CN104463968A - 基于电网gis三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法 - Google Patents

基于电网gis三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法 Download PDF

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Abstract

一种基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，依次包括对电网GIS三维平台后端服务器进行代码编制及部署，实时接收遥感影像数据或设备资源数据；对调用图层进行编制与部署，根据接收的数据进行逻辑处理，动态的调用到图层数据；进入电网GIS三维平台真实场景模拟界面，对设备资源三维模型进行建模，获取设备资源三维建模数据；推送三维模型数据；通过前端容器进行事件监听；加载设备三维模型数据；回放历史场景并将其真实形象的展示出来,本方法避免了计算量大、处理时间长、信息获取难等各种弊端，提高了三维渲染的真实性。

Description

基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法
技术领域
本发明涉及GIS三维与遥感影像研究领域，更具体地说涉及到双目立体视觉匹配改进及三维重建方法。
背景技术
立体视觉技术是一个多学科交叉的领域，是智能机器人的重要标志。立体视觉，作为一门独立的学科正在受到广泛的重视，它已应用于遥感图像分析、文字识别、医学图像处理、多媒体技术、图像数据库、工业检测与军事等方面。
获取空间三维场景的距离信息是计算机视觉研究中最基础的内容。目前，获取激励信息的方法和技术很多，学术思想非常活跃，新技术、新方法不断涌现。立体视觉是计算机被动测距方法中最重要的距离感知技术，他直接模拟了人类视觉处理景物的方式，可以再多种条件下灵活地测量景物的立体信息，其作用是其他视觉方法所不能取代的，对它的研究，无论是从视觉生理的角度还是在工程应用中都具有十分重要的意义，“双目立体视觉匹配改进算法及三维重建技术”(王军，《万方学术期刊数据库》，在线出版日期：2005年11月16日)一文中详细描述了双目立体视觉匹配改进方法以及三维重建的方法，本文以引入的方式将其全部内容引入。
随着计算机科学的飞速发展，超大规模集成电路技术的提高，并行处理机的深入研究，立体视觉研究的前景逐渐显现出来。可以预见，计算机视觉、生物物理等多学科专家通力合作，必将在立体视觉的研究中取得丰硕的成果。目前，对于基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法复杂，计算量大，无法适用于实际要求，利用双目立体视觉匹配改进方法以及三维重建的方法，在一定程度上顺应了社会的需求，避免了计算量大、处理时间长、信息获取难等各种弊端，其提高了三维渲染的真实性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，对遥感影像数据进行处理和建模，对于实现电网GIS三维场景虚拟化，实现电网线路三维模型化，具有重要的意义，本方法真实还原变电站场景，为无人机和机器人巡检提供后台处理机制。
基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，依次包括以下步骤：
(1)对电网GIS三维平台后端服务器进行代码编制及部署，实时接收海量遥感影像数据或设备资源数据；
(2)对调用图层进行编制与部署，根据接收的设备资源三维模型数据进行逻辑处理，对不同 的三维模型数据进行分类，把表示统一模型的数据进行整合，并且动态调用三维地形数据展示三维地形数据，其中所述设备资源三维模型数据为三维模型属性数据；
(3)进入电网GIS三维平台真实场景模拟界面，选择目标区域的目标线路，利用双目立体视觉匹配改进方法及三维重建方法，对遥感影像数据进行图像对比度的增强、随机噪声的去除、滤波、伪色彩处理的预处理，应用点状特征、线状特征、区域特征来提取图像特征，其中图像特征为像素或像素集合，进而根据改进的SAD算法进行立体匹配，并对设备资源进行三维建模，其中三维建模的输入参数为立体成像模型和匹配视差，从而能够得到三维距离，进行三维空间点的重建，三维模型其他的基元能够将其上的点逐点重建出来，再通过曲线拟合得到三维模型建模数据；
(4)获取设备资源三维建模数据；
(5)通过电网GIS三维平台后端将设备资源三维建模数据推送至电网GIS三维平台前端；
(6)通过电网GIS三维平台前端容器对电网GIS三维平台前端进行事件监听，从而监听电网GIS三维平台后端向电网GIS三维平台前端推送的数据；
(7)电网GIS三维平台前端加载设备资源三维建模数据；
(8)在电网GIS三维平台前端，动态模拟真实设备资源三维建模数据，回放历史场景并将其真实形象的展示出来。
本发明的有益效果是：
(1)应用立体视觉原理，通过已知立体成像模型和匹配视差，恢复电网和/或气象设备资源的三维信息，进而进行三维建模。
(2)应用一种移植性能很好的改进匹配方法在对左右图像进行LOG算子预处理后，用传统的SAD窗口结合改进的子窗口技术，在保持实时性的同时能够有效的提高匹配的质量，可以作为任何现有匹配算法的补充以增加匹配的精度，并且简单有效。
附图说明
图1电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建流程图
图2电网GIS平台前端容器示意图
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施，有必要在此指出的是，以下实施只是用于本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整，仍然属于本发明的保护范围。
下面结合附图对本发明作进一步的说明，其体现本发明的具体实施例。如图1所示，本发明基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，依次包括以下步骤：
(1)对电网GIS三维平台后端服务器进行代码编制及部署，实时接收海量遥感影像数据或设备资源数据；
(2)对调用图层进行编制与部署，根据接收的设备资源三维模型数据进行逻辑处理，对不同的三维模型数据进行分类，把表示统一模型的数据进行整合，并且动态调用三维地形数据展示三维 地形数据，其中所述设备资源三维模型数据为三维模型属性数据；
(3)进入电网GIS三维平台真实场景模拟界面，选择目标区域的目标线路，利用双目立体视觉匹配改进方法及三维重建方法，对遥感影像数据进行图像对比度的增强、随机噪声的去除、滤波、伪色彩处理的预处理，应用点状特征、线状特征、区域特征来提取图像特征，其中图像特征为像素或像素集合，进而根据改进的SAD算法进行立体匹配，并对设备资源进行三维建模，其中三维建模的输入参数为立体成像模型和匹配视差，从而能够得到三维距离，进行三维空间点的重建，三维模型其他的基元能够将其上的点逐点重建出来，再通过曲线拟合得到三维模型建模数据；
(4)获取设备资源三维建模数据；
(5)通过电网GIS三维平台后端将设备资源三维建模数据推送至电网GIS三维平台前端；
(6)通过电网GIS三维平台前端容器对电网GIS三维平台前端进行事件监听，从而监听电网GIS三维平台后端向电网GIS三维平台前端推送的数据；
(7)电网GIS三维平台前端加载设备资源三维建模数据；
(8)在电网GIS三维平台前端，动态模拟真实设备资源三维建模数据，回放历史场景并将其真实形象的展示出来。
优选地，所述设备为电网和/或气象设备。 
优选地，所述步骤(1)具体为：
(1.1)对电网GIS三维平台进行代码编写；
(1.2)对电网GIS三维平台前端容器进行代码编写，其中能够展示设备三维模型的图层容器，称之为电网专题图GIS三维平台前端展示容器，添加电网数据信息传送监听事件；
(1.3)搭建电网GIS三维平台后端服务器；
优选地，所述步骤(8)之后还包括步骤(9)代码编译及部署。
优选地，所述容器为能够包含其他组件的特殊组件。
优选地，所述步骤(3)具体是通过对左右图像进行LOG算子预处理后，用传统的SAD窗口结合改进的子窗口处理方式实现。
其中，GIS是地理信息系统(Geographic Information System)的英文简称。GIS平台一般集合了地图编辑、查询、定位，放大，缩小，网络分析，路径分析，等值分析，DEM分析等功能。
前端容器：前端用户界面由组件构成。一个容器是一个能够包含其他组件的特殊组件，如图2所示。
尽管为了说明的目的，已描述了本发明的示例性实施方式，但是本领域的技术人员将理解，不脱离所附权利要求中公开的发明的范围和精神的情况下，可以在形式和细节上进行各种修改、添加和替换等的改变，而所有这些改变都应属于本发明所附权利要求的保护范围，并且本发明要求保护的产品各个部门和方法中的各个步骤，可以以任意组合的形式组合在一起。因此，对本发明中所公开的实施方式的描述并非为了限制本发明的范围，而是用于描述本发明。相应地，本发明的范围不受以上实施方式的限制，而是由权利要求或其等同物进行限定。

Claims (7)

1.一种基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
(1)对电网GIS三维平台后端服务器进行代码编制及部署，实时接收海量遥感影像数据或设备资源数据；
(2)对调用图层进行编制与部署，根据接收的设备资源三维模型数据进行逻辑处理，对不同的三维模型数据进行分类，把表示统一模型的数据进行整合，并且动态调用三维地形数据展示三维地形数据，其中所述设备资源三维模型数据为三维模型属性数据；
(3)进入电网GIS三维平台真实场景模拟界面，选择目标区域的目标线路，利用双目立体视觉匹配改进方法及三维重建方法，对遥感影像数据进行图像对比度的增强、随机噪声的去除、滤波、伪色彩处理的预处理，应用点状特征、线状特征、区域特征来提取图像特征，其中图像特征为像素或像素集合，进而根据改进的SAD算法进行立体匹配，并对设备资源进行三维建模，其中三维建模的输入参数为立体成像模型和匹配视差，从而能够得到三维距离，进行三维空间点的重建，三维模型其他的基元能够将其上的点逐点重建出来，再通过曲线拟合得到三维模型建模数据；
(4)获取设备资源三维建模数据；
(5)通过电网GIS三维平台后端将设备资源三维建模数据推送至电网GIS三维平台前端；
(6)通过电网GIS三维平台前端容器对电网GIS三维平台前端进行事件监听，从而监听电网GIS三维平台后端向电网GIS三维平台前端推送的数据；
(7)电网GIS三维平台前端加载设备资源三维建模数据；
(8)在电网GIS三维平台前端，动态模拟真实设备资源三维建模数据，回放历史场景并将其真实形象的展示出来。
2.如权利要求1所述的基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，其特征在于：所述设备为电网和/或气象设备。
3.如权利要求2所述的基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，其特征在于：所述步骤(1)具体为：
(1.1)对电网GIS三维平台进行代码编写；
(1.2)对电网GIS三维平台前端容器进行代码编写，其中能够展示设备三维模型的图层容器，称之为电网专题图GIS三维平台前端展示容器，添加电网数据信息传送监听事件；
(1.3)搭建电网GIS三维平台后端服务器。
4.如权利要求1-3之一所述的基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，其特征在于：所述步骤(8)之后还包括步骤(9)代码编译及部署。
5.如权利要求1-3之一所述的基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，其特征在于：所述容器为能够包含其他组件的特殊组件。
6.如权利要求4之一所述的基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，其特征在于：所述容器为能够包含其他组件的特殊组件。
7.如权利要求1-3之一所述的基于电网GIS三维平台的遥感影像双目立体视觉匹配及三维重建方法，其特征在于：所述步骤(3)具体是通过对左右图像进行LOG算子预处理后，用传统的SAD窗口结合改进的子窗口处理方式实现。
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