CN113256811B - 建筑物建模方法、设备和计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

一种建筑物建模方法、设备和计算机可读存储介质，以减小建筑物航空影像拼接时的累积误差，并使用户获得较好的观测效果。所述方法包括：获取目标建筑物的航空影像；从目标建筑物的航空影像中提取目标建筑物的纹理影像和目标建筑物底面拐点坐标的初始值；根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值；根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联；按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层；选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离用户最近且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示。

Description

建筑物建模方法、设备和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及遥感图像处理领域，特别涉及一种建筑物建模方法、设备和计算机可读存储介质。

背景技术

在遥感图像处理领域，对建筑物建模之前的准备工作包括目标建筑物航空影像的获取。鉴于目前无人机的普及，通常采用低空飞行的无人机拍摄建筑物的航空影像。然而，现有的无人机在拍摄建筑物的航空影像后，一方面，当对这些航空影像拼接时，由于存在中心投影误差，导致拼接的累积误差较大；另一方面，在显示这些建筑物的航空影像时，并没有考虑用户的视角问题，从而导致用户观测时并不能得到较好的观测效果。

发明内容

本申请提供一种建筑物建模方法、设备和计算机可读存储介质，以减小建筑物航空影像拼接时的累积误差，并使用户获得较好的观测效果。

一方面，本申请提供了一种建筑物建模方法，包括：

获取目标建筑物的航空影像；

从所述目标建筑物的航空影像中提取所述目标建筑物的纹理影像和所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值，所述目标建筑物的纹理影像包含所述目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；

根据所述目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值；

根据所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将所述目标建筑物的纹理影像与所述底图关联；

按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，所述纹理影像层为所述纹理影像中具有相应比例尺的影像层，所述底图层为所述真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；

选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离所述用户最近且与所述选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，所述用户的位姿包括所述用户的位置和视角。

另一方面，本申请提供了一种建筑物建模装置，包括：

获取模块，用于获取目标建筑物的航空影像；

提取模块，用于从所述目标建筑物的航空影像中提取所述目标建筑物的纹理影像和所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值，所述目标建筑物的纹理影像包含所述目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；

第一处理模块，用于根据所述目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值；

关联模块，用于根据所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将所述目标建筑物的纹理影像与所述底图关联；

第二处理模块，用于按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，所述纹理影像层为所述纹理影像中具有相应比例尺的影像层，所述底图层为所述真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；

显示模块，用于选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离所述用户最近且与所述选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，所述用户的位姿包括所述用户的位置和视角。

第三方面，本申请提供了一种设备，所述设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述建筑物建模方法的技术方案的步骤。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述建筑物建模方法的技术方案的步骤。

从上述本申请提供的技术方案可知，由于在获取到目标建筑物的航空影像后，是结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图，因此，后续将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联时，目标建筑物的侧面与底面能够良好贴合，减小拼接时的累积误差，此外，在显示目标建筑物时，是将摄像机距离用户最近且与选取的与用户的位姿相应的比例尺相应的纹理影像层和底图层，使用户获得较好的观测效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1是本申请实施例提供的建筑物建模方法的流程图；

图2a是本申请实施例提供的目标建筑物为标准四棱柱形状的示意图；

图2b是本申请实施例提供的目标建筑物为标准三棱柱形状的示意图；

图3是本申请实施例提供的建筑物建模装置的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的设备的结构示意图；

图5a、图5b、图5c和图5d是本申请实施例提供的生成真数字正射影像TDOM的一般原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤（等）不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。

在本说明书中，为了便于描述，附图中所示的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

本申请提出了一种建筑物建模方法，如附图1所示，该方法主要包括步骤S101至S106，详述如下：

步骤S101：获取目标建筑物的航空影像。

在本申请实施例中，目标建筑物的航空影像可由低空飞行的无人机拍摄，然后，由摄像机与处理器之间的接口传送到处理器。目标建筑物的形状可以是简单、标准的柱状，例如，四棱柱或三棱柱，亦可以为其他复杂形状，例如，包含圆弧形的建筑物，该类建筑物的顶面拐点在地面的投影多于3个或4个。

无论目标建筑物的形状如何，在拍摄时，都是尽可能地拍摄到该目标建筑物的全部表面影像。以图2a示例的标准四棱柱形状的建筑物为例，无人机在拍摄时可以采取如下三种方式的任意一种方式拍摄：

方式一：在目标建筑物的四个侧面外侧方向拍摄，此时得到的航空影像包括四组影像数据，即，侧面（1278）和顶面（1234），侧面（2367）和顶面（1234），侧面（3456）和顶面（1234），侧面（1458）和顶面（1234）；

方式二：在目标建筑物顶面两条对角线的延长线上（或类似位置）拍摄，每次拍摄的影像包含建筑物两个相邻侧面和顶面，一共包含四组影像数据，即，侧面（1278）、侧面（2367）和顶面（1234），侧面（2367）、侧面（3456）和顶面（1234），侧面（3456）、侧面（1458）和顶面（1234），侧面（1278）、侧面（1458）和顶面（1234）；

方式三：分别在目标建筑物两边即位于顶面一条对角线的延长线上（或类似位置）拍摄两次，每次包含两个相邻侧面和顶面，一共包含两组影像数据，即侧面（1278）、侧面（2367）和顶面（1234），侧面（3456）、侧面（1458）和顶面（1234）。

以图2b示例的标准三棱柱形状的建筑物为例，无人机在拍摄时可以采取如下两种方式的任意一种方式拍摄：

方式一：分别在目标建筑物顶面即三角形的三条中垂线的反向延长线上（或类似位置）拍摄一次，每次包含两个相邻侧面和顶面，一共包含三组影像数据，即侧面（1254）、侧面（2365）和顶面（123），侧面（2365）、侧面（1364）和顶面（123），侧面（1364）、侧面（1254）和顶面（123）；

方式二：在目标建筑物顶面即三角形的三条中垂线的延长线上（或类似位置）拍摄一次，每次包含一个邻侧面和顶面，一共包含三组影像数据，即侧面（1254）和顶面（123），侧面（2365）和顶面（123），侧面（1364）和顶面（123）。

对于包含圆弧形的复杂形状的建筑物，在本申请实施例中，可以其高度为限，虚拟出一个包含该类建筑物的外接标准柱状（例如，三棱柱或四棱柱），以该虚拟的外接标准柱状为对象，参照如图2a或图2b示例的简单、标准的柱状建筑物方式进行航空影像的拍摄。

需要说明的是，在上述拍摄目标建筑物的航空影像的实施例中，每次拍摄时都可以通过无人机内置的GPS或陀螺仪等定位模块确定无人机的位置、高度和摄像机参数等信息。

步骤S102：从目标建筑物的航空影像中提取目标建筑物的纹理影像和目标建筑物底面拐点坐标的初始值，其中，目标建筑物的纹理影像包含目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息。

在本申请实施例中，从目标建筑物的航空影像中提取目标建筑物的纹理影像可以采用现有技术，例如，可以采用常用角点或边缘提取算法（Canny等算法）提取建筑物角点或边缘信息，然后，采用增强灰度共生矩阵提取建筑物侧面和顶面纹理信息。由于无人机内置有定位模块，因此，结合无人机的摄像机拍摄的航空影像，可以得到目标建筑物底面拐点坐标的初始值。

上述纹理影像和底面拐点坐标的初始值，可以按照摄像机拍摄时所处位置分组存储。以图2a示例的标准四棱柱为例，当无人机以方式一拍摄时，可以将侧面（1278）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（7、8）坐标的初始值作为一组数据存储，将侧面（2367）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（6、7）坐标的初始值作为一组数据存储，侧面（3456）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（5、6）坐标的初始值作为一组数据存储，侧面（1458）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（5、8）坐标的初始值作为一组数据存储；当无人机以方式二拍摄时，可以将侧面（1278）、侧面（2367）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（6、7、8）坐标的初始值作为一组数据存储，侧面（2367）、侧面（3456）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（5、6、7）坐标的初始值作为一组数据存储，侧面（3456）、侧面（1458）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（5、6、8）坐标的初始值作为一组数据存储，侧面（1278）、侧面（1458）、顶面（1234）的纹理信息和底面拐点（5、7、8）坐标的初始值作为一组数据存储；当无人机以方式三拍摄时，可以将侧面（1278）、侧面（2367）、顶面（1234）和底面拐点（6、7、8）坐标的初始值作为一组数据存储，侧面（3456）、侧面（1458）、顶面（1234）和底面拐点（5、6、8）坐标的初始值作为一组数据存储。图2b示例的标准三棱柱，其侧面、顶面的纹理信息和底面拐点坐标的初始值，存储方式可参照图2a示例的标准四棱柱，不做赘述。

步骤S103：根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值。

本领域技术人员可以理解的是，真数字正射影像（True Digital Ortho-photoMap，TDOM）是在数字正射影像（Digital Ortho-photo Map，DOM）技术基础上发展起来的。DOM往往是倾斜视角，如此，高大建筑物的投影遮挡了地面信息，地物信息不够准确，而TDOM消除了这些影响，对后续利用TDOM进行地物分析和测量提供了良好的数据源。如附图5a至附图5d所示，是生成TDOM的一般原理图。从图中可以看出，当在建筑物不同方位拍摄其正射影像（DOM）即面1和面2时，建筑物会投影到距离摄影中心点即点3和点4较远的方向。 提取建筑物角点和边缘确定建筑物侧面纹理和顶面纹理，保存建筑物角点坐标、纹理及所属建筑物编号以及所属影像编号，然后删除影像中建筑物侧面和顶面（即面5、面6、面7、面8、面9和面10）纹理后，只留下地面区域纹理，拼接不同正射影像的地面区域纹理并删除重复部分，由不含建筑物侧面的地面纹理组成的便是真正射影像（TDOM）11。 当用户浏览这些影想时，通过将用户浏览中心点坐标与原始影像摄影中心点坐标对比，选取距离用户浏览中心坐标最新的正射影像的建筑物纹理进行显示，例如当用户浏览中心在点12时，显示面5、面6和面7的纹理，当用户浏览中心在点13时，显示面8、面9和面10的纹理；浏览范围内其他建筑物的纹理均按这个方式选择保存的纹理进行显示。

作为本申请一个实施例，根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成TDOM的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值可以是：利用共线条件方程并结合数字高程模型或数字地面模型，对目标建筑物的航空影像进行正射纠正，得到真数字正射影像的底图，利用共线条件方程并通过对目标建筑物的航空影像进行空三解算，得到目标建筑物顶面的拐点坐标，将目标建筑物顶面的拐点坐标作为目标建筑物底面拐点坐标的近似值。作为本申请另一实施例，根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值可以是：利用共线条件方程并结合数字表面模型，对目标建筑物的航空影像进行正射纠正，得到正射影像；对正射影像中目标建筑物遮挡区域进行自动检测、候选补偿影像可见性分析、最佳补偿影像自动确定、遮挡区域纹理补偿策略、补偿影像匀光色、绝对遮挡区域计算和真实纹理复原，生成真数字正射影像的底图；利用共线条件方程并通过对航空影像进行空三解算，得到目标建筑物顶面的拐点坐标，将目标建筑物顶面的拐点坐标作为所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值。上述实施例中，之所以可以将目标建筑物顶面的拐点坐标作为目标建筑物底面拐点坐标的近似值，是基于TDOM是严格意义上完全垂直拍摄这一事实，因此，对于图2a示例的标准四棱柱形状的建筑物，可以将目标建筑物顶面的拐点（1、2、3、4）坐标分别作为目标建筑物底面拐点（8、7、6、5）坐标的近似值，同理，对于图2b示例的标准三棱柱形状的建筑物，可以将目标建筑物顶面的拐点（1、2、3）坐标分别作为目标建筑物底面拐点（4、5、6）坐标的近似值。

步骤S104：根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联。

在本申请一个实施例中，根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联可以是：将目标建筑物的纹理影像变换，得到变换后纹理影像；根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将变换后纹理影像中目标建筑物底面拐点坐标与真数字正射影像的底图中同一拐点坐标贴合，得到关联后影像，每一幅关联后影像包括目标建筑物的侧面纹理、顶面纹理和贴合后的非目标建筑物底图。上述实施例中，变换后纹理影像的比例尺与真数字正射影像的底图的比例尺的差值在预设范围之内，即，选取一个与真数字正射影像的底图的比例尺比较接近的比例尺对目标建筑物的纹理影像进行变换，变换后纹理影像的比例尺就与该真数字正射影像的底图的比例尺接近。

步骤S105：按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，其中，纹理影像层为纹理影像中具有相应比例尺的影像层，底图层为真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层。

为减小影像的传输数据量和优化显示性能，在本申请实施例中，可以对经步骤S102得到的目标建筑物的纹理影像和经步骤S103生成的真数字正射影像的底图，采用影像金字塔的模型得到其图层，即按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，其中，纹理影像层为纹理影像中具有相应比例尺的影像层，底图层为真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层。在生成纹理影像层和底图层之后，后续浏览这些纹理影像层和底图层时，系统会获取其影像金字塔来显示数据，当将纹理影像层或底图层放大或缩小时，系统会自动基于用户的显示比例尺选择最适合的金字塔层级来显示该纹理影像层或底图层。为了区别起见，在本申请实施例中，将用于处理目标建筑物的纹理影像的影像金字塔的模型称为纹理影像金字塔，将用于处理真数字正射影像的底图的影像金字塔的模型称为底图影像金字塔。

作为本申请一个实施例，按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层可以通过如下步骤S1051至步骤S1054实现：

步骤S1051：将目标建筑物的纹理影像中分辨率最大的影像作为纹理影像金字塔的底层，并根据分辨率最大的影像的分辨率

和层间采样缩放比例M确定纹理影像金字塔各层分辨率

，其中，层间采样缩放比例M由纹理影像金字塔的比例尺确定，L表示纹理影像金字塔的第L层，L取0时表示纹理影像金字塔的底层。

步骤S1052：按照纹理影像金字塔各层分辨率

，插入至纹理影像金字塔的相应层。

步骤S1051和步骤S1052实际是按照影像金字塔模型重采样生成纹理影像层的过程。需要说明的是，上述实施例的步骤S1051中，当纹理影像金字塔第L层的分辨率

小于预设分辨率时，可以直接将第L层作为金字塔的顶层，或者，当重采样后某个纹理影像层小于预设的像素个数，例如，小于4个像素时停止采样，将此时得到的纹理影像层作为金字塔的顶层。此外，在按照纹理影像金字塔各层分辨率，插入至纹理影像金字塔的相应层时，可以将纹理影像金字塔的已有纹理影像层使用其原始数据作为该层的影像，其他纹理影像层则仍然直接采用重采样方法计算相应的影像。

步骤S1053：将真数字正射影像的底图中分辨率最大的底图作为底图影像金字塔的底层，并根据分辨率最大的底图的分辨率

和层间采样缩放比例N确定底图影像金字塔各层分辨率

，层间采样缩放比例N由底图影像金字塔的比例尺确定，J表示底图影像金字塔的第J层，J取0时表示底图影像金字塔的底层。

步骤S1054：按照底图影像金字塔各层分辨率，插入至底图影像金字塔的相应层。

步骤S1053和步骤S1054的实现可以采用步骤S1051和步骤S1052类似的方式，只是处理的对象变为真数字正射影像的底图，此处不做赘述。

步骤S106：选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离用户最近且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，其中，用户的位姿包括用户的位置和视角。

具体地，选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离用户最近且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示可以通过如下步骤S1061至步骤S1065实现：

步骤S1061：获取用户的位置坐标

。

在本申请实施例中，用户的位置坐标

可以由用户持有的电子设备，例如，智能手机内置的定位模块得到。需要说明的是，若用户的位置坐标

所采用的坐标系与真数字正射影像的底图所采用的坐标系不同，则可以事先将用户的位置坐标

转换至真数字正射影像的底图所采用的坐标系下。

步骤S1062：获取生成真数字正射影像的底图时摄像机的坐标

。

如前所述，在拍摄目标建筑物时可以通过无人机内置的GPS或陀螺仪等定位模块确定无人机的位置、高度和摄像机参数等信息，因此，可以获取生成真数字正射影像的底图时摄像机的坐标

。

步骤S1063：计算坐标

中距离用户的位置坐标

最近的坐标

。

若生成真数字正射影像的底图时摄像机的坐标

距离用户的位置坐标

不相等，则计算坐标

中距离用户的位置坐标

最近的坐标

。若生成真数字正射影像的底图时摄像机的所有坐标

距离用户的位置坐标

均相等，则以坐标

代替坐标

，即，以坐标

作为生成真数字正射影像的底图时摄像机的坐标

中距离用户的位置坐标

最近的坐标

，此处，坐标

为目标建筑物拐点坐标中距离用户的位置坐标

最近的坐标。

步骤S1064：选取与用户的位姿相应的比例尺。

在本申请的实施例中，用户的位姿包括用户的位置即坐标

）和视角。一般而言，用户处在某个位置和朝向某个方位即视角，总会存在一个与该位置、视角比较匹配的地图的比例尺。因此，当用户的位姿确定后，可以选取一个与之最匹配的比例尺。

步骤S1065：以用户可见目标建筑物的视角，将摄像机在坐标

处拍摄且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示。

如前所述，纹理影像层和底图层是影像金字塔模型的各个图层，每个图层在显示时都适配了一种比例尺。当经步骤S1064选取一个与用户的位姿相应的比例尺

之后，可以用户可见目标建筑物的视角，将摄像机在坐标

处拍摄且与选取的比例尺

相应的纹理影像层和底图层予以显示。需要说明的是，此处与选取的比例尺

相应的纹理影像层和底图层，并非是要选择一个具有与比例尺

完全相同的比例尺的纹理影像层或底图层。一般而言，只要某个纹理影像层或底图层的比例尺

与选取的比例尺

较为接近即比例尺

与选取的比例尺

之间的绝对差值在预设范围之内，即可将该纹理影像层和底图层作为可显示的纹理影像层和底图层。

从上述附图1示例的建筑物建模方法可知，由于在获取到目标建筑物的航空影像后，是结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图，因此，后续将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联时，目标建筑物的侧面与底面能够良好贴合，减小拼接时的累积误差，此外，在显示目标建筑物时，是将摄像机距离用户最近且与选取的与用户的位姿相应的比例尺相应的纹理影像层和底图层，使用户获得较好的观测效果。

请参阅附图3，是本申请实施例提供的一种建筑物建模装置，可以包括获取模块301、提取模块302、第一处理模块303、关联模块304、第二处理模块305和显示模块306，详述如下：

获取模块301，用于获取目标建筑物的航空影像；

提取模块302，用于从目标建筑物的航空影像中提取目标建筑物的纹理影像和目标建筑物底面拐点坐标的初始值，其中，目标建筑物的纹理影像包含目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；

第一处理模块303，用于根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值；

关联模块304，用于根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联；

第二处理模块305，用于按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，其中，纹理影像层为纹理影像中具有相应比例尺的影像层，底图层为真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；

显示模块306，用于选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离用户最近且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，其中，用户的位姿包括用户的位置和视角。

从以上技术方案的描述中可知，由于在获取到目标建筑物的航空影像后，是结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图，因此，后续将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联时，目标建筑物的侧面与底面能够良好贴合，减小拼接时的累积误差，此外，在显示目标建筑物时，是将摄像机距离用户最近且与选取的与用户的位姿相应的比例尺相应的纹理影像层和底图层，使用户获得较好的观测效果。

图4是本申请一实施例提供的设备的结构示意图。如图4所示，该实施例的设备4主要包括：处理器40、存储器41以及存储在存储器41中并可在处理器40上运行的计算机程序42，例如建筑物建模方法的程序。处理器40执行计算机程序42时实现上述建筑物建模方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S106。或者，处理器40执行计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图3所示获取模块301、提取模块302、第一处理模块303、关联模块304、第二处理模块305和显示模块306的功能。

示例性地，建筑物建模方法的计算机程序42主要包括：获取目标建筑物的航空影像；从目标建筑物的航空影像中提取目标建筑物的纹理影像和目标建筑物底面拐点坐标的初始值，其中，目标建筑物的纹理影像包含目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值；根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联；按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，其中，纹理影像层为纹理影像中具有相应比例尺的影像层，底图层为真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离用户最近且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，其中，用户的位姿包括用户的位置和视角。计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，一个或者多个模块/单元被存储在存储器41中，并由处理器40执行，以完成本申请。一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述计算机程序42在设备4中的执行过程。例如，计算机程序42可以被分割成获取模块301、提取模块302、第一处理模块303、关联模块304、第二处理模块305和显示模块306（虚拟装置中的模块）的功能，各模块具体功能如下：获取模块301，用于获取目标建筑物的航空影像；提取模块302，用于从目标建筑物的航空影像中提取目标建筑物的纹理影像和目标建筑物底面拐点坐标的初始值，其中，目标建筑物的纹理影像包含目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；第一处理模块303，用于根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值；关联模块304，用于根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联；第二处理模块305，用于按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，其中，纹理影像层为纹理影像中具有相应比例尺的影像层，底图层为真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；显示模块306，用于选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离用户最近且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，其中，用户的位姿包括用户的位置和视角。

设备4可包括但不仅限于处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是设备4的示例，并不构成对设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如计算设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器40可以是中央处理单元（Central Processing Unit，CPU），还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 （Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现成可编程门阵列 （Field-Programmable Gate Array，FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器41可以是设备4的内部存储单元，例如设备4的硬盘或内存。存储器41也可以是设备4的外部存储设备，例如设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart MediaCard，SMC），安全数字（Secure Digital，SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，存储器41还可以既包括设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器41用于存储计算机程序以及设备所需的其他程序和数据。存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即，将装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、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。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/设备实施例仅仅是示意性的，例如，模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个非临时性计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，建筑物建模方法的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤，即，获取目标建筑物的航空影像；从目标建筑物的航空影像中提取目标建筑物的纹理影像和目标建筑物底面拐点坐标的初始值，其中，目标建筑物的纹理影像包含目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；根据目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到目标建筑物底面拐点坐标的近似值；根据目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将目标建筑物的纹理影像与真数字正射影像的底图关联；按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，其中，纹理影像层为纹理影像中具有相应比例尺的影像层，底图层为真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离用户最近且与选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，其中，用户的位姿包括用户的位置和视角。其中，计算机程序包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。非临时性计算机可读介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读内存（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，非临时性计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，非临时性计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。以上所述的具体实施方式，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请的具体实施方式而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种建筑物建模方法，其特征在于，所述方法包括：

获取目标建筑物的航空影像；

从所述目标建筑物的航空影像中提取所述目标建筑物的纹理影像和所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值，所述目标建筑物的纹理影像包含所述目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；

根据所述目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值；

根据所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将所述目标建筑物的纹理影像与所述底图关联；

按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，所述纹理影像层为所述纹理影像中具有相应比例尺的影像层，所述底图层为所述真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；

选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离所述用户最近且与所述选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，所述用户的位姿包括所述用户的位置和视角。

2.如权利要求1所述建筑物建模方法，其特征在于，所述根据所述目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值，包括：

利用共线条件方程并结合数字高程模型或数字地面模型，对所述目标建筑物的航空影像进行正射纠正，得到所述真数字正射影像的底图；

利用所述共线条件方程并通过对所述航空影像进行空三解算，得到所述目标建筑物顶面的拐点坐标，将所述目标建筑物顶面的拐点坐标作为所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值。

3.如权利要求1所述建筑物建模方法，其特征在于，所述根据所述目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值，包括：

利用共线条件方程并结合数字表面模型，对所述目标建筑物的航空影像进行正射纠正，得到正射影像；

对所述正射影像中所述目标建筑物遮挡区域进行自动检测、候选补偿影像可见性分析、最佳补偿影像自动确定、遮挡区域纹理补偿策略、补偿影像匀光色、绝对遮挡区域计算和真实纹理复原，生成所述真数字正射影像的底图；

利用所述共线条件方程并通过对所述航空影像进行空三解算，得到所述目标建筑物顶面的拐点坐标，将所述目标建筑物顶面的拐点坐标作为所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值。

4.如权利要求1所述建筑物建模方法，其特征在于，所述根据所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将所述目标建筑物的纹理影像与所述底图关联，包括：

将所述目标建筑物的纹理影像变换，得到变换后纹理影像，所述变换后纹理影像的比例尺与所述真数字正射影像的底图的比例尺的差值在预设范围之内；

根据所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将所述变换后纹理影像中目标建筑物底面拐点坐标与所述真数字正射影像的底图中同一拐点坐标贴合，得到关联后影像，每一幅所述关联后影像包括所述目标建筑物的侧面纹理、顶面纹理和贴合后的非目标建筑物底图。

5.如权利要求1所述建筑物建模方法，其特征在于，所述按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，包括：

将所述目标建筑物的纹理影像中分辨率最大的影像作为纹理影像金字塔的底层，并根据所述分辨率最大的影像的分辨率

和层间采样缩放比例M确定纹理影像金字塔各层分辨率

，所述层间采样缩放比例M由所述纹理影像金字塔的比例尺确定，所述L表示所述纹理影像金字塔的第L层；

按照所述纹理影像金字塔各层分辨率

，插入至所述纹理影像金字塔的相应层；

将所述真数字正射影像的底图中分辨率最大的底图作为底图影像金字塔的底层，并根据所述分辨率最大的底图的分辨率

和层间采样缩放比例N确定底图影像金字塔各层分辨率

，所述层间采样缩放比例N由所述底图影像金字塔的比例尺确定，所述J表示所述底图影像金字塔的第J层；

按照所述底图影像金字塔各层分辨率

，插入至所述底图影像金字塔的相应层。

6.如权利要求1所述建筑物建模方法，其特征在于，所述选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离所述用户最近且与所述选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，所述用户的位姿包括所述用户的位置和视角，包括：

获取所述用户的位置坐标

；

获取生成所述真数字正射影像的底图时摄像机的坐标

；

计算所述坐标

中距离所述用户的位置坐标

最近的坐标

；

选取与用户的位姿相应的比例尺；

以所述用户可见所述目标建筑物的视角，将摄像机在坐标

处拍摄且与所述选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示。

7.如权利要求6所述建筑物建模方法，其特征在于，若所有所述坐标

距离所述用户的位置坐标

相等，则以坐标

代替所述坐标

，所述坐标

为所述目标建筑物拐点坐标中距离所述用户的位置坐标

最近的坐标。

8.一种建筑物建模装置，其特征在于，所述装置包括：

获取模块，用于获取目标建筑物的航空影像；

提取模块，用于从所述目标建筑物的航空影像中提取所述目标建筑物的纹理影像和所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值，所述目标建筑物的纹理影像包含所述目标建筑物的侧面纹理信息和顶面纹理信息；

第一处理模块，用于根据所述目标建筑物的航空影像，结合数字微分纠正技术生成真数字正射影像的底图并得到所述目标建筑物底面拐点坐标的近似值；

关联模块，用于根据所述目标建筑物底面拐点坐标的初始值和近似值，将所述目标建筑物的纹理影像与所述底图关联；

第二处理模块，用于按照影像金字塔的比例尺，分别生成纹理影像层和底图层，所述纹理影像层为所述纹理影像中具有相应比例尺的影像层，所述底图层为所述真数字正射影像的底图中具有相应比例尺的图层；

显示模块，用于选取与用户的位姿相应的比例尺，将摄像机距离所述用户最近且与所述选取的比例尺相应的纹理影像层和底图层予以显示，所述用户的位姿包括所述用户的位置和视角。

9.一种设备，所述设备包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述方法的步骤。

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