
• 代理人: 沈祖鋒;郝明琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電子信息領(lǐng)域，尤其涉及一種基于三維實(shí)景數(shù)據(jù)的城市違章建筑識(shí)別系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

城市是各地區(qū)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和各種利益的驅(qū)動(dòng)，各式各樣的違法建設(shè)行為層出不窮，嚴(yán)重地制約著城市現(xiàn)代化的發(fā)展和和諧社會(huì)的建設(shè)。違章建筑對(duì)城市建設(shè)和發(fā)展具有很大的危害性，一直是困擾城市發(fā)展前進(jìn)的棘手問(wèn)題，因此，盡早發(fā)現(xiàn)違章建筑并對(duì)其實(shí)行拆違監(jiān)控是具有重要的意義。

中國(guó)專利CN201210541206.6揭示了一種基于SIFT特征的違章建筑檢測(cè)方法，屬于視頻監(jiān)控領(lǐng)域，涉及圖像識(shí)別技術(shù)。但該專利只適用于特定區(qū)域或者對(duì)特定建筑進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤檢測(cè)及預(yù)警，無(wú)法對(duì)大范圍的城市環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別。

公開(kāi)發(fā)表的論文“基于航空影像的城市違章建識(shí)別研究”、“利用我國(guó)高分辨率衛(wèi)星影像監(jiān)測(cè)北京市違章建筑”等，使用航空影像作為數(shù)據(jù)源，由于其精度、分辨率及拍攝角度等方面的因素，航拍影像并不能很好地反應(yīng)出城市低層建筑的違章情況，而這些區(qū)域恰恰是城市違章建筑的多發(fā)地帶。而且，現(xiàn)有的基于圖像（包括航空影像）的違章建筑檢測(cè)識(shí)別方法會(huì)受到很多因素，如光照條件、拍攝角度、季節(jié)因素及人為因素的影響，這些因素的影響會(huì)大大地提高檢測(cè)的難度及降低識(shí)別率。

公開(kāi)發(fā)表的文章“基于地理空間框架的違章建筑識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，主要側(cè)重于地理空間信息框架的構(gòu)建，對(duì)于違章建筑的具體識(shí)別體積較少。

這樣，急需一種可靠的技術(shù)手段對(duì)城市的違章建筑進(jìn)行識(shí)別。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種基于三維實(shí)景數(shù)據(jù)的城市違章建筑識(shí)別系統(tǒng)及方法，對(duì)城市違章建筑進(jìn)行快速、有效地識(shí)別，并通過(guò)三維數(shù)據(jù)采集設(shè)備去城市實(shí)地采集待檢測(cè)的城市建筑數(shù)據(jù)，然后在所采集的城市建筑三維數(shù)據(jù)中進(jìn)行特性提取及分析，以國(guó)家相關(guān)政策及法律法規(guī)識(shí)為依據(jù)，識(shí)別出城市違章建筑，從而降低拆違成本，加快城市信息化過(guò)程，促進(jìn)城市管理的現(xiàn)代化，維護(hù)城市規(guī)劃法規(guī)的嚴(yán)肅性和促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于三維實(shí)景數(shù)據(jù)的城市違章建筑識(shí)別系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、建筑物特征提取模塊、建筑物檢測(cè)模塊以及控制以上各模塊的控制模塊，

所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集城市道路環(huán)境的全景影像數(shù)據(jù)及其周邊建筑的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)處理模塊用于將獲取的全景影像數(shù)據(jù)和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，建立映射對(duì)應(yīng)關(guān)系，以建立三維實(shí)景數(shù)據(jù)；

所述建筑物特征提取模塊用于提取所述三維實(shí)景數(shù)據(jù)的特征項(xiàng)；

所述建筑物檢測(cè)模塊用于提取已有的城市規(guī)劃數(shù)據(jù)，并與三維實(shí)景數(shù)據(jù)的特征項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比，并進(jìn)一步判斷三維實(shí)景數(shù)據(jù)的特征項(xiàng)是否符合城市規(guī)劃數(shù)據(jù)；

所述控制模塊還用于提取判斷結(jié)果。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)數(shù)據(jù)采集車進(jìn)行城市道路環(huán)境的全景影像數(shù)據(jù)及其周邊建筑的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集，所述數(shù)據(jù)采集車具有激光雷達(dá)掃描設(shè)備、道路全景影像采集設(shè)備和定位設(shè)備。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)處理模塊還用于對(duì)全景影像數(shù)據(jù)和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括噪聲去除、采樣濾波以及多幀配準(zhǔn)。

優(yōu)選的，所述三維實(shí)景數(shù)據(jù)的特征項(xiàng)包括空間特征和時(shí)相特征。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，還提供了一種基于三維實(shí)景數(shù)據(jù)的城市違章建筑識(shí)別方法，包括以下步驟：

S1、采集城市道路環(huán)境的全景影像數(shù)據(jù)及其周邊建筑的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)；

S2、對(duì)獲取的全景影像數(shù)據(jù)和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，建立映射對(duì)應(yīng)關(guān)系，以建立三維實(shí)景數(shù)據(jù)；

S3、提取所述三維實(shí)景數(shù)據(jù)的特征項(xiàng)；

S4、提取已有的城市規(guī)劃數(shù)據(jù)，并與三維實(shí)景數(shù)據(jù)的特征項(xiàng)進(jìn)行對(duì)比，判斷所述特征項(xiàng)與城市規(guī)劃數(shù)據(jù)是否符合，若不符合，則為違章建筑。

優(yōu)選的，在步驟S1中，采用道路全景影像采集設(shè)備獲取全景影像數(shù)據(jù)，采用激光雷達(dá)掃描裝置獲取三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，采用定位裝置獲取位置信息。

優(yōu)選的，在步驟S2中，建立映射對(duì)應(yīng)關(guān)系為通過(guò)時(shí)間信息建立全景影像數(shù)據(jù)、三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及位置信息的映射關(guān)系。

優(yōu)選的，在步驟S3中，所述三維實(shí)景數(shù)據(jù)的特征項(xiàng)包括空間特征和時(shí)相特征。

優(yōu)選的，在步驟1和步驟S2之間，需對(duì)全景影像數(shù)據(jù)和三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括噪聲去除、采樣濾波以及多幀配準(zhǔn)。