CN101506850A - 在地图绘制应用程序中对数字表面模型进行建模和纹理化 - Google Patents

Abstract

提供了用于在地图绘制应用程序中实现的对地球表面上的各种对象的数字表面模型(DSM)纹理化和建模。可以按各种配置来放置具有广角镜头的一个或多个图像捕捉设备以获取天底摄影术和倾斜摄影。这些配置包括单镜头，单传感器；单镜头，多传感器；多镜头，多传感器；以及多镜头，多传感器和反射表面。可从该图像中测量位置、距离和面积。还提供了航摄全景图和地面图像之间的连续变形。

Description

在地图绘制应用程序中对数字表面模型进行建模和纹理化

背景

大比例地图绘制应用程序提升了对地球地形以及存在于地表上的建筑物和其他对象的模型建模的重要性和数量。这些对象的通用名称是数字表面模型(DSM)。没有建筑物和其他结构的单独地形的名称是数字高程模型(DEM)。在这些地图绘制项目中可以按各种导航角度(例如，斜视图、鸟瞰角度、透视角度、顶视角度、前视角度、向下迹线、向上迹线等)来查看建筑物、结构和各种其他对象(例如，山、树等)。虽然这些导航角度可用于某些位置，但对于多个其他位置还是缺乏信息。因此，这些地图绘制应用程序缺乏对于大多数位置的细节及建模方面。

为了克服上述以及其他缺陷，提供了各实施例，它们提供了用于对DSM建模和纹理化并在地图绘制应用程序中应用这些信息的手段。

概述

以下呈现了简化概述以提供对所公开的各实施例的某些方面的基本理解。该概述并不是广泛的纵览，且既非旨在标识诸实施例的关键或重要元素，也非旨在描绘此类实施例的范围。其唯一目的是以简化的形式给出所描述实施例的一些概念，作为后面给出的更加详细的描述的序言。

根据一个或多个实施例及其相应的公开内容，结合用于地图绘制应用程序的DSM纹理化和建模描述了各方面。根据某些实施例的是一种综合天底和倾斜摄影术的优点的、用于捕捉图像以供建模和纹理化的技术。可从该图像中测量位置、距离和面积。根据某些实施例，在航摄全景图和地面图像之间存在连续的变形。

为实现上述和相关目的，一个或多个实施例包括以下全面描述且在权利要求书中特别指出的特征。以下描述和附图详细地阐明了某些说明性方面，且仅指示了可采用本发明的原理的各种方式中的几种。当结合附图考虑时，将从以下详细描述中清楚其它优点和新颖特征，并且所公开的实施例旨在包括所有这些方面及其等效方面。

附图简述

图1示出了用于捕捉航摄DSM图像并将这些航摄图像应用于多个摄影测量产品的示例性系统。

图2示出了用于对图像进行纹理化和建模的另一示例性系统。

图3示出了可以与所公开的各实施例一起利用的示例性图像捕捉设备。

图4示出了可以与所公开的各实施例一起利用的另一示例性图像捕捉设备。

图5示出了可以与此处所公开的各实施例一起利用的多个图像捕捉设备的示例性配置。

图6示出了可以与此处所公开的各实施例一起利用的多个图像捕捉设备的另一示例性配置。

图7示出了可以与一个或多个实施例一起利用的倾斜图像。

图8示出了倾斜图像平刨和超宽图像的半球状图像平面之间的代表性差异。

图9示出了虚拟倾斜图像从超宽图像的生成。

图10示出了用于DSM建模和纹理化的方法。

图11示出了用于DSM建模和纹理化的另一种方法。

详细描述

现在参照附图描述各实施例，全部附图中，相同的附图标记用于指代相同的元素。在以下描述中，为解释起见，阐明了众多具体细节以提供对一个或多个方面的全面理解。然而，显然，各实施例能够在无需这些具体细节的情况下实施。在其它情况中，以框图形式示出公知的结构和设备以便于描述这些实施例。

如在本申请中所使用的，术语“组件”、“模块”和“系统”等旨在表示计算机相关的实体，它可以是硬件、硬件和软件的组合、软件、或者执行中的软件。例如，组件可以是但不限于是，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行码、执行的线程、程序和/或计算机。作为说明，运行在服务器上的应用程序和服务器都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行的线程内，并且组件可以位于一个计算机上和/或分布在两个或更多的计算机之间。

在此使用的词语“示例性”意味着用作示例、实例或说明。在此被描述为“示例性”的任何方面或设计并不一定要被解释为相比其它方面或设计更优选或有利。

各实施例将按照可包括多个组件、模块等的系统来呈现。可以理解和明白，各种系统可包括其他组件、模块等和/或可不包括结合各附图讨论的所有组件、模块等。也可使用这些方法的组合。

图1示出了用于捕捉DSM航摄图像并将这些航摄图像应用于多个摄影测量产品的示例性系统100。系统100综合了天底摄影术和倾斜摄影术的优点。

为了全面理解所公开的各实施例，将解释用于生成数字表面模型(DSM)的通用过程。DSM成像涉及捕捉地面和其他结构的若干天底(例如，照相机直接向下指向地面)照片。照相机的位置基本上在捕捉图像的同时计算，或在捕捉图像之后，诸如在后期处理时计算。该位置可通过标识每一图像与已知地面点之间的，以及各图像之间的对应点(被称为束调整)来确定。对地面、建筑物和其他对象的建模通过匹配如从多于一个图像中看出的对象上的对应点来执行。例如，建筑物的拐角在至少两个图像中标识。建模可利用天底成像来执行，因为与地面平行的图像显示几乎恒定的比例。建模也可在诸如倾斜成像或广角传感器等传感器上执行。例如，出现在画面边缘的建筑物按与处于画面中央的另一建筑物相似的比例来表示。给定拍摄每一个图像时的照相机的位置以及该照相机内部参数，每一个图像点都可被转换成空间中的视线。将这些射线相交生成建筑物拐角在空间中的位置。对应点的标识和三维点的恢复可利用各种技术来手动或自动执行。

通过利用经恢复的三维点，构造每一个建筑物的模型。可纹理化这些建筑物模型。每一个模型都由平坦的小平面或其他表面图元(例如，非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline)，即，NURBS，其是对建模中所使用的表面元素的数学定义)。每一图元都被投影到该图元在其中可见的图像上。该图像数据被用作图元纹理。

建模和纹理化利用天底摄影术和倾斜摄影术的组合。

存在按倾斜摄影术来对建筑物建模的选项，然而，存在与之相关联的若干困难。首先，倾斜图像的地面比例是沿着画面而改变的。因为建筑物更接近地平线，所以其重构准确性以1/z的速率退化，其中z是从照相机到地面点的距离。而且，倾斜图像捕捉面向该方向的对象的小平面，例如，仅建筑物的北部小平面。为了获得该建筑物的完整模型(以及纹理覆盖)，若干图像是必需的，其中每一个图像都是从不同的方向拍摄的。可见性随着观看角度接近水平方向而越来越复杂，因为建筑物可能被该建筑物与照相机之间的对象(例如，建筑物、结构、树等)遮蔽。在复杂的可见性之下，例如，面朝北的倾斜图像无法捕捉画面中的所有建筑物的全部南部小平面。因此，需要更多的图像。

因此，系统100可被配置成综合天底摄影术和倾斜摄影术的优点。系统100包括图像捕捉组件102、对象标识组件104和呈现组件106.虽然多个图像捕捉组件102和对象标识组件104可被包括在系统100中，但如可以理解的，与单个标识组件104接口的单个图像捕捉组件102是出于简明的目的而示出的。

图像捕捉组件102包括一镜头，该镜头被设计成从广角捕捉接近该镜头的光线。图像捕捉组件102可被配置成在天底位置和倾斜位置中的至少一个处捕捉图像。与图像捕捉组件102相关联的各方面在此可参考照相机描述。应当理解，用于捕捉或拍摄地球表面以及沿着地球表面的对象的照片的任何技术都可以与一个或多个所公开的实施例一起利用。图像捕捉组件102的各种配置将在以下提供。

系统100可利用与图像捕捉组件102相关联的、笔直向下对准的极宽镜头(120度以上)。视场的中央部分可等价于天底照片，而图像的边缘可等价于360度方向上(方位方向上)的倾斜照片。在系统100扫描地面时，可将高准确性中央图像用作建模的基础，而图像的边缘生成来自每一方向的建筑物各侧面的致密覆盖。

对象标识组件104可被配置成接受各种图像并在这些图像中标识一相似的对象或位置。对象或位置的这一标识可以是手动功能，由此对象标识组件104从用户和/或实体(例如，因特网、另一系统、计算机，...)接收输入并将特定图像或图像的子集与对象或位置相关联。根据某些实施例，对象标识组件104自主地标识多个图像之中的相似对象或位置并且自动将图像或图像的一部分与该对象或位置相关联。对象或位置与图像的关联可应用于使用大量图像来表示地球以及位于地球表面上的各种对象的模型的地图绘制应用程序。

呈现组件106可被配置成在显示屏中呈现或显示所得图像。这一呈现可以是在地图绘制应用程序中，由此用户请求以多个导航角度显示特定位置。以此方式，向用户呈现了提供真实世界图像的建模和纹理化的丰富的显示。

图2示出了用于对图像进行纹理化和建模的另一示例性系统200。系统200可利用图像处理过程来产生各种产品。例如，系统200可被配置成从图像数据中获得对位置、距离和面积的直接测量。系统200可获取地表的正射像片图像和/或地表的斜视图。对三维DSM的建模可由系统200和/或该模型的纹理化来提供。作为替换或除此之外，系统200能够提供航摄360度视图到地面360度全景图之间的连续变形或变换。

航摄全景图是示出场景的全360度视图的图像。这一视图可以或者是与地面大致平行的圆柱形带，或者是照相机的视向周围的半球的一部分。地面全景图是示出捕捉点周围的环境或视点周围的半球的条带。

通过使用地面DEM和经恢复的DSM，可生成跨越航摄全景图和基于地面的全景图之间的迹线的中间全景图。例如，该图像可通过重新投影纹理几何结构，或通过将原始图像变形到所投影的几何结构的位置来生成。这可提供航摄图像到地平面图像之间的、两个航摄图像之间的或两个地面图像之间的平滑转换。

系统200包括可被配置成从各种角度捕捉多个图像的图像捕捉组件202。也可被包括在系统200中的是被配置成标识观察区域中的对象的对象标识组件204和可被配置成在例如地图绘制应用程序显示屏中向用户显示所捕捉到的图像的呈现组件206。

图像捕捉组件202可包括各种配置。例如，图像捕捉组件202可包括单镜头和单传感器；单镜头和多传感器；多镜头和多传感器；多镜头，多传感器和反射表面，或其他配置。图像捕捉组件202可以是例如包括一非常宽的角度(例如，至少120度)和高分辨率传感器的航空照相机。

根据某些实施例，同步模块208可以与图像捕捉组件202相关联。同步模块208可被配置成将图像捕捉时间或其他参数与至少一个其他图像捕捉组件同步以便于共同捕捉相似的场景。应当理解，虽然同步模块208被示为包括在图像捕捉组件202之内，但根据某些实施例，同步模块208可以是单独的组件或与其他系统200组件相关联。

根据某些实施例，组合器模块210可以被包括在对象标识组件204中或者可以是单独的模块。组合器模块210可被配置成获得从多个图像捕捉组件接收到的多个图像并组合这些图像。由此，组合器模块210能够从各导航角度呈现较大的图像以及更详细的图像。

例如，第一图像捕捉设备可捕捉第一和第二图像，而第二图像捕捉设备可捕捉第三和第四图像。同步模块208能够同步这四个图像(或更多图像)的捕捉，而组合器模块能够部分地基于位于图像中的至少一个标识出的对象来组合这些图像。

系统200还可包括对象定位组件208，其可与图像捕捉组件202、对象标识组件204或组件202、204两者接口。定位组件212可被配置成将图像捕捉组件202的图像平面上的任何位置转换成空间中的射线。这一配置可将图像捕捉组件202的内部参数考虑在内。给定图像捕捉组件202的位置和方向，定位组件212可被配置成将一射线与地面模型相交并确定空间中与该图像中的点对应的位置。位置和方向可通过利用惯性测量装置(IMU)来确定，或者可通过标识地面控制点来从该图像中恢复。

在某些实施例中，定位组件212可被配置成将两条或多条射线相交，每一条射线都源自图像捕捉设备202的不同位置。每一条射线都可对应于图像捕捉设备202的每一个图像平面中一相似世界点的不同图像。

定位组件还可被配置成测量可以是两点之间的线性距离或沿着折线的长度的距离，该折线是由可由一系列点来定义的一个或多个线段组成的连续线条。图像点可由定位组件212来映射到相应的地面点以便于计算距离。以类似的方式，定位组件212可通过定义图像中的区域多边形边界来测量地面或地球表面上的面积。这一区域可使用对应于图像中的多边形顶点的点的地面位置来确定。

当用户需要在地图绘制应用程序中查看特定位置或对象时，该用户与呈现组件206接口，该呈现组件可以与计算机或无论是固定的还是移动的其他计算设备相关联。这一接口可包括用户输入确切位置(例如，经度、纬度)或通过输入地址、城市、州或其他标识手段。呈现组件206可提供各种类型的用户界面。例如，呈现组件206可以提供图形用户界面(GUI)、命令行界面、语音界面、自然语言文本界面等等。例如，可以呈现向用户提供对所需位置进行加载、导入、读取等的区域或手段的GUI，并且该GUI可包括呈现这些动作的结果的区域。这些区域可包括已知的文本和/或图形区域，包括对话框、静态控件、下拉菜单、列表框、弹出菜单、编辑控件、组合框、单选按钮、复选框、按钮以及图形框。另外，可使用便于信息传达的实用工具，诸如用于导航的垂直和/或水平滚动条以及确定一区域是否可被查看的工具栏按钮。

用户还可与这些区域交互，以便通过诸如鼠标、滚球、键区、键盘、笔、用照相机捕捉的姿势和/或语音激活等各种设备来选择和提供信息。通常，诸如键盘上的按钮或回车键等机制可在输入了信息之后采用以启动信息传达。然而，可以理解，所公开的各实施例不限于此。例如，仅仅加亮一复选框可启动信息传达。在另一示例中，可采用命令行界面。例如，命令行界面可通过提供文本消息、产生音调等来向用户提示信息。用户然后可提供适当的信息，诸如对应于在该界面提示中提供的选项的字母数字输入或对提示中所提出的问题的回答。可以理解，命令行界面可以与GUI和/或API结合使用。另外，命令行界面可以结合具有有限图形支持和/或低带宽通信信道的硬件(例如，视频卡)和/或显示器(例如，黑白和EGA)来使用。

所获得的图像能够以可检索格式保存在存储介质214中。存储介质214可以与呈现组件206或另一系统200组件相关联。存储介质214可以是存储器和/或可存储信息的某一其他介质。作为说明而非限制，存储介质214可包括非易失性和/或易失性存储器。合适的非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)，它用作外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDR SDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)。

图3示出了可以与所公开的各实施例一起利用的示例性图像捕捉设备300。图像捕捉设备300包括单个镜头302和单个传感器304。图像捕捉设备300可以是使用超宽镜头302的高清晰度照相机304。照相机304可被安装在航空器上，笔直向下地指向地球306或其他地形。所得图像具有变化的地面比例，该比例越接近其中心就越高并且随着图像到达地平线而降低。

图4示出了可以与所公开的各实施例一起利用的另一示例性图像捕捉设备400。图像捕捉设备包括单个镜头402和多个传感器404。虽然示出了四个传感器404，但图像捕捉设备400可包括任何数量的传感器。利用多个传感器404可减少与图3所示的图像捕捉设备300相关联的花费。在相邻的传感器408、410之间存在未被传感器404的阵列覆盖的缝406(只标记了其中之一)。可以是广角镜头照相机的图像捕捉设备400正笔直向下指向地球或其他地形412。可能由于相邻的传感器408、410之间的接缝406而无法捕捉或拍摄地形412的各区域的图像。地形412的这些区域可以在下一次曝光时或由在基本上与第一图像捕捉设备400同时捕捉地形412的相似的区域的第二图像捕捉设备(未示出)来覆盖。以此方式，整个地形可通过与多个图像捕捉设备的成像交互来捕捉。

图5示出了可以与此处所公开的各实施例一起利用的多个图像捕捉设备的示例性配置500。多个图像捕捉设备502、504、506、508、510可以按面向外的配置安装在航空器或其他飞船下面以使得组合的视角512、514、516、518、520覆盖整个半球或对于某一最短距离的天底方向周围大约120度。可同步图像捕捉设备502、504、506、508、510以便于共同捕捉相似的场景或地形522。该配置500由于多个图像捕捉设备502、504、506、508、510而提供多个镜头和多个传感器。应当注意，虽然示出了五个图像捕捉设备，但是在系统500中可存在更多或更少的捕捉设备。

图6示出了可以与此处所公开的各实施例一起利用的多个图像捕捉设备的另一示例性配置600。多个图像捕捉设备602、604、606、608、610的这一配置600提供了多个镜头、多个传感器和反射表面612。反射表面612可以是将射线从航空器周围的半球反射到按面向内的配置来放置的图像捕捉设备602、604、606、608、610的镜面反射表面。应当注意，可在系统600中包括更多或更少的图像捕捉设备。

该配置600对于全视图照相机已经是已知的。然而，使用单个照相机会受到若干限制。首先，反射表面或镜子612将半球的射线映射到照相机的传感器上的圆形图像。在许多情形中，远离照相机方向的角分辨率退化或位于低分辨率。其次，图像的总分辨率受到传感器的分辨率的限制。最后，图像的中央示出了照相机本身在反射表面或镜子中的反射。因此，照相机本身阻挡了来自场景或所得图像的、对于特定区域的射线。

为了缓解与单个图像捕捉设备相关联的问题，利用多个图像捕捉设备602、604、606、608、610来从若干方向捕捉反射表面或镜子612的图像。最后生成的图像是每一个图像捕捉设备602、604、606、608、610的图像的融合并且移除了设备602、604、606、608、610的反射图像。

正射像片是地球的摄影资料区(photographic coverage)，其具有恒定的地面比例并且通过从头顶上的正射投影来拍摄。正射像片通常利用天底图像(例如，由笔直向下的照相机或设备来拍摄的)和DSM来生成。DSM可以是测量位于每一个地面点的高度(包括地面上方的建筑物和其他对象)的2.5维表面。DSM可由各种传感器来捕捉，诸如光线探测和测距(LIDAR)传感器、干涉测量合成孔径雷达(IFSAR)或其他传感器。DSM可诸如通过立体过程从覆盖相同的地区或区域的较大组天底图像的对中生成。

正射像片可通过以定义的地面分辨率定义图像来生成。考虑到照相机位置、方向和内部参数(例如，焦距……)，该图像的每一个像素都可表示投影在原始图像上的地面点。地面点可由从DSM中获得的经度-纬度(X-Y)位置及其高度来定义。可利用在投影点处的图像颜色来给正射像片着色。

用于生成正射像片的天底图像可具有大约四十度或更小的视角。利用所公开的各实施例的航摄图像捕捉组件能够捕捉其图像的中央部分中类似于由天底图像捕捉的一束视线。例如，图像的中央四十度区域基本上可与标准四十度航摄照相机的视域相同。

正射像片可通过利用此处所示出和描述的各实施例来生成。例如，在包括一个传感器和诸如广角镜头等一个镜头的配置中，该镜头能可如针孔照相机那样工作。以此方式，观察相同的覆盖区(foot print)(假设相同的飞行高度和120度的视角)的传感器的区域大约是该传感器的区域的百分之六十。为了获得相似的分辨率的正射像片，可利用诸如60M像素传感器等传感器。在另一实施例中，如果利用将相等的角度映射到图像平面上的相等距离的镜头，则可利用大约90M像素的传感器。然而，其他镜头和传感器也可与此处所公开的一个或多个实施例一起利用。

对于多个传感器和一个镜头的配置，可利用诸如3乘3传感器阵列等传感器阵列来生成图像。每一个传感器都可类似于用于正射像片摄影的传感器。3乘3阵列中的中间传感器可生成等效于常规正射像片的图像。

对于多个镜头和多个传感器的配置，可利用以天底方向指向下的照相机来生成相似的正射像片图像。对于包括多个镜头、多个传感器和反射表面的配置，图像捕捉组件的反射应从该图像中移除。可利用由其他图像捕捉组件获取的图像诸如通过融合技术来重构没有反射的图像。

斜视图是由相对于天底方向倾斜的图像捕捉组件或照相机获取的图像。斜视图显示诸如建筑物的一侧面的细节等对于天底图像而言模糊的细节。用户可更容易地识别倾斜图像，因为它从更接近地平面的角度示出了场景对象，这对于用户可能更加熟悉。

与天底图像相反，倾斜图像是有方向的。即是说，一点的来自南方的倾斜图像不同于相同的点的来自北方的倾斜图像。结果，如果一场景的所有可能的倾斜图像将在地图绘制应用程序中显示，则在每一点处捕捉该场景的视图是不够的，而是应该在每一点处从所有不同的方向捕捉该场景。

现在参考图7，示出了一倾斜图像的示例性视向。倾斜图像可具有由从垂直的、天底方向的角度来测量的视向。典型的值可以是例如，对于倾斜角度的40度以及对于视角的大约40度。

702处的图示是如从上方观察的倾斜图像，而在704处，示出了利用所公开的各实施例的超宽图像。第一个视图702示出了照相机位置706和所表示的一条射线708。照相机706可捕捉由该图像的平面定义的截锥体中的所有视线708的色彩。超宽图像704具有照相机位置710并捕捉所有射线，其中之一在712处示出，该射线穿过视角周围的环714。环的标记区域716是等价于702的倾斜图像的射线。

参考图8，示出了倾斜图像平刨和超宽图像的半球状图像平面之间的代表性差异。倾斜图像的生成通过定义倾斜图像平面并将该平面上的每一个像素与图像捕捉组件的中心相连接来执行。将该倾斜图像平面上的像素和中心与超宽图像平面相连接的射线的交点定义了倾斜像素的颜色。

照相机焦距802笔直向下指向天底方向804。在利用超宽镜头来捕捉图像时，从与天底804成大约20度到与天底804成大约60度(可以是倾斜视向806)的射线环生成倾斜图像平面808。可利用所公开的各实施例来获取的相应的超宽图像平面在810处示出。

图9示出了虚拟倾斜图像从超宽图像的生成。照相机焦点902向下指向天底方向904。对于新的倾斜图像平面上的每一个像素，定义一条射线，从而将该像素的中心与照相机中心相连接。倾斜视向在906处示出并且该倾斜图像平面上的点在908处示出。超宽图像平面上的相应的投影在910处示出。在射线与该图像平面的交点处对超宽图像的采样生成该新的倾斜像素的颜色。

如所讨论的，DSM是包括位于地球上的任何对象(例如，树、房子等)的地球表面的三维模型。DSM可用于各种应用，诸如正射像片的生成，或用于生成特定场景的新的虚拟视图。高质量DSM可以通过昂贵的人工测量来获取。或者，DSM可通过分析场景从不同的视点拍摄的多个视图来生成。生成DSM的过程包括匹配这些图像之间的对应特征。每一个特征都定义来自照相机位置的视线，而这些视线的交点定义该特征在空间中的位置。然而，自动匹配是困难的且容易出错。

所公开的技术可增加每一个场景点的覆盖面。对具有大约120度(相比于40度)的视角的使用能够使观察相同的地面点的图像的数量翻了超过六倍。例如，如果两个相邻的40度天底图像之间的公共区域是66％，则九个图像能够看见一特定地面点，而基本上在相同间隔拍摄的超过五十六个120度图像能够看见基本上相同的点。因此，增强了经恢复的DSM的可靠性。

此外，超宽图像具有在常规天底图像中通常无法看到的场景的更大的可见覆盖面(例如，建筑物的垂直墙壁、树底下的区域)。因此，来自所有视图的覆盖面的组合可生成增强的DSM模型。

纹理增加了模型的视觉内容和真实性。通常利用鸟瞰图来纹理化地形、建筑物和地球上的其他对象的模型。基本纹理化可通过取一个对象点并将其投影到其可见的一个或多个图像上以生成一种颜色来创建。然而，因为复杂的几何结构具有复杂的可见性，所以对象中的不同的孔只能在有限的视向上看见。例如，从俯视图中即使不是完全看不见也是无法充分看见建筑物的墙壁，或者树底下的地面可能完全被遮蔽。

此外，诸如反射对象或半反射对象等不同的材料具有从不同的视向的不同的反射特性。因此，从单个视点纹理化这些对象可能在从不同的方向观察这一对象时生成不切实际的纹理。另一问题可能与当纹理包含方向分量时缝合来自从不同的方向拍摄的多个图像的问题相关联。

利用所公开的各实施例提供了改善的覆盖面，其允许纹理化可能由于倾斜的和天底图像的有限捕捉而未覆盖到的区域。被这些图像遮蔽的表面(例如，树底下的地面)可能以更多极端的角度通过新的视向来覆盖。所公开的各实施例还提供通过更多的图像和更多的视向来观察的每一个场景点。这提供了对方向性反射特性的增强的建模。例如，建筑物窗户的反射分量可通过分析来自不同方向的该窗户的若干图像来移除。

考虑到以上示出并描述的示例性系统，参考图10和11的流程图将可以更好地理解可依照所公开的主题实现的方法。尽管出于简化解释的目的，各方法被显示和描述为一系列的框，但应该理解和明白，所要求保护的主题不受框的顺序所限，因为一些框能够以与在此所叙述和描述所不同的顺序发生和/或与其他框同时发生。而且，并非所有示出的框都是实现以下描述的方法所必需的。可以理解，与各框相关联的功能可以由软件、硬件、其组合、或任何其它合适的装置(例如，设备、系统、进程、组件)来实现。另外，还应该明白，下文以及本说明书全文中所公开的方法能够被存储在制品上，以便于把此类方法传送和转移到各种设备。本领域技术人员将会明白并理解，方法可替换地被表示为一系列相互关联的状态或事件，诸如以状态图的形式。

图10示出了用于DSM建模和纹理化的方法1000。方法1000在1002处开始，其中定位一个或多个图像捕捉设备以捕捉航摄图像。图像捕捉设备包括广角镜头。这一定位可包括将该一个或多个图像捕捉设备安装在航空器底下以获取地球的地形以及地球表面上的各种对象的天底图像。图像捕捉设备可以是例如，具有广角镜头的照相机。

在1004处，由该一个或多个图像捕捉设备来捕捉一个或多个航摄图像。航摄图像包括位于地球表面上的至少一个对象。这些图像可使用天底摄影、倾斜摄影术或两者的组合来捕捉。可组合从两个或多个设备捕捉到的图像以呈现包括比单个图像更高粒度的细节的单个完整图像。

在1006处接收查看由一个或多个图像捕捉到的区域的请求。这一请求可从需要在地图绘制应用程序中查看特定区域的用户接收。在1008处，显示所捕捉到的图像。所显示的图像可以是动态的，由此如果用户遥摄显示屏四周，则图像响应于这一用户请求而改变。例如，显示屏可以在查看航摄全景图像和来自地面观点或另一导航角度的图像之间改变。

图11示出了用于DSM建模和纹理化的另一种方法1100。在1102处，确定一个或多个图像捕捉设备的配置。这一配置可包括单镜头，单传感器；单镜头，多传感器；多镜头，多传感器；以及多镜头，多传感器和反射表面。镜头可以是例如，广角镜头或超广角镜头。

在1104处，获取地球表面上的多个位置和对象的图像数据。这些图像数据可以是天底图像、倾斜图像或其他导航角度的形式。图像数据还可包括标识视域内的对象和/或标识多个图像中的相似对象或位置。对象或位置与图像的关联可应用于使用大量图像来表示地球以及位于地球表面上的各种对象的模型的地图绘制应用程序。

在1106处，确定对位置、距离和图像面积的测量。可测量可以是两点之间的线性距离或沿着多边形的长度的距离。图像点可被映射到相应的地面点以便于计算距离。以类似的方式，地面或地球表面上的面积可通过定义图像中的区域多边形边界来测量。这一区域可使用对应于图像中的多边形顶点的点的地面位置来确定。在1108处，可基于用户请求来显示所得图像。

特别地，对于由上述组件、设备、电路、系统等执行的各种功能，除非另外指明，否则用于描述这些组件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述的执行此处在示例性方面中所示的功能的组件的指定功能(例如，功能上等效)的任何组件，即使这些组件在结构上不等效于所公开的结构。在这一点上，也可认识到各方面包括用于执行各方法的动作和/或事件的系统以及具有用于执行这些动作和/或事件的计算机可执行指令的计算机可读介质。

另外，尽管可相对于若干实现中的仅一个来公开一个特定特征，但是这一特征可以如对任何给定或特定应用所需且有利地与其它实现的一个或多个其它特征相组合。此外，就在说明书或权利要求书中使用术语“包括”和“含有”及其变体而言，这些术语旨在以与术语“包含”相似的方式为包含性的。

Claims (20)

1.一种用于地图绘制应用程序的、便于建模和纹理化的系统(100、200)，包括：

从多个角度捕捉图像的第一图像捕捉组件(102、202)；以及

标识所捕捉到的图像中的至少一个对象的对象标识组件(104、204)。

在地图绘制应用程序中显示所标识的捕捉到的图像的呈现组件(106、206)。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一图像捕捉组件是包括广角镜头的照相机。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一图像捕捉组件是单镜头、单传感器照相机。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一图像捕捉组件是单镜头、多传感器照相机。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括至少一个第二图像捕捉组件和反射镜，所述第一和至少一个第二图像捕捉组件是按面向内的配置的。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括至少一个第二图像捕捉组件，所述第一和至少一个第二图像捕捉组件是按面向外的配置的。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括同步模块，所述同步模块同步所述第一和至少一个第二图像捕捉设备之间的图像捕捉时间以便于共同捕捉相似的场景。

8.如权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括组合由所述第一和至少一个第二图像捕捉设备捕捉到的图像的组合器模块。

9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括以可检索的格式来保留所捕捉到的图像的存储介质。

10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一图像捕捉组件在天底位置和倾斜位置中的至少一个处捕捉所述图像。

11.一种用于数字表面模型(DSM)纹理化和建模的方法，包括：

定位第一图像捕捉设备(102、202、300、400、502、602)(1002、1102)以获取航摄图像，所述图像捕捉设备(102、202、300、400、502、602)包括广角镜头(302、402)；

捕捉包括位于地球表面上的至少一个对象的航摄图像(1004)；

接收查看所捕捉到的航摄图像的请求(1006)；以及

在地图绘制应用程序中显示所请求的航摄图像(1008、1108)。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，在定位所述第一图像捕捉设备之前还包括确定所述第一图像捕捉设备和至少一个第二图像捕捉设备的配置。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述配置是面向内配置和面向外配置中的一个。

14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，还包括：

按向内面向着反射表面的配置来放置所述第一图像捕捉设备和至少一个第二图像捕捉设备；以及

捕捉来自所述反射表面的、包括位于地球表面上的至少一个对象的航摄图像。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，捕捉所述包括位于地球表面上的至少一个对象的航摄图像包括天底位置和倾斜位置中的至少一个。

16.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括确定所述航摄图像的位置测量、距离测量和面积测量中的至少一个。

17.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括以可检索格式来保留所述航摄图像。

18.一种提供DSM图像的纹理化和建模的系统，包括：

用于用广角镜头(302、402)来捕捉第一和第二航摄图像的装置(102、202、300、400、502、602)，所述航摄图像包括至少一个对象；

用于标识所述至少一个对象的装置(104、204)；

用于基于所述至少一个标识出的对象来组合所述第一和第二航摄图像的装置(210)；以及

用于在地图绘制应用程序中呈现所组合的航摄图像的装置(106、206)。

19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，还包括：

用于用广角镜头来捕捉第三和第四航摄图像的装置；以及

用于将所述用于捕捉所述第一和第二航摄图像的装置与所述用于捕捉所述第三和第四航摄图像的装置同步的装置。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，还包括用于将所述第三和第四航摄图像与所述第一和第二航摄图像相组合的装置。

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