CN117115305A - Cad数据与正射影像匹配叠加方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种CAD数据与正射影像匹配叠加方法，使用Python编程语言，通过PIL库获取正射影像的影像文件高度和宽度信息，从坐标文件中获取正射影像文件X/Y方向的分辨率及左上角像素坐标，然后在Python中通过公式计算得出正射影像插入到CAD中所需要的参数，包括插入点坐标和缩放比例，从而实现CAD数据与正射影像匹配叠加，本发明通过程序获得正射影像的影像文件的自身属性，自动计算出影像文件插入CAD中所需要的参数，并使之与CAD中相应的矢量数据匹配叠加到一起，大幅提高规划设计人员工作效率的同时也提高了精度，精度可以达到像素级；本发明方法工作原理科学透明，脱离了第三方插件，不受第三方插件限制，能支持各种格式的影像文件，不受影像格式的限制。
Description
技术领域
本发明涉及测量技术领域，尤其是涉及CAD数据与正射影像匹配叠加方法。
背景技术
随着航空摄影测量与遥感技术的发展以及航摄仪的完善，数字正射影像(英文简称：DOM)制作方法日趋成熟，数字正射影像具有位置精度高、分辨率高、影像逼真、色彩分明等特点，正逐渐被各个行业和部门使用，在很多领域应用日益广泛频繁，目前ArcGIS、Supermap、Mapgis等各类地理信息软件都自带了加载DOM功能，而作为现今各行各业最普及最广泛使用的CAD软件却没有自动识别插入数字正射影像的功能。
为解决CAD软件对数字正射影像数据的引用问题，现有两种技术方案：一种较为传统的方案主要步骤是，先在数字正射影像图上确定一段已知长度的线段作为参照，然后在CAD中插入数字正射影像图，根据数字正射影像图上的参照线段长度在CAD中进行等比例缩放，然后再找到数字正射影像图和CAD中共有的一个特征位置参照点，移动数字正射影像图使得数字正射影像图上的参照点和CAD中的参照点重合，从而实现CAD数据与数字正射影像图的叠加匹配，该方法需要手动进行比例缩放、参照点选取、位置移动等，操作繁琐，速度慢且精度不高；另外一种方法是通过第三方CAD插件实现，该方法是在CAD软件中安装第三方插件后选择tif格式的数字正射影像文件，插件可以自动把tif格式的影像文件插入到CAD中，该方法的缺点是，对于使用者来说，不知道其工作原理，属于“黑箱操作”，经常出现插出来的位置明显不对的错误，而且由于第三方插件不是CAD官方的，插件运行不稳定，经常出现各种报错信息导致插件不能正常运行；另外，第三方插件仅支持tif格式的影像文件，无法全面覆盖数字正射影像图影像文件格式，使用非常不便。
发明内容
本发明目的在于提供一种CAD数据与正射影像匹配叠加方法。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的一种CAD数据与正射影像匹配叠加方法，包括以下步骤：
S1，选择需要与CAD图像匹配叠加的正射影像的影像文件；
S2，使用Python语言的图像处理库获取所述影像文件的宽度W和高度H；
S3，使用Python语言打开与所述影像文件匹配的正射坐标文件，获取影像文件X方向上的像素分辨率A；X方向的旋转系数B；Y方向的旋转系数C；Y方向上的像素分辨率D；所述影像文件左上角的X坐标E；所述影像文件左上角的Y坐标F；
S4，通过坐标转换计算，确定影像文件左下角的X坐标和Y坐标，即对应CAD中图像的插入点坐标（X’,Y’）；
S5，确定影像文件与CAD图像匹配叠加时的缩放比例S；
S6，在CAD软件中输入所述插入点坐标和缩放比例，并调整正射影像显示顺序，完成CAD数据与正射影像匹配叠加。
进一步地， 所述插入点坐标（X’,Y’）计算公式为：X’=E；Y’=F+D×H。
进一步地，所述缩放比例S计算公式为：S=H×A。
本发明的优点在于使用Python编程语言，通过PIL库获取正射影像的影像文件高度和宽度信息，从坐标文件（tfw,jpw,pgw格式）中获取正射影像文件X/Y方向的分辨率及左上角像素坐标，然后在Python中通过公式计算得出正射影像插入到CAD中所需要的参数，包括插入点坐标和缩放比例，从而实现CAD数据与正射影像匹配叠加。本发明方法一是通过程序获得正射影像的影像文件的自身属性，自动计算出影像文件插入CAD中所需要的参数，并使之与CAD中相应的矢量数据匹配叠加到一起，大幅提高规划设计人员工作效率的同时也提高了精度，精度可以达到像素级；二是本发明方法工作原理科学透明；三是脱离了第三方插件，不受第三方插件限制；四是能支持各种格式的影像文件，不受影像格式的限制。
附图说明
图1为本发明所述方法的流程图。
图2为本发明实施例2中正射影像坐标文件记录内容示例。
图3为本发明实施例2中正射影像影像文件插入点和缩放比例计算结果示意。
图4为本发明实施例2中在CAD中进行正射影像插入的操作示意。
图5为本发明实施例2中在CAD数据中叠加匹配正射影像的效果展示图。
具体实施方式
下面将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的一部分实施例，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。
一般的，正射影像包含两个数据文件，影像文件和坐标文件，影像文件格式为.GIF、.png、.jpg，相应的tif影像文件对应的坐标文件为tfw格式；png影像文件对应的坐标文件为pgw格式；jpg影像文件对应的坐标文件为jgw格式。影像文件中有图像高度、图像宽度等信息；坐标文件为定位文件，保存着正射影像X和Y方向上分辨率、旋转系数、正射影像左上角坐标等信息。
实施例1，本发明所述方法的详细介绍
如图1所示，本发明提出了一种CAD数据与正射影像匹配叠加方法，包括以下步骤：
S1，选择需要与CAD数据匹配叠加的正射影像的影像文件；
S2，使用Python语言的图像处理库获取所述影像文件的宽度W和高度H；
S3，使用Python语言打开与所述影像文件匹配的坐标文件，获取影像文件X方向上的像素分辨率A；X方向的旋转系数B；Y方向的旋转系数C；Y方向上的像素分辨率D；所述影像文件左上角的X坐标E；所述影像文件左上角的Y坐标F；
S4，通过坐标转换计算，确定影像文件左下角的X坐标和Y坐标，即对应CAD中图像的插入点坐标（X’,Y’）；
所述插入点坐标（X’,Y’）计算公式为：X’=E；Y’=F+D×H。
由于CAD软件以CAD数据左下角坐标为准，而影像文件对应的坐标文件则以正射影像的左上角为准。因此需要进行坐标换算，本发明把从正射影像坐标文件中获取的正射影像左上角的坐标值经过计算，得到影像文件左下角的坐标值，即正射影像对应的CAD系统中的插入点坐标。根据坐标文件中图像左上角X坐标E计算得到插入点X坐标X’；通过Y方向上的像素分辨率C、图像左上角Y坐标F和图像高度H计算得到Y坐标Y’。
S5，确定影像文件与CAD数据匹配叠加时的缩放比例S；所述缩放比例S计算公式为：S=H×A。也就是说，缩放比例是根据影像文件中的X方向上的像素分辨率A乘以图像宽度W得到图像的实地长度，再除以图像单位宽度Ws得到缩放比例；实际工作中AutoCAD单位一般设置为无单位，此时图像单位宽度Ws值为1，缩放比例即为图像宽度H乘以X方向上的像素分辨率A。
S6，在CAD软件中输入所述插入点坐标和缩放比例，并调整正射影像显示顺序，完成CAD数据与正射影像匹配叠加。
实施例2，以正射影像的tfw格式影像文件为例详细介绍本发明所述方法
如图2所示为正射影像的tfw格式影像文件中记录的内容示意。图2中文字内容的含义如下表1；
表1
通过Python语言的图像处理库PIL（Python Image Library）打开该tif格式的影像文件，利用代码img = Image.open(self.image_file_path) W, H = img.size。获取影像文件的宽度W和高度H。然后通过Python语言打开与tif格式的影像文件对应的坐标文件，即tfw格式的坐标文件。用readLines()方法读取坐标文件每一行（共6行）数据，将坐标文件中每一行数据依次赋予相应的变量A、B、C、D、E、F，主要代码为 A, B, C, D, E, F = map(float,lines)。然后利用插入点坐标计算公式确定tif格式的影像文件插入CAD的插入点，再利用缩放比例计算公式影像文件的缩放比例。计算结果示意如图3所示。最后在CAD软件中输入插入点坐标和缩放比例，实现图像的正确定位，如图4所示。调整影像图图像显示顺序，在CAD中选中插入的影像，调整影像显示次序，使影像图在最底层显示，即可实现CAD数据与正射影像数据的匹配叠加，效果如图5所示。
申请人采用本发明所述方法自行开发了软件，该软件界面如图3所示。在进行正射影像与CAD匹配叠加时，打开该软件，点击选择文件，选择需要与CAD数据匹配叠加的正射影像的影像文件。然后点击计算，计算出影像文件插入CAD的插入点和缩放比例。计算结果显示在下方。在图3中显示“CAD插入点坐标为：X=495792.3166，Y=3861859.8998；缩放比例S为=2225.0324”。之后就可以打开CAD软件，选择附着图像，在附着图像对话框中将计算的插入点坐标和缩放比例填写好，点击确定按钮，即能完成CAD数据与正射影像的匹配叠加。
Claims (3)
1.一种CAD数据与正射影像匹配叠加方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，选择需要与CAD图像匹配叠加的正射影像的影像文件；
S2，使用Python语言的图像处理库获取所述影像文件的宽度W和高度H；
S3，使用Python语言打开与所述影像文件匹配的坐标文件，获取影像文件X方向上的像素分辨率A；X方向的旋转系数B；Y方向的旋转系数C；Y方向上的像素分辨率D；所述影像文件左上角的X坐标E；所述影像文件左上角的Y坐标F；
S4，通过坐标转换计算，确定影像文件左下角的X坐标和Y坐标，即对应CAD中图像的插入点坐标（X’,Y’）；
S5，确定影像文件与CAD图像匹配叠加时的缩放比例S；
S6，在CAD软件中输入所述插入点坐标和缩放比例，并调整正射影像显示顺序，完成CAD数据与正射影像匹配叠加。
2.根据权利要求1所述的一种CAD数据与正射影像匹配叠加方法，其特征在于： 所述插入点坐标（X’,Y’）计算公式为：X’=E；Y’=F+D×H。
3.根据权利要求1所述的一种CAD数据与正射影像匹配叠加方法，其特征在于：所述缩放比例S计算公式为：S=H×A。
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|---|---|---|---|---|
| CN117763700A (zh) * | 2024-02-21 | 2024-03-26 | 济南神经网络科技有限公司 | 一种城市区域高斯投影遥感影像加载方法及系统 |
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