[發明專利]一種三維城市建筑構建方法

有效

• 申請號: 202010865491.1
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN112000758B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 廖聞劍;張明月;王立群;朱和軍;王康;林巖
• 申請（專利權）人: 南京烽火星空通信發展有限公司
• 主分類號: G06F16/29
• 分類號: G06F16/29;G06N3/0464;G06N3/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸志斌

1.一種三維城市建筑構建方法，其特征在于：具體包含如下步驟；

步驟1，圖像輪廓提取，具體如下：

步驟1.1，從國家地理信息公共服務平臺獲取城市的彩色衛星圖像，切割成多個572*572的小圖像塊；

步驟1.2，將步驟1.1中切割后的圖像塊作為輸入，輸入至Unet分割網絡，經過多個由兩個3*3的卷積層和2*2的池化層組成的下采樣模塊進行圖像的特征提取，將提取的特征上采樣，通過1*1的卷積得到期望的類別數，此類別即為圖像塊上每個像素點的類別；

步驟1.3，將步驟1.2中得到的每個圖像塊的像素點類別結果可視化在二值圖像上，拼接所有圖像塊的二值圖得到完整的城市衛星圖的建筑物識別結果；

步驟1.4，使用圖像處理openCV中的輪廓檢測算法，提取步驟1.3中輸出圖像的建筑邊緣輪廓，輸出輪廓的指定組織信息，并結合圖像的開閉合處理和噪聲處理技術剔除識別中的噪聲塊、平滑邊緣輪廓；

步驟2，高度預測網絡，具體如下：

步驟2.1，將步驟1中獲得的建筑輪廓存儲為矢量數據，根據矢量數據在衛星圖上繪制出建筑塊輪廓，經過多次外擴比例調整實驗，統計出能夠包含大部分建筑的最合理的外擴比例，按照這個比例外擴后，在衛星圖上切割出獨立的建筑塊；

步驟2.2，將步驟2.1中切割的包含建筑的衛星圖像塊調整為224*224固定大小，輸入到vgg16、resnet50和resnet101的這三個神經網絡提取圖像特征，經過三個網絡模型分別輸出高度概率值，三個概率值取平均后對應的高度值作為各建筑塊的輸出；

步驟3，建筑高度信息匹配，具體如下：

步驟3.1，結合文字識別技術，識別出地圖上的建筑名稱；

步驟3.2，轉換識別出的建筑矢量數據中的像素坐標為經緯度坐標；

步驟3.3，爬取多個樓盤網站的真實信息，將獲取的建筑真實信息與步驟3.1中識別的建筑名稱進行匹配，若建筑名稱在網站中存在，替換該建筑的高度值為網站高度數據，反之各建筑的高度為步驟2.2中預測的高度作為結果；

步驟4，矢量數據渲染，具體如下：

步驟4.1，加入視覺展示技術，根據識別的建筑矢量信息，前端界面繪制三維的立體效果圖，并在圖上展示出建筑的詳細信息，可動態縮放、移動、拖拽，提升用戶體驗；

步驟5，一鍵式生成，具體如下：

步驟5.1，將衛星圖、瓦片圖的網頁獲取操作步驟轉換成自動獲取整合步驟1至步驟4，封裝成一個完整的模塊，可實現輸入城市名稱后，自動保存預測的矢量數據，并一鍵式輸出城市的三維立體圖。

2.根據權利要求1所述的一種三維城市建筑構建方法，其特征在于：在步驟1.4中，輪廓檢測算法提取的建筑邊緣會出現鋸齒現象，結合圖像的開閉合處理和噪聲處理技術剔除識別中的噪聲塊、平滑邊緣輪廓，具體方法如下：

步驟1.41，統計某一建筑塊所有的邊緣像素點所在夾角的角度；

步驟1.42，判斷是否存在連續兩個及以上的點所在角的角度在100～180之間，若存在，則繼續判斷夾角所在兩邊長度是否都在5個像素點長度內；

步驟1.43，合并滿足步驟1.42的所有連續點。

3.根據權利要求1所述的一種三維城市建筑構建方法，其特征在于：在步驟2.2中，高度預測網絡的主體部分采用resnet50網絡。

4.根據權利要求1所述的一種三維城市建筑構建方法，其特征在于：在步驟1.4中，采用Canny邊緣提取算法。

5.根據權利要求1所述的一種三維城市建筑構建方法，其特征在于：建筑輪廓提取和高度預測模塊可以直接用衛星圖實現，通過語義分割方法，直接預測出建筑輪廓和高度值。