一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法，通过将遥感图像和无人机图像数据源通过几何校正、空间配准、图像拼接后，采用多源自适应图像融合方法形成空间分辨率和光谱特性最优的融合后图像。将其他地图来源数据进行坐标系统、投影系统、编码规则的一致性处理，与融合后图像经过多种叠加处理方式，最终生成用于二三维地图展示的地理信息数据。通过本发明专利技术，能够综合对多源地理信息数据进行融合，数据部署无需人工处理，数据部署融合时间短，且支持网络化的远程地理信息服务。

A Two-dimensional and Three-dimensional Map Display Method Based on Multi-source Data Fusion

【技术实现步骤摘要】
一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法
本专利技术涉及地图设计
，特别是涉及一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法。
技术介绍
随着信息技术的发展，地理信息系统正在向着智能化、网络化、服务化的方向发展，借鉴图形图像的智能识别技术、多种地理信息源的数据共享技术、空间信息分析技术、虚拟现实以及增强现实等技术，地理信息系统在提供给用户高效快捷的地理信息增值服务的同时，也在不断提高用户的服务体验，走向开放式、产业化的发展道路。然而，当前地理信息数据来源渠道单一，不能有效利用当前卫星遥感图像、无人机影像等先进的多源地理信息数据，需要对地理信息系统支撑技术进行研究。国产硬件平台的快速发展涌现出一批国产高清图像图形处理设备、可靠存储控制设备、高速实时总线设备等外设，2008年推出的地理信息平台采用统一的接口方式提供基本的态势展现、地形分析、图上量算等地理信息服务。这一版地理信息系统主要采用矢量格式的地理信息数据以及部分带有高程、地形、路径的DEM格式数据，不支持卫星遥感图像以及无人机影像等多源地理信息数据，主要提供二维地理信息服务，三维地理信息服务未达到实用要求。该系统的信息部署采用人工运行数据加载工具完成，时间较长，每小时数据部署能力小于10G。经过综合分析国内军事地理信息系统的发展历程和研究情况，对其技术现状总结如下：地理信息数据来源单一，不支持卫星遥感图像、无人机影像等多源地理信息数据，不同的数据来源难以融合。地理信息数据部署手段基本依靠人工，海量地理信息数据的部署时间长，不支持网络化的远程地理信息服务。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决上述现有技术的不足之处而提供一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法，包括：获取多源地理信息数据，其中，多源地理信息数据包括遥感图像、无人机图像及其他地图来源数据；识别多源地理信息数据中的遥感图像和无人机图像，并对对应的遥感图像和无人机图像进行几何校正；以图像几何校正后的遥感图像和无人机图像其中一者作为参考影像，另一者以参考影像为基准进行校正，实现空间配准；空间配准后，对对应的遥感图像和无人机图像进行拼接和融合；将融合后的图像对应与其他地图来源数据进行融合，得到多源地理信息数据融合后形成的地图；对多源地理信息数据融合得到的地图进行矢量数据分析和栅格数据分析，实现二维地图的地理信息展示；对多源地理信息数据融合得到的地图进行场景浏览操作设置和三维分析，实现三维地图的地理信息展示。其中，对遥感图像和无人机图像进行空间配准的步骤包括：特征选择：在欲配准的两幅对应的遥感图像和无人机图像上,选择明显特征点；特征匹配：采用配准算法,找出两幅影像上对应的明显地物点作为控制点；空间变换：根据控制点,建立影像间的映射关系；插值：根据映射关系,对非参考点影像进行重采样,获得同参考影像配准的影像。其中，在进行多源图像拼接的步骤之前，还包括判断是否拼接前匀光的步骤，如果判断需要进行拼接前匀光，则进行拼接前匀光处理；其中，匀光处理的方法至少包括：线性变换法、方差－均值法、直方图规定化法及基于Wallis滤波器的匀色算法。其中，多源图像拼接的步骤包括：针对待拼接的遥感图像和无人机图像的对应影像，确定影像重叠区和底图影像；生成拼接线，根据待拼接影像携带的地理编码范围，基于Voronoi多边形生成整个测区所有影像的初始拼接线；基于蚁群算法，对初始拼接线的位置进行处理，避免其穿过房屋、树木等高出地面的地物或者灰度反差大的区域；为无法处理的区域提供人机交互的编辑功能，可完成定制拼接线；进行遥感图像和无人机图像的影像拼接，支持多波段、高动态范围、不同地面分辨率、不同内参数的影像拼接，得到全域拼接影像。其中，在进行遥感图像和无人机图像融合的步骤中，图像融合的方法包括侧重空间分辨率提高的融合和侧重保持光谱特性的融合。其中，在进行遥感图像和无人机图像融合的步骤中，根据多源地理信息数据的类型确定多源图像的融合方法；其中，遥感图像包括多光谱图像和全彩色图像，融合方法包括：HIS+拉普拉斯金字塔融合法：适用于全彩色图像间的融合，对待融合的图像进行HSI变换，再分量进行拉氏多级分解，通过HSI反变换得到融合后的图像；HIS+Atrous小波融合法：适用于多光谱图像和全彩色图像间的融合，对待融合的多光谱图像进行HSI变换，再对得到的亮度分量I以及全彩色图像进行2阶小波变换，将全色图像的低频信息融合到多光谱图像中去，同时将全色图像的高频分量来代替多光谱图像中亮度分量经小波变换后的高频分量，然后进行逆小波变换，采用图像的均衡化方法进行图像融合；高频调制融合法：适用于高分辨率的图像与低分辨率的图像间的融合，将高分辨率影像P（i,j）与空间配准的低分辨率第k波段多光谱影像M（i,j）进行相乘，并除以高分辨率影像P（i,j）经过低通滤波后得到的影像LPH（i,j）得到增强后的第k波段融合影像，其公式为：小波融合法：适用于多光谱图像和全彩色图像间的融合，将待融合的图像分别进行多分辨率分解，然后对图像分解的低频信息和高频信息进行融合处理，最后经过合成算法得到融合图像。其中，其他地图来源数据至少包括矢量地图、北斗定位数据及DEM数据。其中，在对多源地理信息数据融合得到的地图进行矢量数据分析和栅格数据分析的步骤中，矢量数据分析是针对地理信息平台应用中的常用的矢量数据提供的分析，包括空间查询、缓冲区分析、空间叠加；栅格数据分析包括栅格代数运算、距离栅格分析、水文分析、栅格统计及面向数字高程模型的地形分析。其中，在对多源地理信息数据融合得到的地图进行场景浏览操作设置和三维分析的步骤中，通过场景浏览操作设置实现地图场景漫游、自定义飞行路线及创建与编辑对象，以在场景中实时浏览、查询、编辑二三维数据的使用场景；三维分析是在三维数据可视化表达的基础上进行分析，实现基于GPU加速的三维空间分析功能，三维网络分析、三维量算分析的三维分析能力。区别于现有技术，本专利技术的基于多源数据融合的二三维地图展示方法通过将遥感图像和无人机图像数据源通过几何校正、空间配准、图像拼接后，采用多源自适应图像融合方法形成空间分辨率和光谱特性最优的融合后图像。将其他地图来源数据进行坐标系统、投影系统、编码规则的一致性处理，与融合后图像经过多种叠加处理方式，最终生成用于二三维地图展示的地理信息数据。通过本专利技术，能够综合对多源地理信息数据进行融合，数据部署无需人工处理，数据部署融合时间短，且支持网络化的远程地理信息服务。附图说明图1是本专利技术提供的一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法的流程示意图。图2是本专利技术提供的一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法的逻辑示意图。具体实施方式在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广，因此本专利技术不受下面公开的具体实施的限制。其次，本专利技术利用示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，示意图只是实例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。如图1和图2所示，图1为本专利技术提供的一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法的流程示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法，其特征在于，包括：获取多源地理信息数据，其中，多源地理信息数据包括遥感图像、无人机图像及其他地图来源数据；识别多源地理信息数据中的遥感图像和无人机图像，并对对应的遥感图像和无人机图像进行几何校正；以图像几何校正后的遥感图像和无人机图像其中一者作为参考影像，另一者以参考影像为基准进行校正，实现空间配准；空间配准后，对对应的遥感图像和无人机图像进行拼接和融合；将融合后的图像对应与其他地图来源数据进行融合，得到多源地理信息数据融合后形成的地图；对多源地理信息数据融合得到的地图进行矢量数据分析和栅格数据分析，实现二维地图的地理信息展示；对多源地理信息数据融合得到的地图进行场景浏览操作设置和三维分析，实现三维地图的地理信息展示。

【技术特征摘要】
1.一种基于多源数据融合的二三维地图展示方法，其特征在于，包括：获取多源地理信息数据，其中，多源地理信息数据包括遥感图像、无人机图像及其他地图来源数据；识别多源地理信息数据中的遥感图像和无人机图像，并对对应的遥感图像和无人机图像进行几何校正；以图像几何校正后的遥感图像和无人机图像其中一者作为参考影像，另一者以参考影像为基准进行校正，实现空间配准；空间配准后，对对应的遥感图像和无人机图像进行拼接和融合；将融合后的图像对应与其他地图来源数据进行融合，得到多源地理信息数据融合后形成的地图；对多源地理信息数据融合得到的地图进行矢量数据分析和栅格数据分析，实现二维地图的地理信息展示；对多源地理信息数据融合得到的地图进行场景浏览操作设置和三维分析，实现三维地图的地理信息展示。2.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的二三维地图展示方法，其特征在于，对遥感图像和无人机图像进行空间配准的步骤包括：特征选择：在欲配准的两幅对应的遥感图像和无人机图像上,选择明显特征点；特征匹配：采用配准算法,找出两幅影像上对应的明显地物点作为控制点；空间变换：根据控制点,建立影像间的映射关系；插值：根据映射关系,对非参考点影像进行重采样,获得同参考影像配准的影像。3.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的二三维地图展示方法，其特征在于，在进行多源图像拼接的步骤之前，还包括判断是否拼接前匀光的步骤，如果判断需要进行拼接前匀光，则进行拼接前匀光处理；其中，匀光处理的方法至少包括：线性变换法、方差－均值法、直方图规定化法及基于Wallis滤波器的匀色算法。4.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的二三维地图展示方法，其特征在于，多源图像拼接的步骤包括：针对待拼接的遥感图像和无人机图像的对应影像，确定影像重叠区和底图影像；生成拼接线，根据待拼接影像携带的地理编码范围，基于Voronoi多边形生成整个测区所有影像的初始拼接线；基于蚁群算法，对初始拼接线的位置进行处理，避免其穿过房屋、树木等高出地面的地物或者灰度反差大的区域；为无法处理的区域提供人机交互的编辑功能，可完成定制拼接线；进行遥感图像和无人机图像的影像拼接，支持多波段、高动态范围、不同地面分辨率、不同内参数的影像拼接，得到全域拼接影像。5.根据权利要求1所述的基于多源数据融合的二三维地图展示方法，其特征在于，在进行遥感图像和无人机图像融合的步骤中，图像融合的方法包括侧重空间分...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昊，孙玉洁，张勇，张聪姍，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西,14