CN113284239A - 一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法及装置，所述方法包括：获取卫星图像；根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像，所述轮廓图像包括地形图像和建筑图像；从所述轮廓图像中提取若干个图像特征；基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市模型。本发明可以对卫星图像进行图像分类，然后提取图像中的特征，最后基于图像特征生成对应的城市模型，整个过程处理的数据量小，可以降低模型的制作难度，缩短制作时间，提高制作效率，同时基于特征信息进行模型制作，可以提高模型精度，增加模型的展示效果。

Description

一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法及装置
技术领域
本发明涉及智慧城市技术领域，尤其涉及一种关于智慧城市的电子沙盘制 作方法及装置。
背景技术
电子沙盘具体指根据地形图、航空相片或实地地形，按照一定比例进行电 子模型制作，近年来已经应用于多种领域，如城市规划、楼盘展示、景区介绍 等。
目前常用的制作方式是采集展示目标(例如工程建筑或机件设备)的轮廓 信息和外观信息，以轮廓信息和外观信息为建立展示目标的虚拟模型(2D或3D 的模型)，最后将虚拟模型至电子沙盘中完全制作。
但目前常用的制作方式有如下技术问题，由于对于不同的展示目标需要采 集不同容量的数据，若展示目标较大，采集数据的工作量也随之增加，使用的 时间也增长，而且当需要进行大规模或区域广的电子沙盘时，不但制作模型困 难，而且制作模型的数量多，进一步增加制作时长，降低制作效率。
发明内容
本发明提出一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法及装置，所述方法可以 通过卫星进行城市数据和地图数据的采集，并利用城市数据和地图数据进行模 型制作，大大缩短制作时间，提高制作效率和精度。
本发明实施例的第一方面提供了一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法， 所述方法包括：
获取卫星图像；
根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像，所述轮廓图像包括 地形图像和建筑图像；
从所述轮廓图像中提取若干个图像特征；
基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市模型。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据预设的轮廓特征从所述卫 星图像中截取轮廓图像，包括：
根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息；
采用所述经度信息和纬度信息确定展示区域；
按照所述展示区域从所述卫星图像中截取轮廓图像。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述预设的轮廓特征为轮廓框架；
所述根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息，包括：
将所述轮廓框架添加至所述卫星图像中，并分别获取所述轮廓框架在所述 卫星图像中的若干个顶点坐标；
分别以每个所述顶点坐标为中心，查找在预设第一距离为半径范围内的移 动车辆，得到若干架移动车辆；
分别与每架所述移动车辆建立通信连接，并采集每架所述移动车辆的车辆 坐标；
计算每个所述顶点坐标与对应的所述车辆坐标的坐标距离；
当所述坐标距离小于预设的第二距离时，采用所述顶点坐标确定经度信息 和纬度信息，其中，预设的第一距离大于预设的第二距离。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述从所述轮廓图像中提取若干个 图像特征，包括：
采用预设的图像分类算法对所述轮廓图像进行图像分类，得到若干张分类 图像；
分别提取每张所述分类图像的图像特征，得到若干个图像特征。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述若干个图像特征制作 并展示成电子沙盘的城市模型，包括：
获取缩放比例，基于所述缩放比例拼接所述若干个图像特征得到城市轮廓；
以所述城市轮廓为模板构建城市模型，并将所述城市模型添加至电子沙盘 中，以供电子沙盘显示所述城市模型。
在第一方面的一种可能的实现方式中，所述获取卫星图像，包括：
获取通过车辆搭载相机采集的车载图像，以及获取通过无人机搭载相机采 集的机载图像；
从所述车载图像和所述机载图像提取包含相同对象的相同图像，并确定相 同对象对应的三维位置；
采用所述三维位置和所述相同图像进行三维构图得到卫星图像。
本发明实施例的第二方面提供了一种关于智慧城市的电子沙盘制作装置， 所述装置包括：
获取模块，用于获取卫星图像；
截取模块，用于根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像，所 述轮廓图像包括地形图像和建筑图像；
提取模块，用于从所述轮廓图像中提取若干个图像特征；
制作模块，用于基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市模 型。
在第二方面的一种可能的实现方式中，所述截取模块还用于：
根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息；
采用所述经度信息和纬度信息确定展示区域；
按照所述展示区域从所述卫星图像中截取轮廓图像。
相比于现有技术，本发明实施例提供的关于智慧城市的电子沙盘制作方法 及装置，其有益效果在于：本发明可以对卫星图像进行图像分类，然后提取图 像中的特征，最后基于图像特征生成对应的城市模型，整个过程处理的数据量 小，可以降低模型的制作难度，缩短制作时间，提高制作效率，同时基于特征 信息进行模型制作，可以提高模型精度，增加模型的展示效果。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法的流 程示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种关于智慧城市的电子沙盘制作装置的结 构示意图。
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作出创造 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。
目前常用的制作方式有如下技术问题，由于对于不同的展示目标需要采集 不同容量的数据，若展示目标较大，采集数据的工作量也随之增加，使用的时 间也增长，而且当需要进行大规模或区域广的电子沙盘时，不但制作模型困难， 而且制作模型的数量多，进一步增加制作时长，降低制作效率。
为了解决上述问题，下面将通过以下具体的实施例对本申请实施例提供的 一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法进行详细介绍和说明。
参照图1，示出了本发明一实施例提供的一种关于智慧城市的电子沙盘制作 方法的流程示意图。
其中，作为示例的，所述关于智慧城市的电子沙盘制作方法，可以包括：
S11、获取卫星图像。
在本实施例中，该卫星图像可以地图，可以从卫星中获取，也可以从移动 车辆中获取，也可以是用户上传得到。
为了能准确构建或获取卫星图像，其中，作为示例的，步骤S11可以包括以 下子步骤：
子步骤S111、获取通过车辆搭载相机采集的车载图像，以及获取通过无人 机搭载相机采集的机载图像。
在具体实现中，可以通过车载中间层与车载硬件层交互，例如通过车载中 间层得到车载硬件层各设备采集的原始数据，例如通过车载图像感知器件获取 车载图像。同理，也可以通过无人机搭载图像感知器件获取机载图像。
为了提高图像获取的可靠性和精度，无人机上和车辆上可以搭载多个图像 感知器件。
子步骤S112、从所述车载图像和所述机载图像提取包含相同对象的相同图 像，并确定相同对象对应的三维位置。
在具体实现中，车辆和无人机可以从相同的方向不同的角度进行图像拍摄。 例如，车辆可以在东向西的方向上，从下向上进行仰视拍摄楼宇；同理，无人 机也可以在东向西的方向上，从上向下进行俯视拍摄楼宇。
在拍摄过后，可以将两张图像进行叠加，然后筛选得到相同图像，并去除 不相同的图像。
在拍摄时，车辆和无人机均记录拍摄物体的三个不同方向的坐标，得到三 维位置。
为了准确构建卫星图像，可以分别采集每一维度或方向的图像。
子步骤S113、采用所述三维位置和所述相同图像进行三维构图得到卫星图 像。
具体地，可以将该拍摄对象的每个方向或维度的图像进行合并，得到该拍 摄对象在这个三维位置的三维图像，然后将每个三维图像进行拼接，得到拼接 地图，最后对拼接地图进行三维构图，得到卫星图像。
本发明的三维地图可以对通过无人机获取的测量数据和通过车辆获取的测 量数据进行融合处理，实现快速准确地三维地图构建，同时，基于无人机和车 辆获取拍摄东西的图像，可以获得更精确的观测对象的图像特征点，有助于提 升三维测图精度和稳定性。
另外，在构图时可以对车辆或无人机采集的其它数据(例如，车载卫星导 航定位数据、车载辅助定位数据、无人机的卫星导航定位数据、机载惯性测量 装置获取的无人机角速度和无人机加速度、机载地磁传感器获取的无人机的运 行方向、机载气压计获取的无人机所处海拔高度信息等)进行综合分析和处理， 可以得到观测对象的精确的三维位置，从而根据观测对象的精确的三维位置， 快速准确的构建对应的三维地图。
S12、根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像，所述轮廓图像 包括地形图像和建筑图像。
在本实施例中，可以从卫星图像中截取地形图像和建筑图像，其中建筑图 像可以包括各种基建建筑，例如，楼，街道等。由于需要制作的模型是一定大 小的城市模型，若全部卫星地图均截取，会浪费时间，可以以预设的轮廓特征 进行相应的图像截取。具体地，预设的轮廓特征为用户的截取条件，例如，截 取的区域大小，截取的位置坐标或截取的目标对象等等。
由于制作的城市为城市模型，每个城市是坐落具体的区域中，为了可以准 确截取制作该城市模型所需的图像数据，作为示例的，步骤S12可以包括以下子 步骤：
子步骤S121、根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息。
在确定轮廓图像后，可以确定经度信息和纬度信息，可以基于经度信息和 纬度信息确定城市的区域。
其中，经度信息可以是所要制作的城市模型覆盖的经度范围，纬度信息可 以是所要制作的城市模型覆盖的纬度范围。
在本实施例中，所述预设的轮廓特征为轮廓框架。具体地，该轮廓框架为 模型的框架，框架的大小、比例或长宽高等信息可以根据实际需要进行调整。 轮廓框架可以是方形、三角形、多边形或不规则图形，例如，可以是如城市面 积相匹配的图形。
为了能准确确定轮廓框架对应的城市的经纬度信息，其中，作为示例的， 子步骤S121可以包括以下子步骤：
子步骤S1211、将所述轮廓框架添加至所述卫星图像中，并分别获取所述轮 廓框架在所述卫星图像中的若干个顶点坐标。
具体地，可以轮廓框架添加在卫星图像中，让轮廓框架与卫星图像重叠。 由于轮廓框架是各种不同的图形，该图形可以包含多个不同的顶点，可以在轮 廓框架与卫星图像重叠后，分别查找轮廓框架的若干个顶点，并确定每个顶点 在卫星图像中对应的坐标，得到若干个顶点坐标。
子步骤S1212、分别以每个所述顶点坐标为中心，查找在预设第一距离为半 径范围内的移动车辆，得到若干架移动车辆。
在确定顶点坐标后，为了能确定每个顶点坐标是否准确，可以以该顶点坐 标为中心，以预设第一距离为半径划分一个查找范围，每个顶点坐标对应一个 查找范围。
在确定查找区域后，可以在查找范围内查找任意一车辆，得到顶点坐标对 应的移动车辆。
具体地，该移动车辆可以是与卫星建立连接的车辆，可以通过卫星与该车 辆建立连接，确定该移动车辆。
子步骤S1213、分别与每架所述移动车辆建立通信连接，并采集每架所述移 动车辆的车辆坐标。
在确定移动车辆后，可以分别与每一架移动车辆建立连接，并且获取该移 动车辆的车辆坐标，该车辆坐标也可以是车辆的经纬度信息。
子步骤S1214、计算每个所述顶点坐标与对应的所述车辆坐标的坐标距离。
子步骤S1215、当所述坐标距离小于预设的第二距离时，采用所述顶点坐标 确定经度信息和纬度信息，其中，预设的第一距离大于预设的第二距离。
然后计算顶点坐标与车辆坐标的坐标距离，得到该车辆与顶点坐标之间的 距离。
最后，可以判断车辆与顶点坐标之间的距离是否小于预设的第二距离，若 是，则说明查找的顶点坐标与车辆坐标的误差小，顶点坐标相对来说准确，可 以代表轮廓框架的顶点坐标，可以基于顶点坐标分别确定该顶点的经度信息和 纬度信息。
子步骤S122、采用所述经度信息和纬度信息确定展示区域。
子步骤S123、按照所述展示区域从所述卫星图像中截取轮廓图像。
在分别采集每个顶点坐标的经度信息和纬度信息后，可以采用经度信息和 纬度信息可以确定从卫星图像截取的区域。
最后可以根据展示区域，从卫星图像中截取轮廓图像。
S13、从所述轮廓图像中提取若干个图像特征。
在本实施例中，在得到轮廓图像后，可以对轮廓图像进行识别和分类，然 后根据分类结果从图像中进行特征提取，得到若干个图像特征。
提取图像特征，可以基于图像特征进行模型制作，从而可以缩短模型制作 的时间，提高制作效率。
其中，作为示例的，步骤S13可以包括以下子步骤：
子步骤S131、采用预设的图像分类算法对所述轮廓图像进行图像分类，得 到若干张分类图像。
在具体实现中，可以采用KNN、SVM、BPNN、CNN和迁移学习等算法进 行图像分类。
具体地，每一种类别可以对应若干张分类图像。例如，桥道类别可以对应 多张桥道图像，楼宇类别可以对应多张写字楼或教学楼或行政楼的图像，山类 别可以对应多张山的图像。
子步骤S132、分别提取每张所述分类图像的图像特征，得到若干个图像特 征。
在得到多张分类图像后，可以分别提取每张分类图像对应的特征信息，得 到若干个图像特征。
在一可选的实施例中，该特征信息可以是尺寸、大小或高度等信息；也可 以是状态或属性等信息；也可以是图像的轮廓信息等等。
例如，桥道图像的特征信息可以桥长、桥宽、桥高等信息，又例如，湖泊 图像的特征信息可以是湖水颜色或波浪流动的快慢信息等。
S14、基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市模型。
在本实施例中，可以采用每一张分类图像对应的一个或多个图像特征制作 成该图像特征对应的模型，并对每个模型进行编号分类，最后拼接成一个整体 的城市模型。
为了让城市模型与实际更加贴合，从而提高展示效果，其中，作为示例的， 步骤S14可以包括以下子步骤：
子步骤S141、获取缩放比例，基于所述缩放比例拼接所述若干个图像特征 得到城市轮廓。
具体地，缩放比例可以根据实际需要进行调整。
可以分别制作每一张分类图像对应的模型，然后基于缩放比例进行模型缩 放；接着将每个模型进行拼接，生成城市轮廓。
为了方便拼接，在划分分类图像时，可以将分类图像进行编号，生成模型 时也可以根据分类图像的编号对模型进行二次编号，最后根据模型的编号进行 模型拼接，生成城市轮廓。
子步骤S142、以所述城市轮廓为模板构建城市模型，并将所述城市模型添 加至电子沙盘中，以供电子沙盘显示所述城市模型。
为提高城市模型的展示效果，可以在生成城市轮廓后添加相应的装饰图案 或剪影图像，从而构建生成城市模型。
最后将城市模型添加至电子沙盘中，让电子沙盘可以展示或显示城市模型。
在本实施例中，本发明实施例提供了一种关于智慧城市的电子沙盘制作方 法，其有益效果在于：本发明可以对卫星图像进行图像分类，然后提取图像中 的特征，最后基于图像特征生成对应的城市模型，整个过程处理的数据量小， 可以降低模型的制作难度，缩短制作时间，提高制作效率，同时基于特征信息 进行模型制作，可以提高模型精度，增加模型的展示效果。
本发明实施例还提供了一种关于智慧城市的电子沙盘制作装置，参见图2， 示出了本发明一实施例提供的一种关于智慧城市的电子沙盘制作装置的结构示 意图。
其中，作为示例的，所述关于智慧城市的电子沙盘制作装置可以包括：
获取模块201，用于获取卫星图像；
截取模块202，用于根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像， 所述轮廓图像包括地形图像和建筑图像；
提取模块203，用于从所述轮廓图像中提取若干个图像特征；
制作模块204，用于基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市 模型。
进一步的，所述截取模块还用于：
根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息；
采用所述经度信息和纬度信息确定展示区域；
按照所述展示区域从所述卫星图像中截取轮廓图像。
进一步的，所述预设的轮廓特征为轮廓框架；
所述截取模块还用于：
将所述轮廓框架添加至所述卫星图像中，并分别获取所述轮廓框架在所述 卫星图像中的若干个顶点坐标；
分别以每个所述顶点坐标为中心，查找在预设第一距离为半径范围内的移 动车辆，得到若干架移动车辆；
分别与每架所述移动车辆建立通信连接，并采集每架所述移动车辆的车辆 坐标；
计算每个所述顶点坐标与对应的所述车辆坐标的坐标距离；
当所述坐标距离小于预设的第二距离时，采用所述顶点坐标确定经度信息 和纬度信息，其中，预设的第一距离大于预设的第二距离。
进一步的，所述提取模块还用于：
采用预设的图像分类算法对所述轮廓图像进行图像分类，得到若干张分类 图像；
分别提取每张所述分类图像的图像特征，得到若干个图像特征。
进一步的，所述制作模块还用于：
获取缩放比例，基于所述缩放比例拼接所述若干个图像特征得到城市轮廓；
以所述城市轮廓为模板构建城市模型，并将所述城市模型添加至电子沙盘 中，以供电子沙盘显示所述城市模型。
进一步的，所述获取模块还用于：
获取通过车辆搭载相机采集的车载图像，以及获取通过无人机搭载相机采 集的机载图像；
从所述车载图像和所述机载图像提取包含相同对象的相同图像，并确定相 同对象对应的三维位置；
采用所述三维位置和所述相同图像进行三维构图得到卫星图像。
进一步的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器 及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程 序时实现如上述实施例所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法。
进一步的，本申请实施例还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可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机 执行如上述实施例所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这 些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种关于智慧城市的电子沙盘制作方法，其特征在于，所述方法包括：
获取卫星图像；
根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像，所述轮廓图像包括地形图像和建筑图像；
从所述轮廓图像中提取若干个图像特征；
基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市模型。
2.根据权利要求1所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法，其特征在于，所述根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像，包括：
根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息；
采用所述经度信息和纬度信息确定展示区域；
按照所述展示区域从所述卫星图像中截取轮廓图像。
3.根据权利要求2所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法，其特征在于，所述预设的轮廓特征为轮廓框架；
所述根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息，包括：
将所述轮廓框架添加至所述卫星图像中，并分别获取所述轮廓框架在所述卫星图像中的若干个顶点坐标；
分别以每个所述顶点坐标为中心，查找在预设第一距离为半径范围内的移动车辆，得到若干架移动车辆；
分别与每架所述移动车辆建立通信连接，并采集每架所述移动车辆的车辆坐标；
计算每个所述顶点坐标与对应的所述车辆坐标的坐标距离；
当所述坐标距离小于预设的第二距离时，采用所述顶点坐标确定经度信息和纬度信息，其中，预设的第一距离大于预设的第二距离。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法，其特征在于，所述从所述轮廓图像中提取若干个图像特征，包括：
采用预设的图像分类算法对所述轮廓图像进行图像分类，得到若干张分类图像；
分别提取每张所述分类图像的图像特征，得到若干个图像特征。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法，其特征在于，所述基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市模型，包括：
获取缩放比例，基于所述缩放比例拼接所述若干个图像特征得到城市轮廓；
以所述城市轮廓为模板构建城市模型，并将所述城市模型添加至电子沙盘中，以供电子沙盘显示所述城市模型。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法，其特征在于，所述获取卫星图像，包括：
获取通过车辆搭载相机采集的车载图像，以及获取通过无人机搭载相机采集的机载图像；
从所述车载图像和所述机载图像提取包含相同对象的相同图像，并确定相同对象对应的三维位置；
采用所述三维位置和所述相同图像进行三维构图得到卫星图像。
7.一种关于智慧城市的电子沙盘制作装置，其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于获取卫星图像；
截取模块，用于根据预设的轮廓特征从所述卫星图像中截取轮廓图像，所述轮廓图像包括地形图像和建筑图像；
提取模块，用于从所述轮廓图像中提取若干个图像特征；
制作模块，用于基于所述若干个图像特征制作并展示成电子沙盘的城市模型。
8.根据权利要求7所述的关于智慧城市的电子沙盘制作装置，其特征在于，所述截取模块还用于：
根据预定的轮廓特征分别确定经度信息和纬度信息；
采用所述经度信息和纬度信息确定展示区域；
按照所述展示区域从所述卫星图像中截取轮廓图像。
9.一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现如权利要求1-6任意一项所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法。
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可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1-6任意一项所述的关于智慧城市的电子沙盘制作方法。
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