CN107424220A - 建筑物中三维单体户室表达体及其生产方法和应用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于地理信息领域，提供一种建筑物中三维单体户室表达体及其生产方法和应用系统，所述三维单体户室的表达体以线状标记形式或者点状标记形式展示，三维单体户室表达体的标记形式具有三维坐标，并在三维场景里正确位置上显示，在三维场景中表达体被点击时选中，若接收到查询指令，则给出表达体的查询结果。本发明创新性在于以三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)的形式来表达三维单体户室，以这种表达方式为载体生产出建筑物三维单体户室，可放在地理信息库里使用，为典型的地理信息数据库增加了一个新的、独立的数据层，并因此扩展了地理信息的应用范围；任何与户室有关的人文、社会信息都可挂在其上并具有地理的属性(空间坐标、空间表达载体、空间拓扑关系等)，特别是在房产、人口、公安等方面具有广泛应用前景。

Description

建筑物中三维单体户室表达体及其生产方法和应用系统
技术领域
本发明属于地理信息技术领域，尤其涉及一种建筑物中三维单体户室表达体及其生产方法和应用系统。
背景技术
几十年来在地理信息领域，地物的单体化一直是一个重要的应用需求，这里的地物主要是指建筑物。单体化的地物是链接、承载、表达地理信息、社会信息等众多信息的基本载体，是各种与地理信息有关应用的基础数据。然而就单体化而言，由于生产制作技术的约束以及基础建筑物数据在基本结构和表达方式上的缺陷，多年来我们的单体化水平只能达到建筑物一级，而达不到户室一级。单体化的户室是客观存在的物理个体，每个人每天都生活在户室的环境里，户室也是众多社会、人文、地理信息的客观载体。单体化只能到建筑物一级的水平，严重影响了众多方面的应用，例如，在公安、人口、房产等方面的应用。以人口和房产应用为例，人口和房产都是以户室为单位，与人口和房产有关的信息和属性应该挂接到单体化的户室表达载体上。以往，一个住宅楼，不管有多少户，能挂上的住户信息都挂在这个楼的数据载体上(即楼的边界线上)，这给应用造成了极大的不便，有时甚至无法使用。
由于目前单体化不能到户室，传统的数据生产方式(比如摄影测量立体采集方式)难以甚至无法直接获取户室的数据。摄影测量立体采集是各类地物几何形状以及位置信息获取的重要手段，如图1所示，其基本方式是利用两张互有重叠的影像建立立体像对并在重叠区域内采集各类地物几何形状数据。因此，虽然在立体像对中能清楚地看到地物的顶面形状，但地物侧面如建筑物侧面则看不全、看不清、甚至看不见。如此情况下，在建筑物侧面可见的户室则完全无法采集。
目前也出现了利用传统人工建模方式制作的建筑物模型，但这种虚拟的建筑物模型存在几何结构缺陷(缺失、扭曲、错位、碎面等等)和纹理缺陷(不真实、人为重复、扭曲、非正射等等)妨碍了单体化户室数据的获取和表达。如图2所展示的建筑物模型，从形状到纹理都极端的不真实，与实物相差甚远，所以用这样的建筑物模型无论是去获取还是展示三维户室都不太可能。
此外，还存在一些典型的图像匹配方法生成建筑物模型和它们的纹理面片，但是这种软件模拟算法生成的三维建筑物模型有明显的变形和缺失，包括纹理都带有投影造成的变形，因此难以直接用来提取三维户室数据。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种建筑物中三维单体户室的表达体以及此表达体的生产方法和应用系统，旨在解决现有建筑物单体化水平只能达到建筑物一级，达不到户室一级的技术问题。
一方面，所述建筑物中三维单体户室的表达体以线状标记形式或者点状标记形式展示，三维单体户室表达体的标记形式具有三维坐标，并在三维场景里正确位置上显示，在三维场景中表达体被点击时选中，若接收到查询指令，则给出表达体的查询结果。
另一方面，建筑物中三维单体户室表达体的生产方法包括下述步骤：
获取建筑物的三维航空或地面图像，并从中收集建筑物的全部纹理数据作为起始输入数据；
获取三维窗户；
将获取的三维窗户进行关联，组成以户室为单位的窗户组，将窗户组数据与已有的应用信息数据库相关联并存入地理信息数据库；
输出建筑物中的各个三维单体户室数据层，用线状标记形式或是点状标记形式显示出各三维单体户室表达体。
第三方面，建筑物中三维单体户室表达体的生产装置包括：
纹理获取模块，用于获取建筑物的三维航空或地面图像，并从中收集建筑物的全部纹理数据作为起始输入数据；
窗户匹配模块，用于获取三维窗户；
窗户关联模块，用于将获取的三维窗户进行关联，组成以户室为单位的窗户组，将窗户组数据与已有的应用信息数据库相关联并存入地理信息数据库；
数据输出模块，用于得到建筑物中的各个三维单体户室数据层，用线状标记形式或点状标记形式显示出各三维单体户室表达体。
第四方面，建筑物中三维单体户室的应用系统包括所述的生产装置，所述生产装置具有建筑物中单体三维户室的数据，所述应用系统还包括后台的地理信息数据库、应用信息数据库以及三维场景展示平台工具。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种生产三维单体户室表达体以及其生产方法和应用系统，以线状标记形式(或者点状标记形式)作为三维单体户室表达体，即采用三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)的形式来表达三维单体户室，这种表达方式为载体生产出的建筑物三维单体户室，可放在地理信息库里使用，为典型的地理信息数据库增加了一个新的、独立的数据层，并因此扩展了地理信息的应用范围；通过本发明的三维户室的表达方式和载体，任何与户室有关的人文、社会信息都可挂在其上并具有地理的属性(空间坐标、空间表达载体、空间拓扑关系等)，特别是在房产、人口、公安等方面的具有广泛应用前景。
附图说明
图1是立体航空影像像对；
图2是传统人工建模方式制作的建筑物模型图；
图3是建筑物中三维单体户室表达体的生产方法的流程图；
图4是三维单体户室的表达方式采用三维窗户矢量线的示意图；
图5是三维单体户室的表达方式采用三维窗户点的示意图；
图6是建筑物中三维单体户室表达体的生产装置的结构方框图；
图7是建筑物中三维单体户室的应用系统示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在现实世界中，当我们面对一栋建筑(实物或照片)要指出其中的某一户或室的时候，往往是用指点窗户来代表哪一户或室。受此人类自然行为的启发，本发明创造以三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)的形式来作为建筑物中三维户室的表达方式和载体，即采用线状标记形式(或者点状标记形式)作为三维单体户室表达体。本发明改变了长久以来单体化只能到建筑物的状况，为实现单体化到户室提供了可能性和可操作的途径，其所带来的变化是从不可能到可能的变化。
本发明选择、确认三维单体户室的表达体的形式，可选形式包括线状标记和点状标记。三维单体户室表达体的标记形式具有三维坐标，并在三维场景里正确位置上显示，在三维场景中表达体被点击时选中，若接收到查询指令，则给出表达体的查询结果，所述三维单体户室表达体存储在地理信息数据库中，并附带各种属性信息。
本发明提供了一种建筑物中三维单体户室表达体的生产方法，如图3所示，包括下述步骤：
步骤S1、获取建筑物的三维航空或地面图像，并从中收集建筑物的全部纹理数据作为起始输入数据。
这里三维航空或地面图像通过遥感拍摄获取，通过控制航空飞行器或地面拍摄设备处于合适角度进行建筑物的图像拍摄，然后收集当前所拍摄建筑物的全部纹理数据。
由于可以拍摄多张三维航空或地面图像，为了保证所拍摄图像建筑物具有正确完整的几何形状和完整的墙面纹理集，需要对建筑物的三维航空或地面图像进行筛选，找到最合适的三维图像。
然后将三维图像的各个建筑墙面进行正射化处理，得到墙面的正射影像，即纹理数据。所述正射化处理就是将所有由于投影造成的变形进行校正。实际三维图像中，由于拍摄角度问题，在墙面投影时必然会出现因投影产生的变形。比如，在三维图像中实际的墙面为长方形，但是根据近大远小原理，三维图像中的墙面不是规则的长方形，因此投影后的墙面可能是梯形或者其他形状，因此墙面和窗户的投影需进行校正，使得成为一个完整的长方形。本步骤得到的墙面正射影像为校正回长方形的图像。
本实施案例获取得到的纹理数据作为起始输入数据，即处理后得到的正射影像，纹理的每一个像素都带有三维坐标。
步骤S2、获取三维窗户。
获取三维窗户方法有多种，比如可以通过工人方式选取，也可以通过图像匹配算法自动获取，本实施案例采用图像匹配算法。具体的三维窗户表现体在建筑模型中的表达方式可以自行设定，比如采用三维窗户矢量线，如图4所示，用三维矢量线描边窗户边沿，图中粗线即为三维窗户矢量线。还可以用三维窗户点表示三维窗户，如图5所示，图中用实心点表示三维窗户，一个点代表一个窗户。还可以采用其他类似的表达方式，比如可以用一个单色填充面表示，或者用四个点表达窗户的四个边框等等，这些变形的表达方式都在本发明的保护范围内。为了便于描述，后续采用三维窗户矢量线来表达三维窗户，三维窗户矢量线可直接放入地理信息数据库内，并附带属性，通过点击三维窗户矢量线可以看到窗户的具体属性。
经过图像匹配方法输出的是带有三维坐标的三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)，每一个窗户矢量线(或点或其它相似形式)都有自己的独立且唯一的、与建筑物相关的编码。图像匹配的具体流程如下：
首先选择一块墙面的纹理数据，对于当前墙面，框选出一个模板窗户，所述模板窗户是当前墙面比较清楚、形状规则、最为典型的窗户，然后根据图像匹配方法自动找出这块墙面上所有与模板窗户匹配的窗户，完毕后处理下一墙面的纹理数据，直至建筑物的所有墙面选择处理完毕，最后可以得到所有三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)。
具体的，本实施例采用的图像匹配方法公式如下：
其中，t(u,v)是模板窗户,u和v是模板窗户内的每个像素的行列值，T为模板窗户内的像素集合，f(r,c)是墙面窗户图像框，r和c是建筑墙面窗户的行列号，n是模板窗户内的所有像素数量；
对于模板窗户图像，mt是模板窗户的平均灰度值，st 2是模板窗户所有像素灰度值的方差，mt和st 2计算公式如下：
对于实际建筑墙面图像，mf是墙面窗户图像框的平均灰度值，sf 2是墙面窗户图像框内所有像素灰度值的方差，mf和sf 2的计算公式如下：
由上述公式1-5可知，NCC就是两个图像(模板窗户与墙面窗户图像框)之间的相似度的度量值，取值范围为-1至1，如果NCC＝1，说明墙面窗户图像框与模板窗户一样。在一般实践中，往往设定一个阈值TNCC，当NCC大于阈值TNCC时，认定窗户匹配成功。
步骤S3、编辑三维窗户数据，包括修改窗户的位置、增补遗漏窗户和删除错误窗户。
本步骤为优选步骤，虽然经过窗户匹配后可以得到三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)的数据，但是还是会出现匹配不成功或者匹配出错的情况，比如三维窗户矢量线与实际的窗户位置存在较大偏移、有的窗户位置没有出现三维窗户矢量线、不是窗户的位置出现了三维窗户矢量线等等情况，因此还需进一步修正，主要内容包括：修改窗户的位置、增补遗漏窗户、和删除错误窗户。
步骤S4、将获取的三维窗户进行关联，组成以户室为单位的窗户组，将窗户组数据与已有的应用信息数据库相关联并存入地理信息数据库。
虽然得到了每个窗户的三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)，但是实际上一户室在墙面上可能对应有多块窗户，因此本步骤需要对三维窗户进行按户室分组，得到以户室为单位的窗户组。
进行窗户关联时至少要用到每栋建筑户室平面图，根据户室平面图可以知道该户室有多少窗户、窗户的位置情况等，因此可以将户室的所有三维窗户矢量线进行关联，形成一个窗户组。所述已有的应用信息数据库为具体的应用场景所涉及到的数据库，又如房地产信息数据库，数据库中包括房产信息，包括房屋面积、房屋结构等。又如公安信息数据库，包括常住人口、户主姓名、户主联系方式等等。然后将找到这些信息数据与窗户组关联，这样在后续展示过程中，工作人员直接点击窗户组中的任意一块窗户就可以直接显示出户室的相关信息，非常直接，便于查看。
最后将得到的所有建筑物的所有关联信息存入地理信息数据库，该地理信息数据包含各栋建筑物的相关信息，比如位置信息、开发商信息、建筑时间等等，形成一张大范围的数据地图。
步骤S5、输出建筑物中的各个三维单体户室数据层，用三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)显示出各三维单体户室表达体。
在实际应用中，窗户关联以及数据保存完毕后，在建筑模型中基于可以直观的看到建筑物的各个户室的展现情况。具体的，本实施例中以三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)为代表载体的建筑物中的三维单体户室数据层。这个数据层与应用信息数据库(如房产信息数据库)相连，提供具有地理信息特征的建筑物中三维单体户室信息。
本发明以三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)的形式来表达三维单体户室，三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)是三维单体户室的表达体。三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)使得三维单体户室得以在三维场景中以直观的、单独的、可点选的方式表达出来，允许使用者直接点击三维单体窗户的表达体来实现与户室有关的信息查询、定位等重要功能，具有广泛的应用前景。
本实施例还提供了一种建筑物中三维单体户室表达体的生产装置，如图6所示，所述装置包括：
纹理获取模块101，用于获取建筑物的三维航空或地面图像，并从中收集建筑物的全部纹理数据作为起始输入数据；
窗户匹配模块102，用于获取三维窗户；
窗户编辑模块103，用于编辑三维窗户数据，包括修改窗户的位置、增补遗漏窗户和删除错误窗户；
窗户关联模块104，用于将获取的三维窗户进行关联，组成以户室为单位的窗户组，将窗户组数据与已有的应用信息数据库相关联并存入地理信息数据库；
数据输出模块105，用于输出建筑物中的各个三维单体户室数据层，用线状标记形式或是点状标记形式显示出各三维单体户室表达体。
上述各个功能模块101-105对应实现了实施例一中的步骤S1-S5，这里窗户编辑模块103是优选结构。具体的，纹理获取模块通过三维航空或地面图像得到建筑物的全部纹理数据，窗户匹配模块根据匹配算法获取三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)，然后窗户关联模块进行窗户关联，组成以户室为单位的窗户组，并且与相关数据库关联，最后输出建筑物中的各个三维单体户室数据层。由于每个模块的具体的实现过程在实施例一中有相应描述，这里不再赘述。
在具体实现时，所述纹理获取模块具体包括：
图像筛选单元，用于对建筑物的三维航空或地面图像进行筛选，找到合适的三维图像，其中三维图像的建筑物具有正确、完整的几何形状和完整的墙面纹理集；
正射处理单元，用于将三维图像的各个建筑墙面进行正射化处理，得到墙面的正射影像，即纹理数据，纹理数据的每个像素都带有三维坐标。
所述窗户匹配模块包括：
选择单元，用于针对每一块墙面的纹理数据，获取对于当前墙面，框选出一个模板窗户；
匹配单元，用于根据图像匹配方法自动找出这块墙面上所有与模板窗户匹配的窗户；
输出单元，用于当建筑物的所有墙面选择完毕，得到所有三维窗户；
这里图像匹配方法公式如下：
其中，t(u,v)是模板窗户，u和v是模板窗户内的每个像素的行列值，T为模板窗户内的像素集合，f(r,c)是墙面窗户图像框，r和c是建筑墙面窗户的行列号，n是模板窗户内的所有像素数量；
对于模板窗户图像，mt是模板窗户的平均灰度值，st 2是模板窗户所有像素灰度值的方差，mt和st 2计算公式如下：
对于实际建筑墙面图像，mf是墙面窗户图像框的平均灰度值，sf 2是墙面窗户图像框内所有像素灰度值的方差，mf和sf 2的计算公式如下：
这里，NCC是模板窗户与墙面窗户图像之间的相似度的度量值，取值范围为-1至1，当NCC大于阈值TNCC时，认定窗户匹配成功。
如图7所示，本实施案例还提供了一种建筑物中三维单体户室的应用系统，比如公安、房地产、人口管理等应用系统，具体包括实施案例二所述的生产装置，所述生产装置具有建筑物中三维单体户室的数据，具体以三维窗户矢量线(或点或其它相似形式)形式展现，所述应用系统还包括后台的地理信息数据库、应用信息数据库和及三维场景展示平台工具，所述加载三维场景展示平台工具所述建筑物中三维单体户室表达体的生产装置。
本发明通过三维窗户(三维单体户室)这个载体，作为地理信息数据库、应用信息数据库两个数据库中的共享标识码将两个数据库联系在一起，使两个数据库中的信息，特别是应用信息数据库中的信息得以共享。本发明提供的建筑物中三维单体户室的应用平台和后台支持系统，第一次实现了使用户可以在看见建筑物的同时点选三维窗户(三维单体户室)进行有关查询，或对户室的有关属性信息进行输入、编辑、修改，提供了一种创造性的解决方案，任何与户室有关的人文、社会信息都可挂在其上并具有地理的属性(空间坐标、空间表达载体、空间拓扑关系等)，特别是在房产、人口、公安等方面的具有广泛应用前景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑物中三维单体户室的表达体，其特征在于，所述三维单体户室的表达体以线状标记形式或者点状标记形式展示，三维单体户室表达体的标记形式具有三维坐标，并在三维场景里的正确位置上显示，在三维场景中表达体被点击时选中，若接收到查询指令，则给出表达体的查询结果。
2.一种建筑物中三维单体户室表达体的生产方法，其特征在于，所示方法包括下述步骤：
获取建筑物的三维航空或地面图像，并从中收集建筑物的全部纹理数据作为起始输入数据；
获取三维窗户；
将获取的三维窗户进行关联，组成以户室为单位的窗户组，将窗户组数据与已有的应用信息数据库相关联并存入地理信息数据库；
输出建筑物中的各个三维单体户室数据层，用线状标记形式或者点状标记形式显示出各三维单体户室表达体。
3.如权利要求2所述建筑物中三维单体户室表达体的生产方法，其特征在于，所述获取三维窗户步骤之后，还包括：
编辑三维窗户数据，包括修改窗户的位置、增补遗漏窗户和删除错误窗户。
4.如权利要求3所述建筑物中三维单体户室表达体的生产方法，其特征在于，所述获取建筑物的三维航空或地面图像，并从中收集建筑物的全部纹理数据作为起始输入数据，具体包括：
对建筑物的三维航空或地面图像进行筛选，找到合适的三维航空或地面图像，其中三维航空或地面图像的建筑物具有正确、完整的几何形状和完整的墙面纹理集；
将三维航空或地面图像的各个建筑墙面进行正射化处理，得到墙面的正射影像，即纹理数据，纹理数据的每个像素都带有三维坐标。
5.如权利要求4所述建筑物中三维单体户室表达体的生产方法，其特征在于，所述获取三维窗户采用图像匹配方法，具体包括下述步骤：
针对每一块墙面的纹理数据，对于当前墙面，框选出一个模板窗户；
根据图像匹配方法自动找出这块墙面上所有与模板窗户匹配的窗户，然后继续选择下一墙面，直至建筑物的所有墙面选择完毕；
最后得到所有的三维窗户；
这里图像匹配方法公式如下：
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其中，t(u,v)是模板窗户，u和v是模板窗户内的每个像素的行列值，T为模板窗户内的像素集合，f(r,c)是墙面窗户图像框，r和c是建筑墙面窗户的行列号，n是模板窗户内的所有像素数量；
对于模板窗户图像，mt是模板窗户的平均灰度值，st2是模板窗户所有像素灰度值的方差，mt和st2计算公式如下：
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对于实际建筑墙面图像，mf是墙面窗户图像框的平均灰度值，sf2是墙面窗户图像框内所有像素灰度值的方差，mf和sf2的计算公式如下：
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这里，NCC是模板窗户与墙面窗户图像之间的相似度的度量值，取值范围为-1至1，当NCC大于阈值TNCC时，认定窗户匹配成功。
6.一种建筑物中三维单体户室表达体的生产装置，其特征在于，所述装置包括：
纹理获取模块，用于获取建筑物的三维航空或地面图像，并从中收集建筑物的全部纹理数据作为起始输入数据；
窗户匹配模块，用于获取三维窗户；
窗户关联模块，用于将获取的三维窗户进行关联，组成以户室为单位的窗户组，将窗户组数据与已有的应用信息数据库相关联并存入地理信息数据库；
数据输出模块，用于得到建筑物中的各个三维单体户室数据层，用线状标记形式或者点状标记形式显示出各三维单体户室表达体。
7.如权利要求6所述建筑物中三维单体户室表达体的生产装置，其特征在于，所述装置还包括：
窗户编辑模块，用于编辑三维窗户数据，包括修改窗户的位置、增补遗漏窗户和删除错误窗户。
8.如权利要求7所述建筑物中三维单体户室表达体的生产装置，其特征在于，所述纹理获取模块，具体包括：
图像筛选单元，用于对建筑物的三维航空或地面图像进行筛选，找到合适的三维航空或地面图像，其中三维航空或地面图像的建筑物具有正确、完整的几何形状和完整的墙面纹理集；
正射处理单元，用于将三维航空或地面图像的各个建筑墙面进行正射化处理，得到墙面的正射影像，即纹理数据，纹理数据的每个像素都带有三维坐标。
9.如权利要求5所述建筑物中三维单体户室表达体的生产装置，其特征在于，所述窗户匹配模块采用图像匹配方法，所述窗户匹配模块包括：
选择单元，用于针对每一块墙面的纹理数据，获对于当前墙面，框选出一个模板窗户；
匹配单元，用于根据图像匹配方法自动找出这块墙面上所有与模板窗户匹配的窗户；
输出单元，用于当建筑物的所有墙面选择完毕，得到所有三维窗户；
这里图像匹配方法公式如下：
<mrow> <mi>N</mi> <mi>C</mi> <mi>C</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <msub> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mfrac> <mrow> <mi>t</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> </mrow> <msqrt> <msubsup> <mi>s</mi> <mi>t</mi> <mn>2</mn> </msubsup> </msqrt> </mfrac> <mo>&amp;CenterDot;</mo> <mfrac> <mrow> <mi>f</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>+</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> <mo>+</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <msub> <mi>m</mi> <mi>f</mi> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>s</mi> <mi>f</mi> <mn>2</mn> </msubsup> <mrow> <mo>(</mo> <mi>r</mi> <mo>,</mo> <mi>c</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </msqrt> </mfrac> </mrow> 2
其中，t(u,v)是模板窗户，u和v是模板窗户内的每个像素的行列值，T为模板窗户内的像素集合，f(r,c)是墙面窗户图像框，r和c是建筑墙面窗户的行列号，n是模板窗户内的所有像素数量；
对于模板窗户图像，mt是模板窗户的平均灰度值，st 2是模板窗户所有像素灰度值的方差，mt和st 2计算公式如下：
<mrow> <msub> <mi>m</mi> <mi>t</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mi>n</mi> </mfrac> <msub> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo> <mo>&amp;Element;</mo> <mi>T</mi> </mrow> </msub> <mi>t</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>u</mi> <mo>,</mo> <mi>v</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
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对于实际建筑墙面图像，mf是墙面窗户图像框的平均灰度值，sf 2是墙面窗户图像框内所有像素灰度值的方差，mf和sf 2的计算公式如下：
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这里，NCC是模板窗户与墙面窗户图像之间的相似度的度量值，取值范围为-1至1，当NCC大于阈值TNCC时，认定窗户匹配成功。
10.一种建筑物中三维单体户室的应用系统，其特征在于，所述应用系统包括如权利要求6-9所述的生产装置，所述生产装置具有建筑物中单体三维户室的数据，所述应用系统还包括后台的地理信息数据库、应用信息数据库和及三维场景展示平台工具。
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