[發明專利]點云融合生成的地形模型與潮汐數據混合可視化的方法

在審

• 申請號: 202010877024.0
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN112017227A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 吳曉南;樓啟為;尹航;李航;馬佩策;李玉龍;王強;莫建波;陳翔;趙玉田
• 申請（專利權）人: 上海交通建設總承包有限公司
• 主分類號: G06T7/50
• 分類號: G06T7/50;G06T7/521;G06T17/05;G06T19/20
• 代理公司: 上海灣谷知識產權代理事務所(普通合伙) 31289
• 代理人: 倪繼祖

1.點云融合生成的地形模型與潮汐數據混合可視化的方法，其特征在于，包括：

步驟S1，通過三維激光掃描方式、傾斜攝影測量方法和水下聲吶掃測方式分別獲取第一點云數據、第二點云數據和第三點云數據；

步驟S2，將第一點云數據、第二點云數據和第三點云數據相互融合生成地形模型；

步驟S3，將地形模型與潮汐數據混合，根據水深情況在地形模型表面呈現出不同的顏色變化。

2.根據權利要求1所述的點云融合生成的地形模型與潮汐數據混合可視化的方法，其特征在于，所述步驟S1包括：

步驟S11，三維激光掃描：對激光點云掃描設備設置相應的數據采樣頻率、點云密度，進行激光點云數據采集，外業掃描獲取的數據自動完成拼接，拼接完成之后對點云進行濾波、抽稀處理，得到最終的第一點云數據；

步驟S12，傾斜攝影測量：選擇旋翼無人機搭載五鏡頭攝像機進行傾斜攝影數據采集，通過現場像控點布設實現數據坐標的定位，再通過影像匹配算法自動匹配出所有影像中的同名點，并從影像中抽取更多的特征點構成密集的第二點云數據；

步驟S13，水下聲納掃測：收集作業項目所在水域相關資料，使用水下三維聲吶設備進行系統配置和外業數據采集，采用PCL利用亮度圖和高度圖生成三維的第三點云數據。

3.根據權利要求1所述的點云融合生成的地形模型與潮汐數據混合可視化的方法，其特征在于，所述步驟S2包括：

步驟S21，通過不同坐標系的換算，完成所有點云數據坐標系統一；

步驟S22，所有點云數據的數據格式統一；

步驟S23，進行點云數據的融合：以第一點云數據為基準，使用迭代最鄰近點配準法，將第二點云數據、第三點云數據與第一點云數據進行配準，從而得到融合點云數據；

步驟S24，進行融合點云數據的濾波，移除對生成數字高程模型無用的錯誤點和地物點；

步驟S25，濾波后的融合點云數據進行三維場景模型白模的建模：融合點云數據經過專業建模軟件由空三建立的影像之間的三角關系構成不規則TIN，再由TIN構成白模，最終形成三維的地形模型。

4.根據權利要求1所述的點云融合生成的地形模型與潮汐數據混合可視化的方法，其特征在于，所述步驟S3包括：

步驟S31，將地形模型fbx格式文件導入基于OpenGL的圖形引擎中；導入之前將模型單位保持與圖形引擎單位一致；

步驟S32，將現有的潮汐數據按照工程具體施工日期、時間、地點進行摘錄，并進行坐標系換算，使地形模型、潮汐數據與圖形引擎世界坐標系保持一致，最終制成txt格式文件；

步驟S33，讀取txt文件數據，并形成數據表，逐行讀取數據表中的信息，逐個字段進行拆解，篩選出日期、時間、水位高度，然后存儲在數據庫中進行備用；

步驟S34，將數據庫中的時間數據處理成易于計算機計算的數據格式；

步驟S35，將數據庫中水位高度與時間進行聯動；

步驟S36，計算地形模型的頂點數據；

步驟S37，利用頂點數據對地形模型進行幾何著色。

5.根據權利要求4所述的點云融合生成的地形模型與潮汐數據混合可視化的方法，其特征在于，所述步驟S36指：首先從圖形引擎中獲得當前地形模型模型的頂點數據和片元數據，然后對獲取到的數據進行數據分類和賦值，計算得出每一個頂點所在的位置。

6.根據權利要求4所述的點云融合生成的地形模型與潮汐數據混合可視化的方法，其特征在于，所述步驟S37指：根據頂點數據，對每一個頂點的位置高度和與先前定義的水位高度進行差值計算，并將得到的差值對應到不同的顏色值上，得出每一個頂點需要使用什么顏色之后，將顏色數據傳遞至圖形引擎，由圖形引擎進行最終的顏色組裝，計算光影效果。