[發明專利]一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法

有效

• 申請號: 201410103220.7
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103903301B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 季玉龍;羅宇;黃操;楊善敏;汪歸歸;宋歌;譚詩翰
• 申請（專利權）人: 四川川大智勝軟件股份有限公司;四川大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 卓仲陽

技術領域

本發明涉及計算機應用技術和計算機視覺領域，具體涉及一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法。

背景技術

在遙感圖像中自動識別出人造目標，例如房屋，橋，水庫等，是計算機視覺領域中的一個重要組成部分。其中，建筑物的識別，需要做的工作包括了建筑物的識別和重建。建筑物的識別指的是基于簡單的特征和拍照模型，找到建筑物;建筑物的重建指的是利用目標建筑物的幾何特征，更加精確的照相模型以及其他相關數據對建筑物進行高精度的重建。

現在已經有多種識別建筑物的方法和算法，可以根據其使用數據的復雜程度和分辨率的高低，使用模型的特征類別，以及算法策略的不同進行分類。大多數算法都是基于2-D或者3-D圖像特征形成候選建筑，緊接著在候選屋頂中選出正確屋頂。多數3-D建筑的自動識別/重建的算法使用了預先處理好的3-D信息，例如數字海拔模型，預處理的3-D屬性等。其他算法使用了立體的人造相機雷達圖像或者測量出的不規則3-D目標。因為航拍的大場景圖像具有復雜性和多樣性的特點，這使得想要在一幅簡單的圖像中識別出一個房屋的位置任然是一個非常困難的嘗試。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法，解決了現有的識別建筑物的方法無法快速、準確的識別圖像中的城市地景并建模的問題。

為解決上述的技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法，包括以下步驟：

步驟一，提取組成屋頂、墻壁、陰影的基本直線，組成等級系統中HO層的最下層；

步驟二，構建自下而上的等級系統，并區分出能夠形成閉合回路的直線；

步驟三，從能夠形成閉合回路的直線獲取候選屋頂的3-D特征；

步驟四，候選屋頂特征量化，獲得全局優秀的屋頂模型。

更進一步的技術方案是，所述線段提取具體是用canny算子識別邊界，用霍夫曼變換提取出直線，找出形成T字型交點的兩條直線，結合幾何屬性和彩色屬性把T字型交點頂部的直線分割為兩部分，得到短直線，將滿足條件的短直線連接成為一條長直線，最后得到組成屋頂、墻壁、陰影的基本直線。

更進一步的技術方案是，所述構建自下而上的等級系統包括屬于建筑物的同一條邊的直線構成的集合H1，在集合H1中可以產生交點的直線構成的集合H2，在集合H2中能夠形成閉合回路的直線構成的集合H3。

更進一步的技術方案是，所述候選屋頂的3-D特征的獲取具體是利用夠形成閉合回路的直線的2-D特征來識別出，并利用幾何投影原理和圖像信息估算出建筑物的高度。

更進一步的技術方案是，所述候選屋頂特征量化具體是計算能夠形成閉合回路的直線兩側的一定區域的平均亮度和平均色調，利用候選屋頂的2-D特征和3-D特征，分別為H1、H2、H3計算一個權重值，在獲得候選屋頂的權重值以后，使用了樸素貝葉斯分類算法，提取全局優秀的屋頂。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：本建模方法首先提取出完整的2-D特征；然后運用圖像中的色彩和亮度作為輔助，確認出候選屋頂中的屋頂、墻以及陰部分；最后，使用了樸素貝葉斯分類算法，提取全局優秀的屋頂，本方法結合了屋頂的2-D、3-D特征以及拍照的角度和時間，在獲取建筑高度信息的同時，極大的提高了房屋識別的準確率。

附圖說明

圖1為本發明一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法針對合成圖像的識別效果對比圖。

圖2為本發明一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法針對真實航拍圖像的識別效果對比圖。

圖3為本發明一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法針對谷歌遙感圖像的識別效果對比圖。

圖4為本發明一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法針對谷歌遙感圖像的自下而上的等級系統的流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。

結合圖1、圖2和圖3可知，本發明一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法的一個實施例：一種基于彩色圖像識別的城市地景建模方法，包括以下步驟：

步驟一，提取組成屋頂、墻壁、陰影的基本直線，組成等級系統（等級系統如圖4所示）的最下層，即HO層；

步驟二，構建自下而上的等級系統，并區分出能夠形成閉合回路的直線；

步驟三，從能夠形成閉合回路的直線獲取候選屋頂的3-D特征；