一种倾斜测量场景的地物提取方法技术

本发明专利技术公开倾斜测量场景的地物提取方法，原始倾斜测量场景采用树状存储结构数据，整个场景为根节点，由多个场景块子节点构成，该方法包括：(1)设定地物提取区域；(2)设定高度过滤面；(3)提取地物三角面图元，采用复合区域并集运算的方式进行处理；(4)分离地物，首先采用轮廓线对倾斜测量数据三角网进行三角剖分，剖分后处于轮廓线内的所有三角面为地物图元；其次在原场景节点中，将当前地物轮廓内的所有三角面提取出来，存储为单独的地物图元分组，并采用地物的ID加以标识；(5)地物操作，包括：获取地物图元数据，距离计算，射线碰撞检测地物模型相关操作，以及地物属性信息的添加与检索操作。

【技术实现步骤摘要】
一种倾斜测量场景的地物提取方法
本专利技术属于电力线路设计的
，具体地涉及一种倾斜测量场景的地物提取方法，其在保证数据精度和地物轮廓准确度前提下，能够从倾斜测量场景自动提取房屋树木等地物。
技术介绍
倾斜摄影三维建模技术及应用是近年来测绘领域关注的热点，由于其数据精度高、地表覆盖全面等突出优点广泛应用于智慧城市、智慧水利、智慧旅游等各方面。本专利技术主要涉及其在电力线路设计方面的应用。电力线路设计中要求获取线路走廊范围内的房屋、树木、道路等交叉跨越地物信息，测量这些地物到电力线、杆塔等的距离，根据量测结果合理选择杆塔位置、杆塔型号、架线参数等以保证满足电力线路设计规范的校核要求。然而倾斜测量的原始数据一般采用自动化方式生成三维场景成果，由于其生成机理，得到的模型是一个连续的TIN(不规则三角网)加贴图，即地物、地形等是作为一个整体提供的，并没有将地物划分为可以单独操作的对象，这种情况下是无法进行距离校核计算的。因此，在电力线路设计中使用倾斜测量场景时，首先需要对场景中的房屋、树木等电力线路关心的地物进行单体化处理。目前市面上倾斜测量场景三维应用中的地物单体化方式主要有三种：一种是在地物上叠加配套的矢量面，表面上看起来是单体效果，实际上只是简单地查询了建筑轮廓点矢量面，而非真正意义上的单体分离；二是简单的三角面分组，将场景中原有的三角面直接区分为地物或地形，但这样的处理会导致地物边界呈现锯齿状，且不同精度等级的地物边界不一致，极不美观，并且当需要将地物替换为人工制作的高精度模型时无法与地形场景实现无缝拼接；三是人工设定地物边界进行三角面切割分离地物，此种方法地物边界比较整齐美观，不同精度等级边界一致，且不损伤原有数据精度。但该方法操作比较繁琐，既费人力，又很难达到地物轮廓精确匹配。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种倾斜测量场景的地物提取方法,其具有较高的自动化程度，仅需简单操作即可获取地物精确轮廓，具有房屋、树木等地物真正与倾斜测量场景相分离的功能，保证了地物具有原始数据的精确度，可以方便将地物替换为人工精细建模的模型，将边缘准确拼接，可以在保留数据高精度的情况下实现快速加载显示。本专利技术的技术解决方案是：这种倾斜测量场景的地物提取方法，原始倾斜测量场景采用树状存储结构数据，整个场景为根节点，由多个场景块子节点构成，每个子节点除了拥有自身的三角面图元集，还包含若干个更高精度等级场景块子节点，该倾斜测量场景的地物提取方法包括以下步骤：(1)设定地物提取区域，地物提取区域为要提取地物的范围，该区域由若干边界轮廓线和若干空洞轮廓线组成，边界轮廓线定义提取区域的外部范围界线，空洞轮廓线定义提取区域的内部范围界线，用于排除区域内不需要提取的部分，边界以内空洞以外的为地物提取区域；(2)设定高度过滤面，高度过滤面是这样一个曲面，其水平范围由地物提取区域限制，高程随范围内的地势高低变化起伏(或者为常量)，该过滤面高于背景地形且低于要提取地物主体部分的最低高度，地物高于过滤面的部分形成了一个个孤岛三角面集合，将所有的孤岛三角面取出并投影到水平面，其投影外轮廓为地物的边界线；(3)提取地物三角面图元，根据步骤(2)取得的所有地物三角面计算地物边界轮廓线，这里采用复合区域并集运算的方式进行处理；(4)分离地物，采用步骤(3)计算所得的地物轮廓线从倾斜测量数据中提取地物，首先采用轮廓线对倾斜测量数据三角网进行三角剖分，剖分后处于轮廓线内的所有三角面为地物图元；其次在原场景节点中，将当前地物轮廓内的所有三角面提取出来，存储为单独的地物图元分组，并采用地物的ID加以标识；(5)地物操作，地物操作包括：获取地物图元数据，距离计算，射线碰撞检测地物模型相关操作，以及地物属性信息的添加与检索操作。由于本专利技术保留原始场景数据，所以可以很方便地修改或删除地物，只需对原始场景数据按照修改后的所有相关轮廓重新切割即可。由于本专利技术保存了所有地物轮廓数据，当需要更换更高精度的场景数据时，只需自动读取所有轮廓数据重新切割即可，不必再次手工设定地物轮廓。本专利技术采用地物轮廓提取方法获取地物边界，操作简单，精确度高，且可以同时提取多个地物，在提高精确度的同时也大大提高了工作效率。由于本专利技术采用实际分离原始倾斜测量场景图元的方法进行单体化，实现了真正意义上的单体化。单体化后的地物作为独立个体可以对其单独操作，如设置与背景不同的颜色，单独选中，获取顶点数据等，满足了电力线路设计要求。本专利技术采用地物轮廓线切割三角形图元的方式，将与轮廓线相交的三角形重新构建为多个三角形的组合，再选取轮廓线内的三角形作为地物数据，不仅保证了地物轮廓的边缘整齐美观，而且方便替换为更高精度、更美观的人工模型。本专利技术切割原有场景的所有精度等级图元数据，切割后的地物图元数据以图元组形式保留在原场景节点内，通过地物ID标识。地物图元组的精度等级及精度切换策略与单体化之前没有变化，从而保证了较高的地物显示精度与渲染速度。同时保证了在任意缩放状态下地物边界不变。因此，本专利技术具有较高的自动化程度，仅需简单操作即可获取地物精确轮廓，具有房屋、树木等地物真正与倾斜测量场景相分离的功能，保证了地物具有原始数据的精确度，可以方便将地物替换为人工精细建模的模型，将边缘准确拼接，可以在保留数据高精度的情况下实现快速加载显示。附图说明图1是根据本专利技术的倾斜测量场景的地物提取方法的主流程图。图2是本专利技术的复合区域的示意图。图3是本专利技术的地物轮廓提取的流程图。具体实施方式如图1所示，这种倾斜测量场景的地物提取方法，原始倾斜测量场景采用树状存储结构数据，整个场景为根节点，由多个场景块子节点构成，每个子节点除了拥有自身的三角面图元集，还包含若干个更高精度等级场景块子节点，该倾斜测量场景的地物提取方法包括以下步骤：(1)设定地物提取区域，地物提取区域为要提取地物的范围，该区域由若干边界轮廓线和若干空洞轮廓线组成，边界轮廓线定义提取区域的外部范围界线，空洞轮廓线定义提取区域的内部范围界线，用于排除区域内不需要提取的部分，边界以内空洞以外的为地物提取区域；(2)设定高度过滤面，高度过滤面是这样一个曲面，其水平范围由地物提取区域限制，高程随范围内的地势高低变化起伏(或者为常量)，该过滤面高于背景地形且低于要提取地物主体部分的最低高度，地物高于过滤面的部分形成了一个个孤岛三角面集合，将所有的孤岛三角面取出并投影到水平面；(3)提取地物三角面图元，根据步骤(2)取得的所有地物三角面计算地物边界轮廓线，这里采用复合区域并集运算的方式进行处理；(4)分离地物，采用步骤(3)计算所得的地物轮廓线从倾斜测量数据中提取地物，首先采用轮廓线对倾斜测量数据三角网进行三角剖分，剖分后处于轮廓线内的所有三角面即为地物图元；其次在原场景节点中，将当前地物轮廓内的所有三角面提取出来，存储为单独的地物图元分组，并采用地物的ID加以标识；(5)地物操作，地物操作包括：获取地物图元数据，距离计算，射线碰撞检测地物模型相关操作，以及地物属性信息的添加与检索操作。由于本专利技术保留原始场景数据，所以可以很方便地修改或删除地物，只需对原始场景数据按照修改后的所有相关轮廓重新切割即可。由于本专利技术保存了所有地物轮廓数据，当需要更换本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种倾斜测量场景的地物提取方法，其特征在于：原始倾斜测量场景采用树状存储结构数据，整个场景为根节点，由多个场景块子节点构成，每个子节点除了拥有自身的三角面图元集，还包含若干个更高精度等级场景块子节点，该倾斜测量场景的地物提取方法包括以下步骤：(1)设定地物提取区域，地物提取区域为要提取地物的范围，该区域由若干边界轮廓线和若干空洞轮廓线组成，边界轮廓线定义提取区域的外部范围界线，空洞轮廓线定义提取区域的内部范围界线，用于排除区域内不需要提取的部分，边界以内空洞以外的为地物提取区域；(2)设定高度过滤面，高度过滤面是这样一个曲面，其水平范围由地物提取区域限制，高程随范围内的地势高低变化起伏，该过滤面高于背景地形且低于要提取地物主体部分的最低高度，地物高于过滤面的部分形成了一个个孤岛三角面集合，将所有的孤岛三角面取出并投影到水平面，其投影外轮廓为地物的边界线；(3)提取地物三角面图元，根据步骤(2)取得的所有地物三角面计算地物边界轮廓线，这里采用复合区域并集运算的方式进行处理；(4)分离地物，采用步骤(3)计算所得的地物轮廓线从倾斜测量数据中提取地物，首先采用轮廓线对倾斜测量数据三角网进行三角剖分，剖分后处于轮廓线内的所有三角面为地物图元；其次在原场景节点中，将当前地物轮廓内的所有三角面提取出来，存储为单独的地物图元分组，并采用地物的ID加以标识；(5)地物操作，地物操作包括：获取地物图元数据，距离计算，射线碰撞检测地物模型相关操作，以及地物属性信息的添加与检索操作。...

【技术特征摘要】
1.一种倾斜测量场景的地物提取方法，其特征在于：原始倾斜测量场景采用树状存储结构数据，整个场景为根节点，由多个场景块子节点构成，每个子节点除了拥有自身的三角面图元集，还包含若干个更高精度等级场景块子节点，该倾斜测量场景的地物提取方法包括以下步骤：(1)设定地物提取区域，地物提取区域为要提取地物的范围，该区域由若干边界轮廓线和若干空洞轮廓线组成，边界轮廓线定义提取区域的外部范围界线，空洞轮廓线定义提取区域的内部范围界线，用于排除区域内不需要提取的部分，边界以内空洞以外的为地物提取区域；(2)设定高度过滤面，高度过滤面是这样一个曲面，其水平范围由地物提取区域限制，高程随范围内的地势高低变化起伏，该过滤面高于背景地形且低于要提取地物主体部分的最低高度，地物高于过滤面的部分形成了一个个孤岛三角面集合，将所有的孤岛三角面取出并投影到水平面，其投影外轮廓为地物的边界线；(3)提取地物三角面图元，根据步骤(2)取得的所有地物三角面计算地物边界轮廓线，这里采用复合区域并集运算的方式进行处理；(4)分离地物，采用步骤(3)计算所得的地物轮廓线从倾斜测量数据中提取地物，首先采用轮廓线对倾斜测量数据三角网进行三角剖分，剖分后处于轮廓线内的所有三角面为地物图元；其次在原场景节点中，将当前地物轮廓内的所有三角面提取出来，存储为单独的地物图元分组，并采用地物的ID加以标识；(5)地物操作，地物操作包括：获取地物图元数据，距离计算，射线碰撞检测地物模型相关操作，以及地物属性信息的添加与检索操作。2.根据权利要求1所述的倾斜测量场景的地物提取方法，其特征在于：所述步骤(1)中，设定地物提取区域包括：手工选取边界轮廓线及空洞轮廓线，初次提取地物时通过在三维场景中逐个选取转角点，定义若干封闭多线段，封闭多线段为轮廓线，每个轮廓线代表区域的一个边界或空洞，一个边界及其内部若干空洞定义一个连续区域，所有的轮廓线为简单多边形，同一个多边形的任意两条线段之间不存在相交情况，任意两个轮廓线不相交；二是从文件加载预存的区域数据，手工定义的提取区域数据保存到文件中，需要再次使用时从文件加载并直接作用于倾斜测量场景。3.根据权利要求2所述的倾斜测量场景的地物提取方法，其特征在于：所述步骤(2)中，高度过滤面分为平地高度过滤面和山地高度过滤面两种；若地物所处地形为平地或地物主体部分远高于地面及地面上的微小起伏，采用水平面作为过滤面，根据区域边界轮廓线和空洞轮廓线构造三角网，且三角网上的所有顶点都设为同一个高度，该平面为提取区域的平地高度过滤面；若地物所处地形不够平整，或者地物主体高度较低，不容易与地面突起相区分，采用由用户定义的不等高过滤面，该过滤面随地势起伏变化，首先将上一步定义提取区域的边界轮廓线和空洞轮廓线按一定的水平间隔进行插值处理，再查询倾斜测量数据获取每一个点的高程，由操作人员通过鼠标点选的方式添加若干地面点，地面点在提取区域内应分布均匀且尽可能覆盖所有地面，对于想要滤除的微小突起，也采集其顶点，将上述所有轮廓线插值点和离散地面点合并到一起构造不规则三角网，此三角网为山地高度过滤面。4.根据权利要求3所述的倾斜测量场景的地物提取方法，其特征在于：对于平地高度过滤面，直接比较顶点高程与水平面高程；对于山地高度过滤面，采用倾斜测量数据的顶点水平座标在此过滤面上查询高度，若顶点高度大于过...

【专利技术属性】
技术研发人员：隗刚，李伟，段业兴，贺蓉，
申请(专利权)人：北京道亨时代科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11