[發明專利]一種真實環境下建筑效果圖制作方法

在審

• 申請號: 201710054837.8
• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106846446A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 胡震天;黃炳強;陳啟華;文雯;龔章文;王和麗;陶美斌;周曉琴;張偉坤;王昊
• 申請（專利權）人: 南寧市勘察測繪地理信息院
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T15/50;G06T3/00;G06T3/40
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 周晟

1.一種真實環境下建筑效果圖制作方法，其特征在于包括以下步驟：

1)對目標區域進行定點全景拍攝，得到多張原始影像，同時獲取拍攝點的初始坐標；

2)對原始影像進行全景拼接處理，得到目標區域的全景影像；

3)在原始影像中選出一幅或幾幅全景圖像，獲取每幅圖像對應的相機參數，并在該圖像中選取一定數量的控制點，記錄控制點在該圖像中的像素坐標，并實地測量控制點對應的空間坐標，通過單像空間后方交會方法來求解拍攝點實際坐標和拍攝實際角度參數；

4)對待規劃建筑進行人工三維建模，得到建筑三維模型；

5)根據拍攝點實際坐標、拍攝實際角度結合實景拍攝的光線情況對建筑三維模型進行渲染，得到渲染模型；

6)將渲染模型與全景影像進行配準融合，得到建筑效果圖。

2.如權利要求1所述的真實環境下建筑效果圖制作方法，其特征在于：

所述的步驟1)中，全景拍攝時，相機焦距保持不變，定點拍攝不同角度的多張照片，保證相鄰照片之間畫面重疊度不低于30％，得到原始影像。

3.如權利要求1所述的真實環境下建筑效果圖制作方法，其特征在于：

所述的步驟2)的全景拼接處理具體為：利用圖像處理軟件，對原始影像進行亮度、對比度、曝光度調整，使影像清晰、色調一致、色彩過渡自然；再利用全景軟件進行圖像配準，生成全景影像。

4.如權利要求1所述的真實環境下建筑效果圖制作方法，其特征在于：

所述的步驟3)中求解拍攝點實際坐標和拍攝實際角度參數的過程具體如下：

利用共線方程式(1)、(2)；

$x-x_0+\mathrm{\Δ}x=-f\frac{a_1(X-X_S)+b_1(Y-X_S)+c_1(Z-Z_S)}{a_3(X-X_S)+b_3(Y-Y_S)+c_3(Z-Z_S)}=-f\frac{\stackrel{\‾}{X}}{\stackrel{\‾}{Z}}---\left(1\right);$

$y-y_0+\mathrm{\Δ}y=-f\frac{a_2(X-X_S)+b_2(Y-X_S)+c_2(Z-Z_S)}{a_3(X-X_S)+b_3(Y-Y_S)+c_3(Z-Z_S)}=-f\frac{\stackrel{\‾}{Y}}{\stackrel{\‾}{Z}}---\left(2\right);$

其中：(X_S,Y_S,Z_S)為拍攝點實際坐標，(X,Y,Z)為拍攝點初始坐標，(x₀,y₀)為主點坐標，(x,y)為控制點的像素坐標，f為相機焦距，為控制點的空間坐標；

其中參數a₁～a₃，b₁～b₃，c₁～c₃具體如下：

b₁＝cosωsin k；

b₂＝cosωcos k；b₃＝-sinω；

將式(1)、(2)線性化，得到：

其中為航向傾角，ω為旁向傾角，k為像片旋角；

總誤差方程的矩陣形式為：V＝AΔX-L(4)；

式中：

V＝[v_x v_y]^T；

L＝[x-(x) y-(y)]^T；

其中，ΔX_S、ΔY_S、ΔZ_S、Δω、Δk、Δf、Δx₀、Δy₀分別為內、外方位元素近似值的改正數，常數項L中的(x)和(y)是將外方位元素初始值代入共線方程中計算出來的影像坐標近似值；

根據最小二乘間接平差原理，可列出法方程式：

A^TPAΔX＝A^TPL (5)；

式中：P為觀測值的權矩陣，由于是等精度量測，則P為單位矩陣，由此得到法方程解的表達式：

ΔX＝(A^TA)^-1A^TL (6)；

從而可求出如下改正數：

ΔX_S、ΔY_S、ΔZ_S、Δω、Δk、Δf、Δx₀、Δy₀；

由于共線方程在線性化過程中各系數取自泰勒級數展開式的一次項，且未知數的初值是比較粗略的，因此進行迭代計算，每次迭代時用未知數近似值與上次迭代計算的改正數之和作為新的近似值，重復計算過程，求出新的改正數，反復趨近，直到改正數小于限值為止，最后得出結果如式(7)-(15)所示：

$X_S=X_S^0+{\mathrm{\ΔX}}_S^1+{\mathrm{\ΔX}}_S^2+L---\left(7\right);Y_S=Y_S^0+{\mathrm{\ΔY}}_S^1+{\mathrm{\ΔY}}_S^2+L---\left(8\right);$

ω＝ω⁰+Δω¹+Δω²+L (11)；k＝k⁰+Δk¹+Δk²+L (12)；

f＝f⁰+Δf¹+Δf²+L (13)；

從而計算得到拍攝點實際坐標(X_S,Y_S,Z_S)和拍攝實際角度參數