CN114037799A - 一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统及其使用方法，其方法包括步骤：S1、通过无人机采集目标场景内的倾斜摄影数据；S2、对采集倾斜摄影数据进行预处理；S3、构建目标场景的虚拟三维模型；S4、建立虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型的映射关系；S5、验证虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型是否匹配；S6、如果匹配，则进入步骤S7；如果不匹配，则返回步骤S1中；S7、实时输出虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型。本发明通过虚拟三维模型验证模块，验证虚拟三维模型是否与映射的实景CIM城市信息模型相匹配；进而确保输出的虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型信息统一性。

Description

一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统及其使用方法

技术领域

本发明属于图像数据处理技术领域，具体来说，涉及一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统及其使用方法。

背景技术

目前，实景三维建模主要采用倾斜摄影技术。而既然要做到实景建模，我们当然希望模型效果尽可以反映真实世界，但是在以下面四个场景中，建模效果会有不同程度影响。1、反光面，无法反映物体真实纹理信息。例如水面、玻璃、大面积单一纹理面的建筑物；2、慢速运动的物体，例如十字路口的汽车。3、随风晃动的植被。无法匹配特征点或者匹配的特征点误差较大的场景，例如树木和灌木丛；4、镂空复杂的建筑物。例如护栏、基站、铁塔、高压线等。

对于1和2类型场景，无论怎么提高原始数据的质量，模型效果都不会改善，对于3和4类型场景，在实际作业中，可以通过提高模型分辨率来改善一定的模型效果，但是仍然很容易出现空洞和拉花，而且低效。现有主流无人机三维建模软件都是基于影像特征点提取和匹配。所以在现阶段中，这类问题是不可避免的。

除以上特殊场景外，在三维建模过程中，相对我们更加关注的是建筑物的建模效果，因为航飞作业参数的设置、航飞光影条件、数据采集设备、建模软件等相关问题。也很容易导致建筑物出现：重影、整体拉花、融化、光影严重斑驳、建筑错位、变形、建筑粘连等问题。

发明内容

针对现有主流无人机三维建模软件都是基于影像特征点提取和匹配，很容易出现空洞和拉花，而且低效的问题，本发明提供了一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统及其使用方法。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，包括：

倾斜摄影数据采集模块，用于目标场景内无人机定点采集倾斜摄影数据；

倾斜摄影数据预处理模块，用于对采集倾斜摄影数据进行删除、添加或者修改的预处理；

三维模型构建模块，根据目标场景内的预处理后的倾斜摄影数据，构建目标场景的虚拟三维模型；

虚拟和实景映射关系建立模块，根据构建目标场景的虚拟三维模型，对应实景CIM城市信息模型中找出虚拟三维模型的映射区域，建立虚拟与实景的映射关系；

虚拟三维模型验证模块，其用于验证虚拟三维模型是否与映射的实景CIM城市信息模型相匹配；

输出模块，输出虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型。

进一步地，所述倾斜摄影数据预处理模块中需要删除和添加的倾斜摄影数据包括反光面数据和慢速移动的物体；需要修改的倾斜摄影数据包括晃动不定的物体和镂空复杂的建筑物。

进一步地，需要添加的倾斜摄影数据通过三维模型构建模块的数据包中调取相应删除的倾斜摄影数据虚拟物体。

进一步地，在虚拟三维模型验证模块中，匹配，则将虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型传输至输出模块；不匹配，则找出虚拟三维模型差异处，对其虚拟三维模型差异处的倾斜摄影数据进行二次采集补录。

进一步地，对其虚拟三维模型差异处的二次采集补录的倾斜摄影数据需要重新进行预处理和三维模型的构建。

进一步地，还包括数据存储模块，其用于存储三维模型构建所需的基本物体模型数据，还用于给倾斜摄影数据预处理模块提供添加或者修改的虚拟物体。

一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影使用方法，包括步骤：

S1、通过无人机采集目标场景内的倾斜摄影数据；

S2、对采集倾斜摄影数据进行预处理；

S3、构建目标场景的虚拟三维模型；

S4、建立虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型的映射关系；

S5、验证虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型是否匹配；

S6、如果匹配，则进入步骤S7；如果不匹配，则返回步骤S1中；

S7、实时输出虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型。

进一步地，所述步骤S6中，无人机二次采集补录目标场景内的倾斜摄影数据时，针对虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型存在差异处的区域对应的采集正投影无人机进行采集。

本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

通过倾斜摄影数据预处理模块对采集倾斜摄影数据进行预处理，将建模前的倾斜摄影数据中会严重影响后期建模质量的倾斜摄影数据进行删除、添加或者修改。确保三维模型构建质量更佳。通过虚拟三维模型验证模块，验证虚拟三维模型是否与映射的实景CIM城市信息模型相匹配；进而确保输出的虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型信息统一性。

附图说明

图1为本发明一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统的流程图；

图2为本发明一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影使用方法的流程图。

图中标记说明：10-倾斜摄影数据采集模块，20-倾斜摄影数据预处理模块，30-三维模型构建模块，40-虚拟和实景映射关系建立模块，50-虚拟三维模型验证模块，60-输出模块。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

如图1所示，一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，包括：倾斜摄影数据采集模块10，用于目标场景内无人机定点采集倾斜摄影数据；多个无人机同时对目标场景多个视角进行拍摄，每个无人机上搭载五目倾斜相机对目标场景进行全域拍摄；每个无人机拍摄点的飞行路线也需要预先设定。确保后续拍摄出现问题时，单个无人机拍摄点和拍摄飞行路线可追溯性。

倾斜摄影数据预处理模块20，用于对采集倾斜摄影数据进行删除、添加或者修改的预处理；所述倾斜摄影数据预处理模块20中需要删除和添加的倾斜摄影数据包括反光面数据和慢速移动的物体；需要修改的倾斜摄影数据包括晃动不定的物体和镂空复杂的建筑物。需要添加的倾斜摄影数据通过三维模型构建模块30的数据包中调取相应删除的倾斜摄影数据虚拟物体。将无论怎么提高原始数据的质量，模型效果都不会改善的倾斜摄影数据进行删除，如：1、反光面数据，无法反映物体真实纹理信息，例如水面、玻璃、大面积单一纹理面的建筑物；2、慢速移动的物体，例如十字路口的汽车。然后在后续三维模型构建时，将三维模型构建模块30的数据包中调取相应删除的倾斜摄影数据虚拟物体。如拍摄的玻璃或者虚拟的汽车，用建模虚拟玻璃或者虚拟的汽车替换。同时，修改的方式可以采用上述添加方式将在实际作业中，可以通过提高模型分辨率来改善一定的模型效果，但是仍然很容易出现空洞和拉花，而且低效。可以通过人工或者二次补录的方式提高模型分辨率的倾斜摄影数据对其进行更迭。

三维模型构建模块30，根据目标场景内的预处理后的倾斜摄影数据，构建目标场景的虚拟三维模型；通过Smart3D/Street Factory进行自动三维模型建立。

虚拟和实景映射关系建立模块40，根据构建目标场景的虚拟三维模型，对应实景CIM城市信息模型中找出虚拟三维模型的映射区域，建立虚拟与实景的映射关系；在实景CIM城市信息模型中找到对应虚拟三维模型的映射区域，并建立相应的映射关系，便于后续虚拟三维模型验证。

虚拟三维模型验证模块50，其用于验证虚拟三维模型是否与映射的实景CIM城市信息模型相匹配；对生成的虚拟三维模型与实景进行比对，发现匹配不符合实景的区域，及时二次补录修改虚拟三维模型。直到虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型完全匹配为止。

输出模块60，输出虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型。

在虚拟三维模型验证模块50中，匹配，则将虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型传输至输出模块60；不匹配，则找出虚拟三维模型差异处，对其虚拟三维模型差异处的倾斜摄影数据进行二次采集补录。

对其虚拟三维模型差异处的二次采集补录的倾斜摄影数据需要重新进行预处理和三维模型的构建。新的三维模型图需要与原有的虚拟三维模型完成图形的凭借，才能实现新的虚拟三维模型的生成。

还包括数据存储模块，其用于存储三维模型构建所需的基本物体模型数据，还用于给倾斜摄影数据预处理模块20提供添加或者修改的虚拟物体。通过数据存储模块确保每个处理流程的数据可追朔性，便于倾斜摄影数据预处理模块20或者虚拟三维模型验证模块50对其所需数据的及时获取。

如图2所示，一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影使用方法，包括步骤：S1、通过无人机采集目标场景内的倾斜摄影数据；S2、对采集倾斜摄影数据进行预处理；

S3、构建目标场景的虚拟三维模型；S4、建立虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型的映射关系；S5、验证虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型是否匹配；S6、如果匹配，则进入步骤S7；如果不匹配，则返回步骤S1中；S7、实时输出虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型。

所述步骤S6中，无人机二次采集补录目标场景内的倾斜摄影数据时，针对虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型存在差异处的区域对应的采集正投影无人机进行采集。正投影无人机的倾斜摄影五目相机正对采集区域进行高清晰的数据二次采集。无人机的采集路线由初始采集路线确定，确保与初始采集路线一致性；进而保证采集点的位置一致性，减小二次拼接图片的图片不一致性的情况产生。

本发明相比现有技术，具有如下有益效果：

通过倾斜摄影数据预处理模块20对采集倾斜摄影数据进行预处理，将建模前的倾斜摄影数据中会严重影响后期建模质量的倾斜摄影数据进行删除、添加或者修改。确保三维模型构建质量更佳。通过虚拟三维模型验证模块50，验证虚拟三维模型是否与映射的实景CIM城市信息模型相匹配；进而确保输出的虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型信息统一性。

以上对本申请提供的一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统及其使用方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，其特征在于，包括：

倾斜摄影数据采集模块(10)，用于目标场景内无人机定点采集倾斜摄影数据；

倾斜摄影数据预处理模块(20)，用于对采集倾斜摄影数据进行删除、添加或者修改的预处理；

三维模型构建模块(30)，根据目标场景内的预处理后的倾斜摄影数据，构建目标场景的虚拟三维模型；

虚拟和实景映射关系建立模块(40)，根据构建目标场景的虚拟三维模型，对应实景CIM城市信息模型中找出虚拟三维模型的映射区域，建立虚拟与实景的映射关系；

虚拟三维模型验证模块(50)，其用于验证虚拟三维模型是否与映射的实景CIM城市信息模型相匹配；

输出模块(60)，输出虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型。

2.根据权利要求1所述的一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，其特征在于，所述倾斜摄影数据预处理模块(20)中需要删除和添加的倾斜摄影数据包括反光面数据和慢速移动的物体；需要修改的倾斜摄影数据包括晃动不定的物体和镂空复杂的建筑物。

3.根据权利要求2所述的一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，其特征在于，需要添加的倾斜摄影数据通过三维模型构建模块(30)的数据包中调取相应删除的倾斜摄影数据虚拟物体。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，其特征在于，在虚拟三维模型验证模块(50)中，匹配，则将虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型传输至输出模块(60)；不匹配，则找出虚拟三维模型差异处，对其虚拟三维模型差异处的倾斜摄影数据进行二次采集补录。

5.根据权利要求4所述的一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，其特征在于，对其虚拟三维模型差异处的二次采集补录的倾斜摄影数据需要重新进行预处理和三维模型的构建。

6.根据权利要求5所述的一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影系统，其特征在于，还包括数据存储模块，其用于存储三维模型构建所需的基本物体模型数据，还用于给倾斜摄影数据预处理模块(20)提供添加或者修改的虚拟物体。

7.一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影使用方法，其特征在于，包括步骤：

S1、通过无人机采集目标场景内的倾斜摄影数据；

S2、对采集倾斜摄影数据进行预处理；

S3、构建目标场景的虚拟三维模型；

S4、建立虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型的映射关系；

S5、验证虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型是否匹配；

S6、如果匹配，则进入步骤S7；如果不匹配，则返回步骤S1中；

S7、实时输出虚拟三维模型和实景CIM城市信息模型。

8.根据权利要求7所述的一种倾斜摄影模型实景自动建模用投影使用方法，其特征在于，所述步骤S6中，无人机二次采集补录目标场景内的倾斜摄影数据时，针对虚拟三维模型与实景CIM城市信息模型存在差异处的区域对应的采集正投影无人机进行采集。

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