CN107813502A - 一种3d建筑建模方法及系统 - Google Patents

一种3d建筑建模方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种3D建筑建模方法及系统，包括获取建筑物图像，还包括在获取建筑物图像之间的确定主要建筑物的方位，以及在获取建筑物图像后依次进行的对高分图像进行相应处理、解译需要建模区域、对多个相同建筑的不同图像建立相关性模型、打印确定好的建筑物3D模型；能够根据一次航拍图像进行不同时期的数据推测，减去了多次航拍的不必要性，而且设置了输出端进行打印展示，由于高分二号图像的时效性，能够实时在网站上进行下载更新，对待研究区域的图像进行反演得到近期的图像，对前一次的合成前图像将高分二号的图像处理后插入进去，替代前一次的处理后的高分二号图像，这样就形成了一个近期的待研究建筑物的研究合成建模模型。

Description

一种3D建筑建模方法及系统
技术领域
本发明涉及建筑物建模技术领域，具体为一种3D建筑建模方法及系统。
背景技术
建筑及环境艺术模型介于平面图纸与实际立体空间之间，它把两者有机的联系在一起，是一种三维的立体模式，建筑模型有助于设计创作的推敲，可以直观地体现设计意图，弥补图纸在表现上的局限性(见建筑制图)。它既是设计师设计过程的一部分，同时也属于设计的一种表现形式，被广泛应用于城市建设、房地产开发、商品房销售、设计投标与招商合作等方面。建筑模型为建筑学术语，以其特有的形象性表现出设计方案之空间效果。
随着社会的发展，对于建筑物的建模也逐渐受到人们的关注，申请号为201410117308.4的专利《一种建筑物的三维模型的获取方法及系统》当中，提出了利用倾斜航片的外方位元素与面积计算法，选择与建筑物的各实际侧面对应的最优侧面及最优倾斜航片，并对各最优侧面之间的遮挡部分进行剔除，还通过对剔除所述遮挡部分后的各最优倾斜航片中的最优侧面进行微分纠正并剪裁，以获得建筑物的侧面纹理，以提高建筑物的侧面纹理的精准度；利用所述最优侧面，建立所获取的建筑物的侧面纹理与建筑物白模之间的一一对应关系，以实现倾斜摄影获取的建筑物纹理到建筑物白模的自动贴图，将获取的建筑物的侧面纹理和顶面纹理贴图到获取的建筑物白模，以获得带所述侧面纹理和顶面纹理的建筑物的三维模型，以简化贴图流程、提高自动化程度、并缩短建模周期。
不过这种方法及系统在使用的过程中容易没有时效性，通过航拍图像的获取较为艰难，且获取多次的不同效果之间不容易进行比对，是的模型的建立缺乏时效性，而且在模型建立的过程当中没有对模型进行输出和展示，这样缺乏真实感。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种3D建筑建模方法及系统，能够根据一次航拍图像进行不同时期的数据推测，减去了多次航拍的不必要性，而且设置了输出端进行打印展示，解决了目前研究方案和物件之间的连通瓶颈，实现了成品化；可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种3D建筑建模方法，包括获取建筑物图像，
还包括在获取建筑物图像之间的确定主要建筑物的方位，
以及在获取建筑物图像后依次进行的对高分图像进行相应处理、
解译需要建模区域、
对多个相同建筑的不同图像建立相关性模型、
打印确定好的建筑物3D模型。
作为本发明一种优选的技术方案，所述确定主要建筑物的方位包括获取主要建筑物周围的建筑信息和主要建筑物自身的建筑信息，所述主要建筑物自身信息包括自身的地理坐标信息、占地面积、高度和楼层数，所述主要建筑物周围的建筑信息包括周围建筑的8领域建筑的占地面积、高度和楼层数。
作为本发明一种优选的技术方案，所述获取建筑物图像包括获取相应的高分二号图像、建筑物图纸和航拍图像。
作为本发明一种优选的技术方案，解译需要建模的区域包括采用ARCGIS软件进行操作解译、进行反演操作和对所述解译需要建模的区域面积的统计。
作为本发明一种优选的技术方案，所述对多个相同建筑的不同图像建立相关性模型包括对所述解译需要建模的区域的面积统计信息和图纸面积以及航拍图像面积的比对，对所述确定主要建筑物的方位进行确认，同时确认所述获取建筑物图像的正确性，得到建筑3D复原图像。
本发明相应提出了一种3D建筑建模系统，包括图像获取模块，还包括GPS定位以及校准模块，所述GPS定位以及校准模块输出端将信息输入到图像获取模块；所述GPS定位以及校准模块是对待研究建筑物本身和待研究建筑物的8领域进行的定位和定位信息接收后的校准，从而获取建筑物主要建筑物自身信息包括自身的地理坐标信息，通过对主要建筑物周围的建筑信息包括周围建筑的8领域建筑的地理坐标信息的获取来判断待研究建筑物本身的地理坐标信息的正确与否，从而保证待研究建筑物的地理信息坐标的正确性。
所述图像获取模块输出端依次接入图像处理模块、解译模块、自动建模模块以及3D打印模块；
所述3D打印模块包括3D打印装置和无线通讯模块，所述3D打印装置和无线通讯模块之间信号连接，所述无线通讯模块与终端之间信号互传，所述终端可为手机或者PC。
作为本发明一种优选的技术方案，所述图像获取模块包括航拍俯视图获取单元、高分图像获取单元和图纸获取单元，所述高分图像获取单元获取高分二号图像，数据可从中国资源卫星网进行下载，所述图纸获取单元为获取待研究建筑物的设计图纸，所述航拍俯视图获取单元可获取待研究及其8领域的建筑物俯视图。
作为本发明一种优选的技术方案，所述图像处理模块包括高分图像预处理单元、图纸清晰度比对单元和航拍图处理单元，所述高分图像预处理单元包括去云单元、去条纹单元和偏振处理单元，所述去云单元和所述去条纹单元均采用ARCGIS处理软件进行处理，所述偏振处理单元包括对采集到的常规强度图像利用最小值滤波求取暗原色图像；利用暗原色图像估计大气参数并求取原始雾天图像的粗糙复原图；对采集到的不同角度偏振图像经过融合后得到细节较好的引导图像；将偏振引导图像和粗糙复原图融合得到最终的精细复原图像，根据图像当中不同的物体的反射光的不同偏振特性，能够选择出待研究建筑物区域。
作为本发明一种优选的技术方案，所述解译模块包括对高分二号图像的降维去噪，然后对图像进行图像反应单元处理，再通过软件生成图单元进行图像的解译生成。
作为本发明一种优选的技术方案，所述自动建模模块包括高分图像统计单元、位置合成单元和航拍图与图纸面积计算单元，所述高分图像统计单元和航拍图与图纸面积计算单元均通过位置合成单元处理后进行输出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
解译需要建模的区域的面积统计信息和图纸面积以及航拍图像面积的比对，对确定主要建筑物的方位进行确认，同时确认获取建筑物图像的正确性，得到建筑3D复原图像；GPS定位以及校准模块是对待研究建筑物本身和待研究建筑物的8领域进行的定位和定位信息接收后的校准，从而获取建筑物主要建筑物自身信息包括自身的地理坐标信息，通过对主要建筑物周围的建筑信息包括周围建筑的8领域建筑的地理坐标信息的获取来判断待研究建筑物本身的地理坐标信息的正确与否，从而保证待研究建筑物的地理信息坐标的正确性；利用暗原色图像估计大气参数并求取原始雾天图像的粗糙复原图；对采集到的不同角度偏振图像经过融合后得到细节较好的引导图像；将偏振引导图像和粗糙复原图融合得到最终的精细复原图像；对高分二号图像的降维去噪，然后对图像进行图像反应单元处理，再通过软件生成图单元进行图像的解译生成；对高分图像统计单元、位置合成单元和航拍图与图纸面积计算单元，高分图像统计单元和航拍图与图纸面积计算单元均通过位置合成单元处理后进行输出；根据需要将3D打印装置和无线通讯模块之间信号连接，利用无线通讯模块与终端之间信号互传，对3D打印装置进行合成图像后的打印；能够根据一次航拍图像进行不同时期的数据推测，减去了多次航拍的不必要性，而且设置了输出端进行打印展示，解决了目前研究方案和物件之间的连通瓶颈，实现了成品化；
实际的使用过程中，能够根据一次的航拍图、以及图纸和高分二号的处理图像进行反演合成形成打印的3D建筑建模模型，由于高分二号图像的时效性，能够实时在网站上进行下载更新，对待研究区域的图像进行反演得到近期的图像，对前一次的合成前图像将高分二号的图像处理后插入进去，替代前一次的处理后的高分二号图像，这样就形成了一个近期的待研究建筑物的研究合成建模模型，更新速度快，再由使用者的终端控制，使得无线通讯模块进行信号的接收控制3D打印装置对新模型的打印。
附图说明
图1为本发明的方法示意图；
图2为本发明的系统示意图；
图3为本发明中的图像获取模块示意图；
图4为本发明中的图像处理模块示意图；
图5为本发明图4中的高分图像预处理单元示意图；
图6为本发明中的解译模块示意图；
图7为本发明中自动建模模块的示意图；
图8为本发明中3D打印模块示意图。
具体实施方式
下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种3D建筑建模方法，包括获取建筑物图像，
还包括在获取建筑物图像之间的确定主要建筑物的方位，
以及在获取建筑物图像后依次进行的对高分图像进行相应处理、
解译需要建模区域、
对多个相同建筑的不同图像建立相关性模型、
打印确定好的建筑物3D模型。
本实施例当中，所述确定主要建筑物的方位包括获取主要建筑物周围的建筑信息和主要建筑物自身的建筑信息，所述主要建筑物自身信息包括自身的地理坐标信息、占地面积、高度和楼层数，所述主要建筑物周围的建筑信息包括周围建筑的8领域建筑的占地面积、高度和楼层数；所述获取建筑物图像包括获取相应的高分二号图像、建筑物图纸和航拍图像；解译需要建模的区域包括采用ARCGIS软件进行操作解译、进行反演操作和对所述解译需要建模的区域面积的统计；所述对多个相同建筑的不同图像建立相关性模型包括对所述解译需要建模的区域的面积统计信息和图纸面积以及航拍图像面积的比对，对所述确定主要建筑物的方位进行确认，同时确认所述获取建筑物图像的正确性，得到建筑3D复原图像。
实际的使用过程中，能够根据一次的航拍图、以及图纸和高分二号的处理图像进行反演合成形成打印的3D建筑建模模型，由于高分二号图像的时效性，能够实时在网站上进行下载更新，对待研究区域的图像进行反演得到近期的图像，对前一次的合成前图像将高分二号的图像处理后插入进去，替代前一次的处理后的高分二号图像，这样就形成了一个近期的待研究建筑物的研究合成建模模型，更新速度快，再由使用者的终端控制，使得无线通讯模块进行信号的接收控制3D打印装置对新模型的打印。
如图2至图8所示，本实施例当中公开了一种3D建筑建模系统，包括图像获取模块，还包括GPS定位以及校准模块，所述GPS定位以及校准模块输出端将信息输入到图像获取模块；所述GPS定位以及校准模块是对待研究建筑物本身和待研究建筑物的8领域进行的定位和定位信息接收后的校准，从而获取建筑物主要建筑物自身信息包括自身的地理坐标信息，通过对主要建筑物周围的建筑信息包括周围建筑的8领域建筑的地理坐标信息的获取来判断待研究建筑物本身的地理坐标信息的正确与否，从而保证待研究建筑物的地理信息坐标的正确性。
所述图像获取模块输出端依次接入图像处理模块、解译模块、自动建模模块以及3D打印模块；
所述3D打印模块包括3D打印装置和无线通讯模块，所述3D打印装置和无线通讯模块之间信号连接，所述无线通讯模块与终端之间信号互传，所述终端可为手机或者PC。由于无线通讯模块的成熟性，方便了使用者能够远程控制3D打印装置进行建模模型的打印，实现对待研究区域建筑的更新，效率大大提升。
优选的，所述图像获取模块包括航拍俯视图获取单元、高分图像获取单元和图纸获取单元，所述高分图像获取单元获取高分二号图像，数据可从中国资源卫星网进行下载，所述图纸获取单元为获取待研究建筑物的设计图纸，所述航拍俯视图获取单元可获取待研究及其8领域的建筑物俯视图，根据图像当中不同的物体的反射光的不同偏振特性，能够选择出待研究建筑物区域。
优选的，所述图像处理模块包括高分图像预处理单元、图纸清晰度比对单元和航拍图处理单元，所述高分图像预处理单元包括去云单元、去条纹单元和偏振处理单元，所述去云单元和所述去条纹单元均采用ARCGIS处理软件进行处理，所述偏振处理单元包括对采集到的常规强度图像利用最小值滤波求取暗原色图像；利用暗原色图像估计大气参数并求取原始雾天图像的粗糙复原图；对采集到的不同角度偏振图像经过融合后得到细节较好的引导图像；将偏振引导图像和粗糙复原图融合得到最终的精细复原图像。
优选的，所述解译模块包括对高分二号图像的降维去噪，然后对图像进行图像反应单元处理，再通过软件生成图单元进行图像的解译生成。
优选的，所述自动建模模块包括高分图像统计单元、位置合成单元和航拍图与图纸面积计算单元，所述高分图像统计单元和航拍图与图纸面积计算单元均通过位置合成单元处理后进行输出。
本发明的工作原理：解译需要建模的区域的面积统计信息和图纸面积以及航拍图像面积的比对，对确定主要建筑物的方位进行确认，同时确认获取建筑物图像的正确性，得到建筑3D复原图像；GPS定位以及校准模块是对待研究建筑物本身和待研究建筑物的8领域进行的定位和定位信息接收后的校准，从而获取建筑物主要建筑物自身信息包括自身的地理坐标信息，通过对主要建筑物周围的建筑信息包括周围建筑的8领域建筑的地理坐标信息的获取来判断待研究建筑物本身的地理坐标信息的正确与否，从而保证待研究建筑物的地理信息坐标的正确性；利用暗原色图像估计大气参数并求取原始雾天图像的粗糙复原图；对采集到的不同角度偏振图像经过融合后得到细节较好的引导图像；将偏振引导图像和粗糙复原图融合得到最终的精细复原图像；对高分二号图像的降维去噪，然后对图像进行图像反应单元处理，再通过软件生成图单元进行图像的解译生成；对高分图像统计单元、位置合成单元和航拍图与图纸面积计算单元，高分图像统计单元和航拍图与图纸面积计算单元均通过位置合成单元处理后进行输出；根据需要将3D打印装置和无线通讯模块之间信号连接，利用无线通讯模块与终端之间信号互传，对3D打印装置进行合成图像后的打印。
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3D建筑建模方法，包括获取建筑物图像，其特征在于：
还包括在获取建筑物图像之间的确定主要建筑物的方位，
以及在获取建筑物图像后依次进行的对高分图像进行相应处理、
解译需要建模区域、
对多个相同建筑的不同图像建立相关性模型、
打印确定好的建筑物3D模型。
2.根据权利要求1所述的一种3D建筑建模方法，其特征在于：所述确定主要建筑物的方位包括获取主要建筑物周围的建筑信息和主要建筑物自身的建筑信息，所述主要建筑物自身信息包括自身的地理坐标信息、占地面积、高度和楼层数，所述主要建筑物周围的建筑信息包括周围建筑的8领域建筑的占地面积、高度和楼层数。
3.根据权利要求1所述的一种3D建筑建模方法，其特征在于：所述获取建筑物图像包括获取相应的高分二号图像、建筑物图纸和航拍图像。
4.根据权利要求1所述的一种3D建筑建模方法，其特征在于：所述解译需要建模的区域包括采用ARCGIS软件进行操作解译、进行反演操作和对所述解译需要建模的区域面积的统计。
5.根据权利要求1或4所述的一种3D建筑建模方法，其特征在于：所述对多个相同建筑的不同图像建立相关性模型包括对所述解译需要建模的区域的面积统计信息和图纸面积以及航拍图像面积的比对，对所述确定主要建筑物的方位进行确认，同时确认所述获取建筑物图像的正确性，得到建筑3D复原图像。
6.一种3D建筑建模系统，包括图像获取模块，其特征在于：还包括GPS定位以及校准模块，所述GPS定位以及校准模块输出端将信息输入到图像获取模块；
所述图像获取模块输出端依次接入图像处理模块、解译模块、自动建模模块以及3D打印模块；
所述3D打印模块包括3D打印装置和无线通讯模块，所述3D打印装置和无线通讯模块之间信号连接，所述无线通讯模块与终端之间信号互传，所述终端可为手机或者PC。
7.根据权利要求6所述的一种3D建筑建模系统，其特征在于：所述图像获取模块包括航拍俯视图获取单元、高分图像获取单元和图纸获取单元，所述高分图像获取单元获取高分二号图像，数据可从中国资源卫星网进行下载，所述图纸获取单元为获取待研究建筑物的设计图纸，所述航拍俯视图获取单元可获取待研究及其8领域的建筑物俯视图。
8.根据权利要求6或7所述的一种3D建筑建模系统，其特征在于：所述图像处理模块包括高分图像预处理单元、图纸清晰度比对单元和航拍图处理单元，所述高分图像预处理单元包括去云单元、去条纹单元和偏振处理单元，所述去云单元和所述去条纹单元均采用ARCGIS处理软件进行处理，所述偏振处理单元包括对采集到的常规强度图像利用最小值滤波求取暗原色图像；利用暗原色图像估计大气参数并求取原始雾天图像的粗糙复原图；对采集到的不同角度偏振图像经过融合后得到细节较好的引导图像；将偏振引导图像和粗糙复原图融合得到最终的精细复原图像。
9.根据权利要求6或7所述的一种3D建筑建模系统，其特征在于：所述解译模块包括对高分二号图像的降维去噪，然后对图像进行图像反应单元处理，再通过软件生成图单元进行图像的解译生成。
10.根据权利要求6或7所述的一种3D建筑建模系统，其特征在于：所述自动建模模块包括高分图像统计单元、位置合成单元和航拍图与图纸面积计算单元，所述高分图像统计单元和航拍图与图纸面积计算单元均通过位置合成单元处理后进行输出。
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