CN109357635A - 一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法 - Google Patents

一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法 Download PDF

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高静
李向东
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2518—Projection by scanning of the object
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002—Active optical surveying means

Abstract

本发明公开了一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，包括以下方法步骤，a，首先在地图上获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，确定所述测绘区域内周边区域内的建筑物总数，然后准备测绘工具，前往测绘建筑物；b，采集建筑物的立体图像以及平面图像，通过利用数码摄像机影像、投影测绘和激光测绘的方式，采集图像；c，将采集的立体图像和平面图像通过绘图软件CAD进行绘制出二维和三维图像，并按照比例进行标记尺寸；d，对采集的数字图像进行预处理；e，精度验证对比步b和步骤d的获取建筑物的几何位置信息。本发明的方法测绘方法简答，并且整体通过多种测绘方式相结合，测绘准确度高，值得推广。

Description

一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法
技术领域
本发明涉及测绘技术领域，尤其是一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法。
背景技术
测绘，是指对自然地理要素或者地表人工设施的形状、大小、空间位置及其属性测绘概论等进行测定、采集并绘制成图。测绘学研究测定和推算地面点的几何位置、地球形状及地球重力场，据此测量地球表面自然形状和人工设施的几何分布，并结合某些社会信息和自然信息的地理分布，编制全球和局部地区各种比例尺的地图和专题地图的理论和技术学科。又称测量学。它包括测量和制图两项主要内容。测绘学在经济建设和国防建设中有广泛的应用。在城乡建设规划、国土资源利用、环境保护等工作中，必须进行土地测量和测绘各种地图，供规划和管理使用。在地质勘探、矿产开发、水利、交通等建设中，必须进行控制测量、矿山测量、路线测量和绘制地形图，供地质普查和各种建筑物设计施工用。在军事上需要军用地图，供行军、作战用，还要有精确的地心坐标和地球重力场数据，以确保远程武器精确命中目标。测绘学主要研究对象是地球及其表面形态。在发展过程中形成大地测量学、普通测量学、摄影测量学、工程测量学、海洋测绘和地图制图学等分支学科。
目前，现有的测绘主要通过实地测量进行制作出图表，并进行记录，针对较多建筑的测绘采用实地测绘，传统的测绘方法耗时耗力，并且对建筑在测绘时通过单一测量的方式，容易导致测绘准确差，针对以上，在这里提出一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法。
发明内容
本发明为解决上述现象，采用以下改性的技术方案，一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，包括以下方法步骤，
a，首先在地图上获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，确定所述测绘区域内周边区域内的建筑物总数，然后准备测绘工具，前往测绘建筑物；
b，采集建筑物的立体图像以及平面图像，通过利用数码摄像机影像、投影测绘和激光测绘的方式，采集图像；
c，将采集的立体图像和平面图像通过绘图软件CAD进行绘制出二维和三维图像，并按照比例进行标记尺寸；
d，对采集的数字图像进行预处理，提取特色建筑标志板图像边缘轮廓，进行形态滤波和图像二值化处理；
e，精度验证对比步b和步骤d的获取建筑物的几何位置信息，对二者的重叠度进行评价，误差高于预定值部分进行复量，误差绝对值控制在0.02％。
作为本发明的进一步优选方式，步骤b中，采集图像数据预处理:对获取的影像数据进行预处理，剔除原始点云中的错误点和含有粗差的点；对扫描获取的图像进行几何纠正；并利用地面控制点对扫描影像进行定位以及扫描和影像之间的匹配。
作为本发明的进一步优选方式，步骤b中，所述投影测绘方法包括，首先在建筑物顶部控制点上架设GPS基站，量取基站GPS天线高，锁定卫星并开始记录数据后，通知移动测量设备开机；将移动测量设备移动到开阔地带，接通电源，确定其已锁定卫星并开始记录数据后，开启惯导设备，待其启动完成并进入工作状态后；开始初始化时间达到后，设置相机参数及开启投影扫描仪，开始移动扫描建筑物轮廓，采集数据；待采集结束后，结束投影扫描仪，将采集的数据导入绝对坐标系中，获取建筑物的几何位置信息。
作为本发明的进一步优选方式，步骤d中，所述二值化处理将摄像机的输出图像数据看作是摄像机输入的非线性函数,即g(x)＝N(f(x))，X---像素的图像帧存位置值，因此,g(x)可以在固定输入值f0(x)处,根据台劳级数展开得：
即，g(x)＝a0(x)+a1(x)f(x)+a2(x)f2(x)+…。其中,a0(x),a2(x),…为常系数，对于高质量的线阵传感器,二阶以上的高阶项可忽略不计，摄像机输入近似为：f＝g(x)-a0(x)a1(x),只要确定了常系数a0(x),a1(x),就可以对摄像机进行校正。
作为本发明的进一步优选方式，步骤c中，在进行转化图像前首先由各层摄像头拍摄影像并传输至处理中心，形成立体全息图像，用摄影测量方法测定建筑物特征点的三维坐标及特征物体尺寸和方位，然后记录至对应CAD图库。
作为本发明的进一步优选方式，步骤b中，所述激光测绘利用三维激光扫描仪对建筑物中特定的实体和反射参照点进行扫描，采集点云数据，通过标靶、明显地物点拼接把地下空间联系成一个整体，再通过地上、地下的控制点换算将地下空间转换至绝对坐标系中，获取建筑物立体结构信息。
本发明通过利用摄像技术、投影技术与移动激光采集技术相结合的方式进行测绘，构建建筑物三维图模，将整体信息录入至CAD作图软件中，能极大地提高数据采集的精确度，二者之间采集的数据还能配合后续的验证及信息复量步骤，弥补单一方式测绘采集技术的缺陷。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中，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。
本发明提供一种技术方案：一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，包括以下方法步骤，
a，首先在地图上获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，确定所述测绘区域内周边区域内的建筑物总数，然后准备测绘工具，前往测绘建筑物；
b，采集建筑物的立体图像以及平面图像，通过利用数码摄像机影像、投影测绘和激光测绘的方式，采集图像；
c，将采集的立体图像和平面图像通过绘图软件CAD进行绘制出二维和三维图像，并按照比例进行标记尺寸；
d，对采集的数字图像进行预处理，提取特色建筑标志板图像边缘轮廓，进行形态滤波和图像二值化处理；
e，精度验证对比步b和步骤d的获取建筑物的几何位置信息，对二者的重叠度进行评价，误差高于预定值部分进行复量，误差绝对值控制在0.02％。
步骤b中，采集图像数据预处理:对获取的影像数据进行预处理，剔除原始点云中的错误点和含有粗差的点；对扫描获取的图像进行几何纠正；并利用地面控制点对扫描影像进行定位以及扫描和影像之间的匹配。
步骤b中，所述投影测绘方法包括，首先在建筑物顶部控制点上架设GPS基站，量取基站GPS天线高，锁定卫星并开始记录数据后，通知移动测量设备开机；将移动测量设备移动到开阔地带，接通电源，确定其已锁定卫星并开始记录数据后，开启惯导设备，待其启动完成并进入工作状态后；开始初始化时间达到后，设置相机参数及开启投影扫描仪，开始移动扫描建筑物轮廓，采集数据；待采集结束后，结束投影扫描仪，将采集的数据导入绝对坐标系中，获取建筑物的几何位置信息。
步骤d中，所述二值化处理将摄像机的输出图像数据看作是摄像机输入的非线性函数,即g(x)＝N(f(x))，X---像素的图像帧存位置值，因此,g(x)可以在固定输入值f0(x)处,根据台劳级数展开得：
即，g(x)＝a0(x)+a1(x)f(x)+a2(x)f2(x)+…。其中,a0(x),a2(x),…为常系数，对于高质量的线阵传感器,二阶以上的高阶项可忽略不计，摄像机输入近似为：f＝g(x)-a0(x)a1(x),只要确定了常系数a0(x),a1(x),就可以对摄像机进行校正。
步骤c中，在进行转化图像前首先由各层摄像头拍摄影像并传输至处理中心，形成立体全息图像，用摄影测量方法测定建筑物特征点的三维坐标及特征物体尺寸和方位，然后记录至对应CAD图库。
步骤b中，所述激光测绘利用三维激光扫描仪对建筑物中特定的实体和反射参照点进行扫描，采集点云数据，通过标靶、明显地物点拼接把地下空间联系成一个整体，再通过地上、地下的控制点换算将地下空间转换至绝对坐标系中，获取建筑物立体结构信息。
本发明的测绘方法参数表格如下：表1
传统发明的测绘方法参数表格如下：表2
通过表格明显可以看出本发明的方法可以准确的进行测绘，方法更优。
综上，本发明通过利用摄像技术、投影技术与移动激光采集技术相结合的方式进行测绘，构建建筑物三维图模，将整体信息录入至CAD作图软件中，能极大地提高数据采集的精确度，二者之间采集的数据还能配合后续的验证及信息复量步骤，弥补单一方式测绘采集技术的缺陷。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，其特征在于：包括以下方法步骤，
a，首先在地图上获得测绘区域的位置、地形数据及区域大小，确定所述测绘区域内周边区域内的建筑物总数，然后准备测绘工具，前往测绘建筑物；
b，采集建筑物的立体图像以及平面图像，通过利用数码摄像机影像、投影测绘和激光测绘的方式，采集图像；
c，将采集的立体图像和平面图像通过绘图软件CAD进行绘制出二维和三维图像，并按照比例进行标记尺寸；
d，对采集的数字图像进行预处理，提取特色建筑标志板图像边缘轮廓，进行形态滤波和图像二值化处理；
e，精度验证对比步b和步骤d的获取建筑物的几何位置信息，对二者的重叠度进行评价，误差高于预定值部分进行复量，误差绝对值控制在0.02％。
2.根据权利要求1所述的一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，其特征在于，步骤b中，采集图像数据预处理:对获取的影像数据进行预处理，剔除原始点云中的错误点和含有粗差的点；对扫描获取的图像进行几何纠正；并利用地面控制点对扫描影像进行定位以及扫描和影像之间的匹配。
3.根据权利要求2所述的一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，其特征在于，步骤b中，所述投影测绘方法包括，首先在建筑物顶部控制点上架设GPS基站，量取基站GPS天线高，锁定卫星并开始记录数据后，通知移动测量设备开机；将移动测量设备移动到开阔地带，接通电源，确定其已锁定卫星并开始记录数据后，开启惯导设备，待其启动完成并进入工作状态后；开始初始化时间达到后，设置相机参数及开启投影扫描仪，开始移动扫描建筑物轮廓，采集数据；待采集结束后，结束投影扫描仪，将采集的数据导入绝对坐标系中，获取建筑物的几何位置信息。
4.根据权利要求1所述的一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，其特征在于，步骤d中，所述二值化处理将摄像机的输出图像数据看作是摄像机输入的非线性函数,即g(x)＝N(f(x))，X---像素的图像帧存位置值，因此,g(x)可以在固定输入值f0(x)处,根据台劳级数展开得：
即，g(x)＝a0(x)+a1(x)f(x)+a2(x)f2(x)+…。其中,a0(x),a2(x),…为常系数，对于高质量的线阵传感器,二阶以上的高阶项可忽略不计，摄像机输入近似为：f＝g(x)-a0(x)a1(x),只要确定了常系数a0(x),a1(x),就可以对摄像机进行校正。
5.根据权利要求1所述的一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，其特征在于，步骤c中，在进行转化图像前首先由各层摄像头拍摄影像并传输至处理中心，形成立体全息图像，用摄影测量方法测定建筑物特征点的三维坐标及特征物体尺寸和方位，然后记录至对应CAD图库。
6.根据权利要求1所述的一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，其特征在于，步骤b中，所述激光测绘利用三维激光扫描仪对建筑物中特定的实体和反射参照点进行扫描，采集点云数据，通过标靶、明显地物点拼接把地下空间联系成一个整体，再通过地上、地下的控制点换算将地下空间转换至绝对坐标系中，获取建筑物立体结构信息。
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