[發(fā)明專利]一種傾斜攝影模型建筑物外輪廓規(guī)則提取方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111573449.3
• 申請(qǐng)日: 2021-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114332291A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 向瀚宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大勢(shì)智慧科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T11/20
• 分類號(hào): G06T11/20;G06T17/05;G06T17/10;G06T17/20
• 代理公司: 武漢藍(lán)寶石專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 方菲

本發(fā)明提供一種傾斜攝影模型建筑物外輪廓規(guī)則提取方法，包括：S1：對(duì)已有的建筑物輪廓線上每一點(diǎn)在設(shè)定范圍的鄰域內(nèi)進(jìn)行直線擬合，S2：重新評(píng)估屬于某些線段的已分類點(diǎn)，S3：對(duì)距離和夾角較小的兩條線段合并處理，并對(duì)每條線段賦權(quán)，設(shè)置低權(quán)重的線段的點(diǎn)能夠被高權(quán)重的線段競(jìng)爭(zhēng)過(guò)去；S4：計(jì)算線段間的平行和垂直關(guān)系，對(duì)線段的參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，使之滿足平行和垂直的要求；S5：建立Delaunay三角網(wǎng)，重構(gòu)線段間的鄰接關(guān)系。此方法為重構(gòu)三維模型單體為奠定了基礎(chǔ)。一方面，基于規(guī)則輪廓線生成的三維模型單體具有更優(yōu)越的視覺(jué)效果；另一方面，該單體可適用于各種空間分析，有助于打通傾斜攝影測(cè)量技術(shù)與智慧城市之間的數(shù)據(jù)障礙。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑物提取、邊界線規(guī)則化、單體化三維模型和實(shí)景三維的技術(shù)，特別是涉及一種基于規(guī)則化重新生成三維建筑模型邊界的方法。

背景技術(shù)

隨著無(wú)人機(jī)的普及，傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在測(cè)繪行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)利用Structure of Motion(SFM)和Multi-Stereo(MVS)方法，通過(guò)多張無(wú)人機(jī)航拍影像重建出高精度的三維模型，但是生成的三角網(wǎng)網(wǎng)格模型頂點(diǎn)數(shù)量大、噪聲多。另一方面，規(guī)則的建筑物結(jié)構(gòu)提取能夠大大減少數(shù)據(jù)量，便于管理、分析和可視化。

而傾斜攝影數(shù)據(jù)直接匹配產(chǎn)生的三角網(wǎng)模型比直接采用激光采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度要低，傳統(tǒng)的應(yīng)用激光掃描進(jìn)行建筑物結(jié)構(gòu)提取的算法在處理傾斜攝影模型是效果不好。

因此，目前基于傾斜攝影三維模型的生產(chǎn)建筑物單體化模型大多采用人工建模的方式，即手動(dòng)采集和編輯實(shí)體邊界，并在原始的傾斜攝影三維模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行幾何建模、紋理映射與修飾。一方面，這種建模方式效率低下；另一方面，人工建模的誤差具有不確定性，數(shù)據(jù)精度很大程度上影響數(shù)據(jù)的應(yīng)用范圍。

三維模型單體的生成以二維形式的地理實(shí)體為基礎(chǔ)，在三維建筑物模型中，建筑物輪廓即是對(duì)應(yīng)的二維形式的地理實(shí)體。無(wú)人機(jī)的拍攝是自上而下完成的，由于相互遮擋的存在，建筑物頂部的可見(jiàn)性高于底部。因此，傾斜攝影三維模型的頂部輪廓線較為精確。但是，任何高程下的輪廓線都存在以下問(wèn)題：

(1)無(wú)論是頂部還是底部，傾斜攝影三維模型始終存在誤差，從而影響輪廓線的精度，但直接在模型上進(jìn)行修正顯然是不現(xiàn)實(shí)的；

(2)建筑物應(yīng)該存在有明顯的平行垂直關(guān)系，其輪廓線生成應(yīng)該考慮這一要素；

(3)輪廓線本質(zhì)上是一系列無(wú)差別的散點(diǎn)，規(guī)則化實(shí)質(zhì)上是將其拆分成單一線段，與三維模型單體中的立面一一對(duì)應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的傾斜攝影模型建筑物外輪廓規(guī)則提取方法，以建筑物的密集點(diǎn)輪廓線為輸入，利用密集點(diǎn)的輪廓線，從中提取線段；并考慮平行和垂直關(guān)系，對(duì)所有線段進(jìn)行規(guī)則化。最后，建立以線段端點(diǎn)為關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和線段邊界為約束的Delaunay三角網(wǎng)，重構(gòu)線段間的鄰接關(guān)系，進(jìn)而得到閉合且規(guī)則的輪廓線。此方法為重構(gòu)三維模型單體為奠定了基礎(chǔ)。一方面，基于規(guī)則輪廓線生成的三維模型單體具有更優(yōu)越的視覺(jué)效果；另一方面，該單體可適用于各種空間分析，有助于打通傾斜攝影測(cè)量技術(shù)與智慧城市之間的數(shù)據(jù)障礙。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種傾斜攝影模型建筑物外輪廓規(guī)則提取方法，包括以下步驟：

S1：對(duì)已有的建筑物輪廓線上每一點(diǎn)在設(shè)定范圍的鄰域內(nèi)進(jìn)行直線擬合，從而得到多組直線參數(shù)；通過(guò)投票決定出可能存在的直線，并確定屬于同一條直線的點(diǎn)；判斷同一直線上的這些點(diǎn)的連續(xù)性，進(jìn)而將直線分成多條線段，并確定哪些點(diǎn)構(gòu)成某些線段，且對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行分類；

S2：重新評(píng)估屬于某些線段的已分類點(diǎn)，進(jìn)而調(diào)整已分類點(diǎn)的所屬關(guān)系，并重新擬合線段；對(duì)于無(wú)法確定屬于哪一條線段的未分類點(diǎn)，判斷其是否屬于某些線段；若存在某些點(diǎn)不屬于任何線段，對(duì)這些點(diǎn)按位置聚類，擬合新的線段；