CN116309269A - 一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法 - Google Patents

一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法。所述方法利用遥感图像根据事件处理器来获取事件类型、追踪鼠标屏幕位置、转换交点坐标空间以及设置着色器变量。所述方法能够实现任意方向任意角度的遥感影像卷帘对比分析，可以满足对遥感影像信息的挖掘式获取，达到获取更高价值的影像信息的目的。

Description

一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法
技术领域
本发明属于遥感影像应用技术领域，特别是涉及一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法。
背景技术
高分辨率遥感卫星影像具有探测范围广、采集数据快、信息含量大并且综合性强等优点，被广泛应用于农业、林业、地质、海洋、气象、军事等领域，具有重大的经济及军事价值。同时，遥感信息具有多时相性。多时相通常指一组遥感影像在时间序列上具有的特征。遥感卫星支持周期性地重复性地对同一地域进行观测。通过分析同一地域不同时相的遥感影像，可以发现并动态跟踪目标信息的变化，这一特性在监视自然灾害、环境资源以及战场态势分析中有广泛应用。
影像卷帘对比分析技术是不同时相遥感影像在进行对比分析时的常用手段。在进行卷帘对比时，卷帘的一侧显示上层影像，另一侧显示下层影像，这种影像间的直接对比可以更加直观地展示出影像中存在的时空数据差异。在传统的二维卷帘技术中，受限于卷帘和影像的方向，影像的对比方式只有左右水平对比和上下垂直对比，无法进行更多角度的更深层次的对比分析，这就限制了遥感影像对比分析时的信息获取能力，例如，这可能造成某些细节被忽略，或某些较为隐蔽的信息被遗漏。由此，更灵活的更多角度的卷帘对比分析技术需求迫切。
发明内容
本发明目的是为了解决现有技术中的问题，提出了一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明提出一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法，所述对比分析方法具体为：
(1)根据需求，在三维地球上加载待对比的高分辨率遥感影像；
(2)选择一张高分辨率遥感影像，打开三维卷帘开关；
(3)设计并生成事件处理器；
(4)旋转三维地球，得到影像的不同展示方向，选定需要的影像方向；
(5)按住鼠标左键并拖拽鼠标，利用事件处理器追踪鼠标的屏幕位置，记为Pmou；
(6)设置卷帘方向集合fromTos＝{l2r,r2l,u2d,d2u}，其中l2r表示卷帘方向从左到右，r2l表示卷帘方向从右到左，u2d表示卷帘方向从上到下，d2u表示卷帘方向从下到上；
(7)为卷帘分配方向d；
(8)计算Pmou与三维地球的交点，得到交点的世界坐标，记为Pworld；
(9)将Pworld转换到观察空间坐标系，记为Pview＝Pworld*ViewMatrix；
(10)记Pview的x方向分量为viewx，y方向分量为viewy；
(11)在LOCATION_VERTEX_VIEW空间中自定义顶点着色器vertSoure；
(12)在FRAGMENT空间中自定义片元着色器fragSourse；
(13)释放鼠标；
(14)根据卷帘方向设置着色器uniform_x或uniform_y的值；
(15)根据需求再次旋转三维地球，获取不同的影像方向，重复步骤(4)至(14)，即可从不同的方向进行卷帘对比；
(16)关闭三维卷帘开关。
进一步地，如果Pmou位于屏幕左侧1/4，则令d＝l2r；如果Pmou位于屏幕右侧1/4，则令d＝r2l；如果Pmou位于屏幕除左右侧四分之一之外的上方1/2，则令d＝u2d；如果Pmou位于屏幕除左右侧四分之一之外的下方1/2，则令d＝d2u。
进一步地，在vertSoure中根据viewx、viewy和d分别设置uniform_x、uniform_y和uniform_d的值。
进一步地，在vertSoure中设置标识sign，类型为outint，默认值为1；out关键字让sign传递到FRAGMENT空间中，从而将顶点空间中的信息传递到片元空间中。
进一步地，在vertSoure中根据uniform_d、uniform_x或uniform_d、uniform_y更改sign值，即根据顶点坐标是否小于卷帘对比时的鼠标位置来确定sign值为1还是0，并将此信息传递到FRAGMENT空间。
进一步地，在fragSourse中设置标识sign，类型为inint，用来接收顶点空间中的sign值。
进一步地，在fragSourse中根据sign设置影像图层color的alpha值，控制图层透明度的位置，实现卷帘。
进一步地，若卷帘方向为l2r，设置uniform_x值为-6400000.0；若卷帘方向为r2l，设置uniform_x值为6400000.0；若卷帘方向为u2d，设置uniform_y值为6400000.0；若卷帘方向为d2u，设置uniform_y值为-6400000.0，释放卷帘。
本发明提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法的步骤。
本发明提出一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法的步骤。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的适用于高分辨率遥感卫星影像的基于osgEarth开源引擎的三维卷帘对比分析方法能够实现任意方向任意角度的遥感影像卷帘对比分析，可以满足对遥感影像信息的挖掘式获取，达到获取更高价值的影像信息的目的。
附图说明
图1是本发明所述适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法的流程图。
图2是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且未调整影像位置的横向对比结果图；
图3是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且未调整影像位置的纵向对比结果图；
图4是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且将影像左旋60度的横向对比结果图；
图5是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且将影像左旋60度的纵向对比结果图；
图6是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且将视口向上倾斜45度的横向对比结果图；
图7是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且将视口向上倾斜45度的纵向对比结果图；
图8是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且将视口缩小后的横向对比结果图；
图9是使用本发明所述方法进行三维卷帘，并且将视口缩小后的纵向对比结果图；
图10是本发明的一种使用场景，在三维地球上进行影像卷帘对比的结果图。
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。
结合图1-图10，本发明提出一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法，所述对比分析方法具体为：
步骤(1)、依据对比分析的需求，在三维地球上加载待对比的高分辨率遥感影像；遥感影像支持一次加载一张或者多张，本实施案例加载两张影像；
步骤(2)、选择一张高分辨率遥感影像，打开三维卷帘开关；每张影像都支持打开三维卷帘开关，打开开关后，该影像被视为上层被卷帘影像，并利用鼠标拖动来控制该影像的显示范围；
步骤(3)、设计并生成事件处理器；该事件处理器用来获取事件类型、追踪鼠标屏幕位置、转换交点坐标空间以及设置着色器变量等等；
步骤(4)、旋转三维地球，得到影像的不同展示方向，选定需要的影像方向；
步骤(5)、按住鼠标左键并拖拽鼠标，利用事件处理器追踪鼠标的屏幕位置，记为Pmou；
步骤(6)、设置卷帘方向集合fromTos＝{l2r,r2l,u2d,d2u}，其中l2r表示卷帘方向从左到右，r2l表示卷帘方向从右到左，u2d表示卷帘方向从上到下，d2u表示卷帘方向从下到上；
步骤(7)、为卷帘分配方向d；如果Pmou位于屏幕左侧1/4，则令d＝l2r；如果Pmou位于屏幕右侧1/4，则令d＝r2l；如果Pmou位于屏幕除左右侧四分之一之外的上方1/2，则令d＝u2d；如果Pmou位于屏幕除左右侧四分之一之外的下方1/2，则令d＝d2u。
步骤(8)、计算Pmou与三维地球的交点，得到交点的世界坐标，记为Pworld；
步骤(9)、将Pworld转换到观察空间坐标系，记为Pview＝Pworld*viewMatrix；
步骤(10)、记Pview的x方向分量为viewx，y方向分量为viewy；
步骤(11)、在LOCATION_VERTEX_VIEW空间中自定义顶点着色器vertSoure；
i.在vertSoure中根据viewx、viewy和d分别设置uniform_x、uniform_y和uniform_d的值。
ii.在vertSoure中设置标识sign，类型为outint，默认值为1；out关键字让sign传递到FRAGMENT空间中，从而将顶点空间中的信息传递到片元空间中。
iii.在vertSoure中根据uniform_d、uniform_x或uniform_d、uniform_y更改sign值，即根据顶点坐标是否小于卷帘对比时的鼠标位置来确定sign值为1还是0，并将此信息传递到FRAGMENT空间。具体地说，如果uniform_d的值为l2r且空间点坐标的x分量小于uniform_x，则令sign＝0；如果uniform_d的值为r2l且空间点坐标的x分量大于uniform_x，则令sign＝0；如果uniform_d的值为u2d且空间点坐标的y分量大于uniform_y，则令sign＝0；如果uniform_d的值为d2u且空间点坐标的y分量小于uniform_y，则令sign＝0；
步骤(12)、在FRAGMENT空间中自定义片元着色器fragSourse；
i.在fragSourse中设置标识sign，类型为inint，用来接收顶点空间中的sign值。
ii.在fragSourse中根据sign设置影像图层color的alpha值，如果sign值为0，则令alpha＝0.0，否则不修改alpha值；控制图层透明度的位置，实现卷帘。
步骤(13)、释放鼠标；
步骤(14)、释放卷帘；根据卷帘方向设置着色器uniform_x或uniform_y的值；若卷帘方向为l2r，设置uniform_x值为-6400000.0；若卷帘方向为r2l，设置uniform_x值为6400000.0；若卷帘方向为u2d，设置uniform_y值为6400000.0；若卷帘方向为d2u，设置uniform_y值为-6400000.0。
步骤(15)、根据需求再次旋转三维地球，获取不同的影像方向，重复步骤(4)至(14)，即可从不同的方向进行卷帘对比；
步骤(16)、关闭三维卷帘开关，结束卷帘。
本发明提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法的步骤。
本发明提出一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法的步骤。
本申请实施例中的存储器可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(read only memory，ROM)、可编程只读存储器(programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(erasablePROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(electrically EPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(random access memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(synchronousDRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(double data rate SDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(direct rambusRAM，DR RAM)。应注意，本发明描述的方法的存储器旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，高密度数字视频光盘(digital video disc，DVD))、或者半导体介质(例如，固态硬盘(solid state disc，SSD))等。
在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。为避免重复，这里不再详细描述。
应注意，本申请实施例中的处理器可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法实施例的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(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。可以实现或者执行本申请实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。结合本申请实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
以上对本发明所提出的一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种适用于高分辨率遥感影像的三维卷帘对比分析方法，其特征在于，所述对比分析方法具体为：
(1)根据需求，在三维地球上加载待对比的高分辨率遥感影像；
(2)选择一张高分辨率遥感影像，打开三维卷帘开关；
(3)设计并生成事件处理器；
(4)旋转三维地球，得到影像的不同展示方向，选定需要的影像方向；
(5)按住鼠标左键并拖拽鼠标，利用事件处理器追踪鼠标的屏幕位置，记为Pmou；
(6)设置卷帘方向集合fromTos＝{l2r,r2l,u2d,d2u}，其中l2r表示卷帘方向从左到右，r2l表示卷帘方向从右到左，u2d表示卷帘方向从上到下，d2u表示卷帘方向从下到上；
(7)为卷帘分配方向d；
(8)计算Pmou与三维地球的交点，得到交点的世界坐标，记为Pworld；
(9)将Pworld转换到观察空间坐标系，记为Pview＝PWorld*ViewMatrix；
(10)记Pview的x方向分量为viewx，y方向分量为viewy；
(11)在LOCATION_VERTEX_VIEW空间中自定义顶点着色器vertSoure；
(12)在FRAGMENT空间中自定义片元着色器fragSourse；
(13)释放鼠标；
(14)根据卷帘方向设置着色器uniform_x或uniform_y的值；
(15)根据需求再次旋转三维地球，获取不同的影像方向，重复步骤(4)至(14)，即可从不同的方向进行卷帘对比；
(16)关闭三维卷帘开关。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果Pmou位于屏幕左侧1/4，则令d＝l2r；如果Pmou位于屏幕右侧1/4，则令d＝r2l；如果Pmou位于屏幕除左右侧四分之一之外的上方1/2，则令d＝u2d；如果Pmou位于屏幕除左右侧四分之一之外的下方1/2，则令d＝d2u。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在vertSoure中根据viewx、viewy和d分别设置uniform_x、uniform_y和uniform_d的值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在vertSoure中设置标识sign，类型为outint，默认值为1；out关键字让sign传递到FRAGMENT空间中，从而将顶点空间中的信息传递到片元空间中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在vertSoure中根据uniform_d、uniform_x或uniform_d、uniform_y更改sign值，即根据顶点坐标是否小于卷帘对比时的鼠标位置来确定sign值为1还是0，并将此信息传递到FRAGMENT空间。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在fragSourse中设置标识sign，类型为inint，用来接收顶点空间中的sign值。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在fragSourse中根据sign设置影像图层color的alpha值，控制图层透明度的位置，实现卷帘。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，若卷帘方向为l2r，设置uniform_x值为-6400000.0；若卷帘方向为r2l，设置uniform_x值为6400000.0；若卷帘方向为u2d，设置uniform_y值为6400000.0；若卷帘方向为d2u，设置uniform_y值为-6400000.0，释放卷帘。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-8任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求1-8任一项所述方法的步骤。
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