CN111599023B - 一种大批量给城市建筑模型贴图方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种大批量给城市建筑模型贴图方法和装置。所述方法包括从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配；通过匹配后的建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行第一次裁剪，得到第一次裁剪后的建筑图像；沿第一次裁剪后的建筑图像边沿进行第二次裁剪，拉伸第二次剪裁后的建筑图像，直至其边沿与第一次剪裁后的建筑图像的边沿重合，得到待贴的建筑图像；将待贴的建筑图像与其匹配的三维建筑模型进行贴合。以此方式，可以实现大批量三维建筑模型贴图，投入人力和财力少，降低了大批量三维建筑模型贴图的周期，贴图图片贴近真实影像，处理的规则性和一致性强。

Description

一种大批量给城市建筑模型贴图方法和装置
技术领域
本发明的实施例一般涉及图像处理及三维城市建模领域，并且更具体地，涉及一种大批量给城市建筑模型贴图方法和装置。
背景技术
三维城市模型是在二维地理信息基础上制作出的一种三维模型，可以利用该系统分析城市的自然要素和建设要素，用户通过交互操作，得到一种真实、直观的虚拟城市环境感受。
在三维城市建模中，往往需要对大批量建筑模型进行贴图，现有的方案主要是用相机拍照获取建筑的外观图片，然后给三维建筑模型(白模)进行贴图。而这种大批量给三维建筑模型贴图的缺点在于，属于劳动密集型的重复工作，耗时、耗力，人力和财力投入成本高，贴图效率低，且时间周期较长。
发明内容
根据本发明的实施例，提供了一种大批量给城市建筑模型贴图方案。
在本发明的第一方面，提供了一种大批量给城市建筑模型贴图方法。该方法包括：从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配；
通过匹配后的建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行第一次裁剪，得到第一次裁剪后的建筑图像；
沿第一次裁剪后的建筑图像边沿进行第二次裁剪，拉伸第二次剪裁后的建筑图像，直至其边沿与第一次剪裁后的建筑图像的边沿重合，得到待贴的建筑图像；
将待贴的建筑图像与其匹配的三维建筑模型进行贴合。
进一步地，所述建筑轮廓矢量数据与待贴图的三维建筑模型通过特征值进行匹配。
进一步地，所述第一次裁剪包括：
根据匹配后的建筑轮廓矢量数据识别出对应遥感图像的形状，保留形状内的图像。
进一步地，所述第二次裁剪包括：
从第一次裁剪后的建筑图像的边沿向图像中心延伸，形成延伸带，保留删除延伸带后的图像。
进一步地，所述待贴的建筑图像通过其匹配的特征值作为唯一标识。
在本发明的第二方面，提供了一种大批量给城市建筑模型贴图装置。
该装置包括：
提取匹配模块，用于从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配；
第一次剪裁模块，用于通过匹配后的建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行第一次裁剪，得到第一次裁剪后的建筑图像；
第二次剪裁模块，用于沿第一次裁剪后的建筑图像边沿进行第二次裁剪，拉伸第二次剪裁后的建筑图像，直至其边沿与第一次剪裁后的建筑图像的边沿重合，得到待贴的建筑图像；
贴图模块，用于将待贴的建筑图像与其匹配的三维建筑模型进行贴合。
进一步地，所述提取匹配模块包含提取模块和匹配模块，所述匹配模块用于将建筑轮廓矢量数据与待贴图的三维建筑模型通过特征值进行匹配。
进一步地，所述第一次裁剪模块根据匹配后的建筑轮廓矢量数据识别出对应遥感图像的形状，保留形状内的图像。
进一步地，所述第二次裁剪模块从第一次裁剪后的建筑图像的边沿向图像中心延伸，形成延伸带，保留删除延伸带后的图像。
进一步地，还包括标识模块，用于将所述待贴的建筑图像通过其匹配的特征值进行唯一标识。
应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本发明的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。
本发明通过建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行剪裁处理后，得到贴图图片，通过建模工具实现大批量三维建筑模型贴图，投入人力和财力少，降低了大批量三维建筑模型贴图的周期，贴图图片贴近真实影像，处理的规则性和一致性强。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本发明各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的大批量给城市建筑模型贴图方法的流程图；
图2示出了根据本发明的实施例的大批量给城市建筑模型贴图装置的方框图；
图3示出了根据本发明的实施例的提取匹配模块210的结构示意图；
图4示出了根据本发明的实施例的遥感图像示意图；
图5示出了根据本发明的实施例的遥感图像中识别出匹配后的建筑轮廓矢量数据对应的形状示意图；
图6示出了根据本发明的实施例的根据建筑物的屋顶轮廓形状剪裁后的图像示意图；
图7示出了根据本发明的实施例的贴图后的三维建筑模型图像示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A 和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本发明中，通过建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行剪裁处理后，得到贴图图片，通过建模工具实现大批量三维建筑模型贴图，投入人力和财力少，降低了大批量三维建筑模型贴图的周期，贴图图片贴近真实影像，处理的规则性和一致性强。
图1示出了本发明实施例的大批量给城市建筑模型贴图方法的流程图。
该方法包括：
S101，从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配。遥感图像是指记录各种地物电磁波大小的胶片或照片，主要分为航空像片和卫星相片。在本实施例中，遥感图像是卫星遥感图像，如图4 所示。待贴图的三维建筑模型是未贴图的建筑白模模型。白模作为三维建筑模型的初期产品，包含了建筑的位置、高度、形状、面积和体积等信息。需要给建筑白模模型贴上对应建筑的实物图。通过提取遥感图像中的建筑轮廓矢量数据，与该建筑模型的白模模型进行匹配，建立起白模模型与遥感图像的对应关系。
遥感图像中包含卫星拍摄的城市建筑实物外观图信息和建筑轮廓矢量数据。将待贴图的三维建筑模型的特征值与遥感图像中的建筑轮廓矢量数据的特征值进行匹配，匹配到对应的建筑轮廓矢量数据。这里的待贴图的三维建筑模型和匹配到的建筑轮廓矢量数据是一一对应的关系。
通过从遥感图像中提取数据，可以减少资源投入成本，且得到的建筑图像是卫星拍摄的真实建筑影像，最大程度上的接近真实建筑物外观。通过特征值作为中间匹配数据，建立起待贴图的三维建筑模型和建筑轮廓矢量数据之间的关联关系，大大缩短中间处理周期，减少人力、物力投入。
S102，通过匹配后的建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行第一次裁剪，得到第一次裁剪后的建筑图像。
在本实施例中，第一次裁剪包括：
根据匹配后的建筑轮廓矢量数据识别出对应遥感图像的形状，保留形状内的图像。该形状轮廓可以是规则图形，例如矩形；也可以是不规则图形。
作为本发明的另一种实施例，所述遥感图像如图4所示，在遥感图像中可以识别出匹配后的建筑轮廓矢量数据对应的形状，该形状为闭合的规则图形，例如图5(a)中的矩形框部分，用于表示建筑物的屋顶轮廓的形状。根据建筑轮廓形状进行剪裁，得到剪裁后的图像，如果图6(a)所示。
在遥感图像中可以识别出匹配后的建筑轮廓矢量数据对应的形状，该形状为不规则的闭合的图形，用于表示建筑物的外部轮廓的形状，例如图5 (b)中的矩形框右侧不规则图形。在确定了遥感图像中的建筑物轮廓后，将其轮廓内的图像保留下来，作为第一次裁剪后的建筑图像，轮廓内的图像如图6(b)所示，图6中框体内为建筑物的建筑轮廓。
S103，沿第一次裁剪后的建筑图像边沿进行第二次裁剪，拉伸第二次剪裁后的建筑图像，直至其边沿与第一次剪裁后的建筑图像的边沿重合，得到待贴的建筑图像。
在本实施例中，通过第一次剪裁后，得到如图6中的剪裁后图像，进行第二次剪裁，包括：
从第一次裁剪后的建筑图像的边沿向图像中心延伸，形成延伸带，保留删除延伸带后的图像。
第二次剪裁是在第一次剪裁得到的建筑图像的基础上进行的，将第一次剪裁后的建筑图像由图像边缘向图像内缩进，缩进的部分形成了一个带状的图形，其面积仅占整个图像的一小部分。删除掉该部分后剩下的部分进行拉伸处理。
第二次裁剪将图像边缘的干扰信息去除掉，保留相对完整的且可进行识别的建筑图像。
作为本发明的一种实施例，缩进的部分形成的带状图形的面积是整体图像的1/10。删除掉该部分后，相当于剩下相当于整体图像9/10的部分进行拉伸处理。
将第二次裁剪得到的图像进行拉伸处理，即将图像的边缘向外拉伸，使图像的面积增加，清晰度降低，直至向外拉伸的图像边缘与第一次裁剪后得到的图像边缘重合，第二次裁剪得到的图像面积与第一次裁剪得到的图像面积相等，停止拉伸，得到的图像即为待贴的建筑图像。
拉伸处理将图像从第二次裁剪后的小于建筑物图像尺寸的图像，拉伸成符合建筑物贴图要求尺寸的图像，且保证了图像的清晰性和可识别性。
S104，将待贴的建筑图像与其匹配的三维建筑模型进行贴合。贴图后的三维建筑模型图像如图7所示。
通过上述S101～S104步骤得到大批量待贴的建筑图像，通过使用建模工具，批量给对应白模进行贴图。
作为本发明的一种实施例，建模工具包括：CityEngine、3Dmax。
CityEngine是三维城市建模的首选软件，应用于数字城市、城市规划、轨道交通、电力、管线、建筑、国防、仿真、游戏开发和电影制作等领域。可以利用二维数据快速创建三维场景，并能高效的进行规划设计。而且对 ArcGIS的完美支持，使很多已有的基础GIS数据不需转换即可迅速实现三维建模，减少了系统再投资的成本，也缩短了三维GIS系统的建设周期。
3Dmax是Discreet公司开发的(后被Autodesk公司合并)基于PC系统的三维动画渲染和制作软件。
通过CityEngine、3Dmax等建模工具可以实现大批量三维建筑模型贴图，投入人力和财力少，降低了大批量三维建筑模型贴图的周期。
具体的，S101中的从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配，还包括：所述待贴的建筑图像通过其匹配的特征值作为唯一标识。
具体包括，对于每一个待贴图的建筑图像，用其最初匹配的特征值命名或作为唯一标识，在与三维建筑模型进行贴合时，标识或命名可以快速的对应到匹配的三维建筑模型，从而快速进行贴合，降低了大批量三维建筑模型贴图周期，提高了准确性。
根据本发明的实施例，可以实现大批量三维建筑模型贴图，投入人力和财力少，降低了大批量三维建筑模型贴图的周期，贴图图片贴近真实影像，处理的规则性和一致性强。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。
以上是关于方法实施例的介绍，以下通过装置实施例，对本发明所述方案进行进一步说明。
图2示出了根据本发明的实施例的大批量给城市建筑模型贴图装置200 的方框图。如图2所示，装置200包括：
提取匹配模块210，用于从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配。
如图3所示，提取匹配模块210包含提取模块211和匹配模块212，提取模块211用于从遥感图像中提取建筑物轮廓矢量数据；匹配模块212用于将建筑轮廓矢量数据与待贴图的三维建筑模型通过特征值进行匹配。
通过提取模块211从遥感图像中提取数据，可以减少资源投入成本，且得到的建筑图像是卫星拍摄的真实建筑影像，最大程度上的接近真实建筑物外观。通过匹配模块212利用特征值作为中间匹配数据，建立起待贴图的三维建筑模型和建筑轮廓矢量数据之间的关联关系，大大缩短中间处理周期，减少人力、物力投入。
第一次剪裁模块220，用于通过匹配后的建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行第一次裁剪，得到第一次裁剪后的建筑图像。
所述第一次裁剪模块220根据匹配后的建筑轮廓矢量数据识别出对应遥感图像的形状，保留形状内的图像。
第一次裁剪模块220在遥感图像中可以识别出匹配后的建筑轮廓矢量数据对应的形状，该形状为闭合的不规则图形，用于表示建筑物的外部轮廓的形状。在确定了遥感图像中的建筑物轮廓后，第一次裁剪模块220将其轮廓内的图像保留下来，作为第一次裁剪后的建筑图像。
第二次剪裁模块230，用于沿第一次裁剪后的建筑图像边沿进行第二次裁剪，拉伸第二次剪裁后的建筑图像，直至其边沿与第一次剪裁后的建筑图像的边沿重合，得到待贴的建筑图像。
第二次裁剪模块230从第一次裁剪后的建筑图像的边沿向图像中心延伸，形成延伸带，保留删除延伸带后的图像。
第二次剪裁是在第一次剪裁得到的建筑图像的基础上进行的。第二次裁剪模块230将第一次剪裁后的建筑图像由图像边缘向图像内缩进，缩进的部分形成了一个带状的图形，其面积仅占整个图像的一小部分。第二次裁剪模块230删除掉该部分后剩下的部分进行拉伸处理。
第二次裁剪模块230将图像边缘的干扰信息去除掉，保留相对完整的且可进行识别的建筑图像。
将第二次裁剪模块230第二次裁剪得到的图像进行拉伸处理，即将图像的边缘向外拉伸，使图像的面积增加，清晰度降低，直至向外拉伸的图像边缘与第一次裁剪后得到的图像边缘重合，第二次裁剪得到的图像面积与第一次裁剪得到的图像面积相等，停止拉伸，得到的图像即为待贴的建筑图像。
贴图模块240，用于将待贴的建筑图像与其匹配的三维建筑模型进行贴合。
贴图模块240将得到的大批量待贴的建筑图像通过建模工具批量给对应白模进行贴膜。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本发明的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。

Claims (6)

1.一种大批量给城市建筑模型贴图方法，其特征在于，包括：
从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配；
通过匹配后的建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行第一次裁剪，得到第一次裁剪后的建筑图像；
所述第一次裁剪包括：根据匹配后的建筑轮廓矢量数据识别出对应遥感图像的形状，保留形状内的图像；
沿第一次裁剪后的建筑图像边沿进行第二次裁剪，拉伸第二次剪裁后的建筑图像，直至其边沿与第一次剪裁后的建筑图像的边沿重合，得到待贴的建筑图像；
所述第二次裁剪包括：从第一次裁剪后的建筑图像的边沿向图像中心延伸，形成延伸带，保留删除延伸带后的图像；
将待贴的建筑图像与其匹配的三维建筑模型进行贴合。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建筑轮廓矢量数据与待贴图的三维建筑模型通过特征值进行匹配。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述待贴的建筑图像通过其匹配的特征值作为唯一标识。
4.一种大批量给城市建筑模型贴图装置，其特征在于，包括：
提取匹配模块，用于从遥感图像中提取建筑轮廓矢量数据，与待贴图的三维建筑模型进行匹配；
第一次剪裁模块，用于通过匹配后的建筑轮廓矢量数据对遥感图像进行第一次裁剪，得到第一次裁剪后的建筑图像；其中，
所述第一次裁剪模块根据匹配后的建筑轮廓矢量数据识别出对应遥感图像的形状，保留形状内的图像；
第二次剪裁模块，用于沿第一次裁剪后的建筑图像边沿进行第二次裁剪，拉伸第二次剪裁后的建筑图像，直至其边沿与第一次剪裁后的建筑图像的边沿重合，得到待贴的建筑图像；其中，
所述第二次裁剪模块从第一次裁剪后的建筑图像的边沿向图像中心延伸，形成延伸带，保留删除延伸带后的图像；
贴图模块，用于将待贴的建筑图像与其匹配的三维建筑模型进行贴合。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述提取匹配模块包含提取模块和匹配模块，所述匹配模块用于将建筑轮廓矢量数据与待贴图的三维建筑模型通过特征值进行匹配。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括标识模块，用于将所述待贴的建筑图像通过其匹配的特征值进行唯一标识。
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