CN107993282A - 一种动态的可量测实景地图制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种动态的可量测实景地图制作方法，获取视点范围内指定范围内的低密度离散点云数据；再按照点云数据相邻关系进行点云数据噪声去噪；计算分离出点云数据的分割平面；将点云数据分块保存；建立三角网；构建深度图；获得实景点击位置坐标；计算视频数据在可量测实景中的位置；获取视频数据所在位置周边预设范围内的三角网；拟合固定长宽的平面作为视频数据的放置平面；将二维平面数据各要素坐标赋予三维场景的相应位置下的高程值；场景渲染矢量要素时，采用按需加载策略。解决了基于点云创建的深度图在获取位置坐标时容易获取到错误位置的问题，同时面结构特征也提升了在低密度点云中点击获取位置的精度。
Description
技术领域
本发明属于测绘地理信息领域的可量测实景领域，特别是涉及一种动态的可量测实景地图制作方法。
背景技术
街景使用全景相机和定位设备记录位置序列的实地影像信息,用户仅能够得到既定位置的视觉模型以及有限数量定位点基础上的概略空间模型。
可量测实景影像在街景基本显示原理基础上,同时通过车载或船载移动测量技术采集沿线三维表面位置信息,具备相对完备的地理空间模型,是三维空间下的实景影像表达。
传统可量测实景只在街景基础上，引入可量测概念，往往采集一次后，某些特殊场景（广告牌、视频监控等），由于无法直接在实景空间中加载，造成动态更新困难，不具备时效性；在与矢量地图服务、视频数据等二维平面数据集成时，传统可量测实景采用的方式是一种隔离的方式，即可量测实景与二维矢量服务、视频数据分别处在不同的容器中，根据地理坐标做关联，而不是在同一个三维空间下集成表达。这种隔离方式由于二维数据本身不具有空间信息，使得渲染视频文件时，往往只能在某一个固定视角正常显示，当场景移动或旋转时，会出现变形偏移的问题，无法准确表达实时位置。同时，若需要放置在实景中，需要依赖人工指定的方式确定视频放置的平面，无法动态自动加载。对二维矢量数据，传统方式只是做了电子地图和实景的位置关联，而不能直接在实景中加载显示二维矢量地图服务。
在地图位置拾取精度方面，传统的方法是根据点云构建深度图进行测量，这种方法存在以下问题：
1、低密度的点云在构建深度图时，前景物体不能遮挡住后景物体，造成同一个区域前后景点云混在一个区域，拾取坐标时，容易错点在后景物体上，从而使得获取的位置坐标错误。
2、低密度点云构建的深度图物体表面存在大量的空值像素，在获取坐标时，往往是根据合适的阈值获取周边某个非空值像素的坐标，这就造成了精度变差。
传统可量测实景因缺乏动态更新场景机制，因此不具备时效性；在对时效性要求较高地视频文件和电子地图二维矢量服务集成表达时，采用一种隔离的处理方式，只是根据地理坐标做关联，而不是在同一个三维空间下集成表达，存在视频文件放置在固定视角的非实景三维空间中，在场景移动旋转时容易出现变形、位置偏移问题或是依赖人工指定实景空间放置平面，通过静态配置文件的方式预先固定视频位置的问题；矢量服务不能直接加载在实景空间的问题；在拾取实景地图位置时现有的深度图方法直接将点云投影计算，存在物体表面大量空值像素及前后景点云混合，从而在获取坐标时使得精度较差，甚至得到错误位置坐标的情况。
发明内容
针对上述现状，本发明的目的是在可量测实景系统中，实现一种动态的可量测实景地图制作方法，该方法以可量测实景为基础，建立一个统一的三维空间，依赖点云数据，通过对点云数据的处理，实现将二维数据（矢量地图服务数据、视频数据等）动态的集成显示在可量测实景三维空间，同时可达到提高位置拾取精度的目的。
本发明针对现有技术的不足，提供一种动态的可量测实景地图制作方法，包括：
点云数据的处理过程：获取视点范围内指定范围内的低密度离散点云数据；再按照点云数据相邻关系进行点云数据噪声去噪；计算分离出点云数据的分割平面，并进一步计算得到具有聚合特征面的点云数据；将点云数据分块保存；将分块后的点云数据建立三角网，根据点云地理坐标到场景坐标的转换参数将三角网坐标转换到场景坐标；通过转换后的三角网构建深度图；获得实景点击位置坐标；
动态视频数据的集成表达：根据点云地理坐标到场景坐标的转换参数，计算视频数据在可量测实景中的位置；获取视频数据所在位置周边预设范围内的三角网；将具有建筑物外立面特征的三角网作为对象，拟合固定长宽的平面作为视频数据的放置平面，用于实现实景中动态加载视频数据；
矢量地图服务的集成表达：根据点云数据同三维实景场景的对应关系得到场景本地坐标的转换参数；将矢量地图服务的二维平面数据中的二维经纬度坐标依据投影带转换为平面投影坐标；将平面投影坐标按照场景本地坐标转换参数将平面投影坐标变换到场景本地坐标；将二维平面数据各要素坐标赋予三维场景的相应位置下的高程值，用于实现二维数据与三维场景空间的匹配；场景渲染矢量要素时，采用按需加载策略，对矢量地图服务数据在其空间参考系统下作单一层级格网划分；视点移动时判断矢量地图服务数据所属格网，加载和渲染此格网及邻接格网包含的矢量要素，消隐其他要素。
进一步地，所述可量测实景地图为满足高精度量测的实景影像三维地图。
进一步地，采用RANSAC算法计算分离出分割平面。
进一步地，采用欧式算法计算得到具有聚合特征面的点云数据。
进一步地，所述视点为显示图像数据的设备在虚拟三维场景中的位置姿态。
有益效果：发明实现了一种动态的可量测实景地图制作方法，将可量测实景为基础，在实景三维空间中，依靠采集的点云数据，通过点云数据处理及点云到实景空间的变换关系，实现了实景空间中直接加载二维矢量地图服务及视频数据。这种方式解决了可量测实景空间无法直接渲染二维矢量地图服务的问题，另一方面，解决了视频文件不在实景空间加载，需要固定视角或是需要人为指定才能加载到固定位置的实景空间的问题，实现了视频数据的动态更新渲染，增强了视频数据的时效性。
发明利用点云分块算法对移动测绘采集的点云数据分块构建三角网，并基于三角网创建深度图，解决了基于点云创建的深度图在获取位置坐标时容易获取到错误位置的问题，同时面结构特征也提升了在低密度点云中点击获取位置的精度。
附图说明
图1是本发明一种动态的可量测实景地图制作方法的框架图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
如图1所示。
处理点云数据：获取视点范围内指定范围内的点云数据，再按照点云相邻关系进行点云噪声去躁；利用RANSAC算法分离出分割平面，再利用欧式算法，计算具有聚合特征面的点云数据，将点云分块保存，对分块后的点云建立三角网，最后根据点云地理坐标到场景坐标的转换参数将三角网坐标转换到场景坐标，再以转换后三角网建立深度图，前景物体的三角网能遮挡后景物体的三角网，解决前后景点云混合的从而造成获取点云位置错误的问题，提高位置拾取精度；
动态视频数据的集成表达：根据点云地理坐标到场景坐标的转换参数，计算视频在可量测实景中的位置。取得该位置处指定范围的三角格网，将具有建筑物立面特征的三角格网作为对象，拟合固定长宽的平面作为视频文件的放置平面，实现实景中动态加载视频数据；
矢量地图服务的集成表达：根据点云同三维实景场景的对应关系得到场景本地坐标的转换参数，再将二维平面数据的二维经纬度坐标依据投影带转换为平面投影坐标，接着将平面投影坐标按照场景本地坐标转换参数将平面投影坐标变换到场景本地坐标，然后将各要素内顶点坐标赋予三维场景的相应位置下的高程值，实现二维数据与三维场景空间的匹配，从而达到动态加载矢量地图服务的功能；场景渲染矢量要素时，采用按需加载策略，对矢量地图服务数据在其空间参考系统下作单一层级格网划分。视点移动时判断其所属格网，加载和渲染此格网及邻接格网包含的矢量要素，消隐其他要素。
发明以移动测绘系统获取的站点为参照对象，设置距离范围，以当前站点为视点，获取视点范围内的点云数据，并对获取的点云数据按照点云邻接关系去躁；接着采用RANSAC算法对去躁后点云分离出分割平面，再对分割平面利用欧式算法计算具有聚合特征面的点云数据，至此点云按照各个聚类被分块完成；然后对分块后的点云分别构建不规则三角网，并计算点云地理坐标到场景坐标的转换参数。
根据转换参数将经过投影后的带有平面投影坐标的矢量要素变换到场景本地坐标，然后将各要素内顶点坐标赋予三维场景的相应位置下的高程值，实现二维要素在三维场景内的匹配。完成坐标赋值后，参照普通平面地图应用的按需加载策略，对矢量地图服务数据在其空间参考系统下作单一层级格网划分。视点移动时判断其所属格网，加载和渲染此格网及邻接格网包含的矢量要素，消隐其他要素。
同样，根据转换参数处理视频数据，将视频位置坐标变换到对应实景位置，再对视频所在位置取处理后具有建筑物立面特征的三角格网，按照指定视频长宽，拟合视频放置平面，从而达到可动态加载更新视频，解决传统需要静态配置视频参数的问题，满足可量测实景地图对视频数据的时效性要求。
根据建立的三角格网建立深度图，解决了基于点云创建的深度图在获取位置坐标时容易获取到错误位置的问题，同时面结构特征也提升了在低密度点云中点击获取位置的精度。
以上仅为本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种动态的可量测实景地图制作方法，其特征在于，包括：
点云数据的处理过程：获取视点范围内指定范围内的低密度离散点云数据；再按照点云数据相邻关系进行点云数据噪声去噪；计算分离出点云数据的分割平面，并进一步计算得到具有聚合特征面的点云数据；将点云数据分块保存；将分块后的点云数据建立三角网，根据点云地理坐标到场景坐标的转换参数将三角网坐标转换到场景坐标；通过转换后的三角网构建深度图；获得实景点击位置坐标；
动态视频数据的集成表达：根据点云地理坐标到场景坐标的转换参数，计算视频数据在可量测实景中的位置；获取视频数据所在位置周边预设范围内的三角网；将具有建筑物外立面特征的三角网作为对象，拟合固定长宽的平面作为视频数据的放置平面，用于实现实景中动态加载视频数据；
矢量地图服务的集成表达：根据点云数据同三维实景场景的对应关系得到场景本地坐标的转换参数；将矢量地图服务的二维平面数据中的二维经纬度坐标依据投影带转换为平面投影坐标；将平面投影坐标按照场景本地坐标转换参数将平面投影坐标变换到场景本地坐标；将二维平面数据各要素坐标赋予三维场景的相应位置下的高程值，用于实现二维数据与三维场景空间的匹配；场景渲染矢量要素时，采用按需加载策略，对矢量地图服务数据在其空间参考系统下作单一层级格网划分；视点移动时判断矢量地图服务数据所属格网，加载和渲染此格网及邻接格网包含的矢量要素，消隐其他要素。
2.根据权利要求1所述的一种动态的可量测实景地图制作方法，其特征在于，所述可量测实景地图为满足高精度量测的实景影像三维地图。
3.根据权利要求1所述的一种动态的可量测实景地图制作方法，其特征在于，采用RANSAC算法计算分离出分割平面。
4.根据权利要求1-3所述的一种动态的可量测实景地图制作方法，其特征在于，采用欧式算法计算得到具有聚合特征面的点云数据。
5.根据权利要求1-4所述的一种动态的可量测实景地图制作方法，其特征在于，所述视点为显示图像数据的设备在虚拟三维场景中的位置姿态。
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