[發明專利]三維建模系統及三維建模方法

有效

• 申請號: 202110724089.6
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113345084B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 常遠;段龍梅;徐彤;郭春陽;趙先洋;呂大邦;尹秋文;劉凡
• 申請（專利權）人: 吉林省交通規劃設計院
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06V20/17;G06V10/74
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

本發明提供三維建模系統及三維建模方法，系統部分包括空中視頻獲取單元、地面視頻獲取單元、處理器單元；方法部分包括以下步驟：S1、得到待建模區域的空中全景視頻和地面全景視頻；S2、根據空中全景視頻和地面全景視頻進行三維建模，得到三維實景模型。本發明的建模方法可以從視場角和連續場景兩個維度增加對區域及區域中對象進行多視覆蓋，在單次采集任務中盡可能多地完成場景信息獲取；本發明將空中全景攝影測量與地面移動全景三維重建進行有效融合得到目標區域的精確幾何模型與全方位紋理信息；本發明還通過近景全景數據彌補空中全景在覆蓋側面及底部場景的缺陷，降低數據采集的難度。

技術領域

本發明涉及三維建模領域，特別涉及三維建模系統及三維建模方法。

背景技術

隨著我國城市的快速發展，數字城市、智慧城市的潮流正影響著社會中的各行各業，對城市和地表對象的空間信息精細表達可為相關領域的管理決策提供有效輔助服務。三維模型既可定性反映對象的形狀、顏色、紋理等樣貌；亦可定量描述建模對象的位置參考、長度面積，以及體積等幾何信息，因而受到廣泛關注。三維模型的構建主要包括基于圖形的建模與基于實景傳感器建模兩種方式。相較基于二維圖形繪制三維虛擬模型的方法，實景傳感器構建的三維模型可以更加真實客觀地還原目標對象的實景信息。

實景三維重建作為攝影測量領域的研究熱點，近年來，傾斜攝影測量、地面移動測量、地面/機載激光掃描等技術的發展給實景三維重建提供了多元化的數據源與處理方式。精密激光掃描儀設備造價昂貴且操作相對不便捷，傾斜攝影測量與地面移動測量成為更加普遍的建模方式。

傾斜攝影測量利用多傳感器從不同的角度對目標進行影像采集，同時獲取區域內地面及物體的頂部信息與側面輪廓和紋理，結合內業處理生成三維實景模型等產品。傾斜攝影測量可以全面感知目標物的復雜場景，也提升了內業處理過程中的自動化程度與建模效率。但對于城市建筑物等地物，傾斜攝影難以獲取所有地面側面完整的信息，其建模結果往往存在紋理模糊、幾何模型扭曲的情況。

地面移動測量系統搭載多方位相機等多種傳感器，以車載或行人移動的采集方式圍繞場景進行連續拍攝，獲取場景地面與地物側面的紋理信息。地面移動測量可以彌補傾斜攝影在建筑物密集地區的獲取信息不足的缺點，提供清晰度高、重疊度大的影像數據。但地面移動測量系統無法同時獲取地面及物體的頂部信息，依然無法單獨實現場景的完整重建。

發明內容

本發明為解決上述問題，提供三維建模系統及三維建模方法。

為實現上述目的，本發明采用以下具體技術方案：

一種三維建模系統，包括：用于獲取空中全景視頻的空中視頻獲取單元、用于獲取地面全景視頻的地面視頻獲取單元、處理器單元；處理器單元用于根據空中全景視頻和地面全景視頻進行三維建模，得到三維實景模型；

空中視頻獲取單元包括用于進行空中移動的無人機、用于拍攝空中全景視頻的空中全景相機；無人機與空中全景相機連接，帶動空中全景相機進行空中移動數據采集；

地面視頻獲取單元包括用于進行地面移動的地面移動裝置、用于拍攝地面全景視頻的地面全景相機；地面移動裝置與地面全景相機連接，帶動地面全景相機進行地面移動數據采集；

處理器單元包括用于進行視頻拼接的視頻拼接模塊、用于抽取地面關鍵幀的地面視頻幀抽取模塊、用于生成地面密集點云的地面密集點云生成模塊、用于抽取空中關鍵幀的空中視頻幀抽取模塊、用于生成空中密集點云的空中密集點云生成模塊、用于生成空地三維點云的點云融合模塊、用于三維網格模型構建的三維網格構建模塊、用于生成映射影像集的映射影像生成模塊、用于選取最佳映射影像的最佳映射影像選取模塊、用于生成三維實景模型的三維實景模型生成模塊。

一種三維建模方法，包括以下步驟：

S1、通過空中視頻獲取單元和地面視頻獲取單元同時進行視頻獲取，得到待建模區域的空中全景視頻和地面全景視頻；