CN107504959A - 利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法 - Google Patents

利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107504959A
CN107504959A CN201710724920.1A CN201710724920A CN107504959A CN 107504959 A CN107504959 A CN 107504959A CN 201710724920 A CN201710724920 A CN 201710724920A CN 107504959 A CN107504959 A CN 107504959A
Authority
CN
China
Prior art keywords
mrow
msub
corner line
wall corner
oblique aerial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710724920.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107504959B (zh
Inventor
熊小东
朱俊锋
曾晓茹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Cezhi Painting Technology Co Ltd
Original Assignee
Beijing Cezhi Painting Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Cezhi Painting Technology Co Ltd filed Critical Beijing Cezhi Painting Technology Co Ltd
Priority to CN201710724920.1A priority Critical patent/CN107504959B/zh
Publication of CN107504959A publication Critical patent/CN107504959A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107504959B publication Critical patent/CN107504959B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C11/00—Photogrammetry or videogrammetry, e.g. stereogrammetry; Photographic surveying
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，利用了倾斜航空影像能够获取建筑物侧面信息的优势，根据墙角线基本可视为铅垂线的先验条件，在对墙角线进行多视立体测图时，仅需在每张可视影像上量测该墙角线上任意一个像点(无需为同名点)，即可准确解算出墙角线的平面位置，进而通过量测每栋建筑物的所有墙角线位置获得房屋墙基轮廓。上述方法一方面解决了立体量测时在墙角线上或墙根处无法准确定位同名点导致无法计算墙角位置的问题，另一方面，仅需在每张影像上量测该墙角线上的任意一个点即可，避免了因遮挡导致的量测失败问题、提高了量测效率。

Description

利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法
技术领域
本发明涉及测绘科学技术领域，尤其涉及一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法。
背景技术
航空影像立体量测是航空摄影测量中生产数字线划图产品的重要手段，在传统的中小比例尺数字线划图生产中，对于建筑物这一类特征要素，只需要在影像上量测其屋顶外轮廓即可，由于屋顶基本不受遮挡、屋顶角点特征明显，故基本不存在无法量测的问题。而今年来随着不动产登记等全国性大面积应用的开展，大比例尺地图测绘产品的需求日益增加，传统的大比例尺地图产品(如1：500比例尺地图)主要采用外业测量的方式，其工作量巨大，特别是对于发达城市的城中村地区，建筑物异常密集，在开展外业测量时通视条件十分有限，导致外业测量工作难以开展。
近年来，随着无人机测绘的迅猛发展以及新一代摄影测量软件的出现，使得采用无人机进行1：500大比例尺航测得以实现。在不动产登记中对于房屋测量，其要求是测量墙根轮廓，而非屋顶轮廓。由于屋檐的存在，使得二者之间存在很大的差异，导致传统的以下视影像进行测量的手段不再适用。倾斜摄影影像，其有能够有效观测到建筑物侧面结构的优点，能够通过对墙角进行测量进而获得建筑物墙根轮廓。然而传统的立体量测中，需要在多张影像上量测准确的同名点，采用多片前方交会计算出对应的物方坐标。对于建筑物墙角线和墙根位置，由于遮挡和纹理单一的原因，往往很难准确定位出其在不同影像上准确的同名点，导致无法以传统手段对其进行立体量测。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，克服传统航空摄影立体量测在大比例尺房屋测绘中存在的问题，为不动产登记等应用提供准确的房屋测量数据。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，包括：
获取测区内的倾斜航空影像及其内外方位元素；
对于待量测的建筑物的每一条墙角线，取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点坐标；
根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；
对待量测的建筑物，以顺时针方向依次连接所有二维的墙角点，从而获得房屋墙基轮廓。
取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点包括：
假设取出IA和IB两张倾斜航空影像，内方位元素为(0,0,f)，其中，f为像片主距；外方位线元素分别为：(XA,YA,ZA)和(XB,YB,ZB)，旋转矩阵分别为RA和RB；
在倾斜航空影像IA和IB逐一量测相应墙角线上任意一点的像点，分别对应的记为iA和iB，像点iA和iB为同名像点，或者非同名像点。
所述根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标包括：
倾斜航空影像IA的像底点NA和量测到的相应墙角线上的像点iA的像空间坐标分别为NA:(xN,yN,-f)和iA:(xi,yi,-f)；它们在物方空间的坐标分别为NA:(XNA,YNA,ZNA)和iA:(XiA,YiA,ZiA)；
假设OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)为物方空间内相应墙角线上的任意两点，其中的，Z1与Z2为两个常量，且Z1≠Z2；
则有NA:(XNA,YNA,ZNA)、iA:(XiA,YiA,ZiA)、OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)四个点在物方空间共面，从而得出：
其中，X和Y为未知数，表示相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；当N≥2时，采用最小二乘解算出X和Y。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，在倾斜航空影像上进行房屋墙基轮廓量测，充分利用的倾斜影像能够有效观测到建筑物侧面结构的特点。在量测建筑物墙角位置时，只需在墙角线的可见影像上各量测一个像点即可，所量测的像点之间无需为同名点，有效地克服了因遮挡和特征缺乏导致墙角处无法定位同名点的问题，另外也解决了传统立体量测中屋檐改正问题、外业测量时通视条件差导致测量工作无法开展等实际生产问题，故本发明在不动产登记等需要大比例尺地图的领域具有广阔的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的墙角线像点量测示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例提供的一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法的流程图。如图1所示，其主要包括如下步骤：
步骤1、获取测区内的倾斜航空影像及其内外方位元素。
步骤2、对于待量测的建筑物的每一条墙角线，取出N张(N≥2)能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点坐标。
本发明实施例中，以N＝2为例进行说明，如图2所示，假设取出IA和IB两张倾斜航空影像，内方位元素为(0,0,f)，其中，f为像片主距；外方位线元素分别为：(XA,YA,ZA)和(XB,YB,ZB)，旋转矩阵分别为RA和RB；
在倾斜航空影像IA和IB逐一量测相应墙角线上任意一点的像点，分别对应的记为iA和iB，像点iA和iB无需为同名像点，即可以为同名像点，也可以为非同名像点。
步骤3、根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标。
倾斜航空影像IA的像底点NA和量测到的相应墙角线上的像点iA的像空间坐标分别为NA:(xN,yN,-f)和iA:(xi,yi,-f)；它们在物方空间的坐标分别为NA:(XNA,YNA,ZNA)和iA:(XiA,YiA,ZiA)；
像底点NA的像空间坐标NA:(xN,yN,-f)满足下式关系，可直接由下式展开后的第一、二行方程计算出，D可视为任意值：
像底点NA和墙角线点iA在物方空间的坐标NA:(XNA,YNA,ZNA)和iA:(XiA,YiA,ZiA)可分别由如下的像空间坐标到物方坐标的计算公式得出：
还参见图2，假设OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)为物方空间内相应墙角线上的任意两点(由于墙角线属于铅垂线，所以上述两点的平面坐标相同))，其中的，Z1与Z2为两个常量，且Z1≠Z2。
由于OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)为位于物方的墙角线上，像底点NA和iA位于影像上的墙角线上，根据透视成像原理可知，NA:(XNA,YNA,ZNA)、iA:(XiA,YiA,ZiA)、OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)四个点在物方空间共面，从而得出：
由于Z1≠Z2，则有：
其中，X和Y为未知数，表示相应墙角线在物方空间的平面坐标；一个墙角线像点可列出一个上述误差方程，由于该误差方程为线性方程，当N≥2时，像点数目大于等于2时，可采用最小二乘解算出X和Y。因墙角线为铅垂线，在平面地图上可用二维的墙角点(X,Y)表示。
优选的，为了尽量获得高精度的计算结果，建议对于每条墙角线，至少在三张可见影像上量取像点用于计算。
步骤4、对待量测的建筑物，以顺时针方向依次连接所有二维的墙角点，从而获得房屋墙基轮廓。
本发明实施例的上述方案中，一方面解决了立体量测时在墙角线上或墙根处无法准确定位同名点导致无法计算墙角位置的问题；另一方面，本发明在进行墙角线多视立体量测时，突破了传统量测直线时需要在每张影像上分别量测直线两个端点的技术限制，在本发明中仅需在每张影像上量测该墙角线上的任意一个点即可，避免了因遮挡导致的量测失败问题，提高了量测效率。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，其特征在于，包括：
获取测区内的倾斜航空影像及其内外方位元素；
对于待量测的建筑物的每一条墙角线，取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点坐标；
根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；
对待量测的建筑物，以顺时针方向依次连接所有二维的墙角点，从而获得房屋墙基轮廓。
2.根据权利要求1所述的一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，其特征在于，取出N张能观测到相应墙角线的倾斜航空影像，并在这些倾斜航空影像上逐一量测相应墙角线上任意一点的像点包括：
假设取出IA和IB两张倾斜航空影像，内方位元素为(0,0,f)，其中，f为像片主距；外方位线元素分别为：(XA,YA,ZA)和(XB,YB,ZB)，旋转矩阵分别为RA和RB；
在倾斜航空影像IA和IB逐一量测相应墙角线上任意一点的像点，分别对应的记为iA和iB，像点iA和iB为同名像点，或者非同名像点。
3.根据权利要求1所述的一种利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法，其特征在于，所述根据墙角线在N张倾斜航空影像上的量测结果以及N张倾斜航空影像的内外方位元素，采用铅垂线约束前方交会算法计算出相应墙角线在物方空间的平面坐标包括：
倾斜航空影像IA的像底点NA和量测到的相应墙角线上的像点iA的像空间坐标分别为NA:(xN,yN,-f)和iA:(xi,yi,-f)；它们在物方空间的坐标分别为NA:(XNA,YNA,ZNA)和iA:(XiA,YiA,ZiA)；
假设OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)为物方空间内相应墙角线上的任意两点，其中的，Z1与Z2为两个常量，且Z1≠Z2；
则有NA:(XNA,YNA,ZNA)、iA:(XiA,YiA,ZiA)、OL1:(X,Y,Z1)和OL2:(X,Y,Z2)四个点在物方空间共面，从而得出：
<mrow> <mo>&amp;lsqb;</mo> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> <mo>&amp;rsqb;</mo> <mfenced open = "[" close = "]"> <mtable> <mtr> <mtd> <mi>X</mi> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mi>Y</mi> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> <mo>=</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>i</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>Y</mi> <mrow> <mi>N</mi> <mi>A</mi> </mrow> </msub> <mo>;</mo> </mrow>
其中，X和Y为未知数，表示相应墙角线在物方空间的平面坐标，即二维的墙角点坐标；当N≥2时，采用最小二乘解算出X和Y。
CN201710724920.1A 2017-08-22 2017-08-22 利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法 Active CN107504959B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710724920.1A CN107504959B (zh) 2017-08-22 2017-08-22 利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710724920.1A CN107504959B (zh) 2017-08-22 2017-08-22 利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107504959A true CN107504959A (zh) 2017-12-22
CN107504959B CN107504959B (zh) 2020-04-03

Family

ID=60692205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710724920.1A Active CN107504959B (zh) 2017-08-22 2017-08-22 利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107504959B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108332721A (zh) * 2018-03-01 2018-07-27 北京中测智绘科技有限公司 航空影像并行空三与递归式融合方法
CN109612440A (zh) * 2019-02-22 2019-04-12 安徽省川佰科技有限公司 一种基于倾斜摄影的标定物剖面解析方法
CN113989310A (zh) * 2021-10-22 2022-01-28 广州市城市规划勘测设计研究院 建筑体量数据的估算方法、装置、设备及存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120200702A1 (en) * 2009-11-09 2012-08-09 Google Inc. Orthorectifying Stitched Oblique Imagery To A Nadir View, And Applications Thereof
CN104318566A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 南京师范大学 可返回多个高程值的新型多视影像铅垂线轨迹匹配方法
CN104361628A (zh) * 2014-11-27 2015-02-18 南宁市界围工程咨询有限公司 一种基于航空倾斜摄影测量的三维实景建模系统
CN105758327A (zh) * 2016-05-16 2016-07-13 总装备部工程设计研究总院 建筑物变形的三维摄影监测系统及方法
CN106327573A (zh) * 2016-08-25 2017-01-11 成都慧途科技有限公司 一种针对城市建筑的实景三维建模方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120200702A1 (en) * 2009-11-09 2012-08-09 Google Inc. Orthorectifying Stitched Oblique Imagery To A Nadir View, And Applications Thereof
CN104318566A (zh) * 2014-10-24 2015-01-28 南京师范大学 可返回多个高程值的新型多视影像铅垂线轨迹匹配方法
CN104361628A (zh) * 2014-11-27 2015-02-18 南宁市界围工程咨询有限公司 一种基于航空倾斜摄影测量的三维实景建模系统
CN105758327A (zh) * 2016-05-16 2016-07-13 总装备部工程设计研究总院 建筑物变形的三维摄影监测系统及方法
CN106327573A (zh) * 2016-08-25 2017-01-11 成都慧途科技有限公司 一种针对城市建筑的实景三维建模方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108332721A (zh) * 2018-03-01 2018-07-27 北京中测智绘科技有限公司 航空影像并行空三与递归式融合方法
CN109612440A (zh) * 2019-02-22 2019-04-12 安徽省川佰科技有限公司 一种基于倾斜摄影的标定物剖面解析方法
CN113989310A (zh) * 2021-10-22 2022-01-28 广州市城市规划勘测设计研究院 建筑体量数据的估算方法、装置、设备及存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN107504959B (zh) 2020-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9733387B2 (en) Geological exploration method for making plan and elevation drawings directly by rotational tin network and non profiling method
WO2020062434A1 (zh) 一种相机外部参数的静态标定方法
CN104330073B (zh) 一种烟囱倾斜度的测量方法
CN107504959A (zh) 利用倾斜航空影像测量房屋墙基轮廓的方法
CN107144265B (zh) 一种基于投影图解的三维产权体空间界址点的测量方法
CN107240156A (zh) 一种高精度室外增强现实空间信息显示系统及方法
CN108413988A (zh) 机器人末端经纬仪坐标系快速标定方法
CN111947625A (zh) 基于cors的无人机激光扫描与倾斜摄影集成的可量测bim用于农村宅基地测量方法
CN109635340A (zh) 一种基于倾斜摄影和bim的矿山加工系统设计方法
CN109059864A (zh) 无人机大比例尺地形图房屋外立面测绘方法、装置与介质
CN107806860A (zh) 一种无人机航测拍照精确空间位置的方法
CN109297426A (zh) 一种大型精密工业设备变形量与伺服角度检测方法
CN110469283B (zh) 一种定向钻孔岩心结构面产状计算方法
CN109101463A (zh) 一种广域层状大地格林函数的多精度求解方法
CN105241427A (zh) 用同心圆靶标测物体位置姿态和转角的单目视觉测量方法
CN113739765A (zh) 一种无额外控制点的双目协同落点测量方法
CN109163708A (zh) 无人机大比例尺地形图房屋线的优化方法、装置与介质
CN106846477B (zh) 一种编录野外地质影像的地质标记解译建模方法
CN103162670B (zh) 一种大比例尺地形图测绘内业屋檐改正方法
CN104700406A (zh) 平面产状提取方法和系统
Araújo et al. A Descriptive Geometry Construction of VR panoramas in Cubical Spherical Perspective
CN107063191A (zh) 一种摄影测量区域网整体相对定向的方法
CN104539927B (zh) 距离确定方法和设备
CN102324096B (zh) 特征点校正分区拼接方法及装置
Wojciechowska et al. Use of close-range photogrammetry and UAV in documentation of architecture monuments

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant