一种建筑物的三维模型优化方法、智能终端及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种建筑物的三维模型优化方法、智能终端及存储介质，所述方法包括：采集多视立体卫星影像，基于所述多视立体卫星影像重建建筑物三维模型；获取指定区域内建筑物的建筑物影像，基于所述建筑物影像提取所述建筑物影像中建筑物的结构线；恢复所述结构线的空间位置，对所述结构线进行过滤处理，并获取所述三维模型与所述结构线的端点距离最短的第一顶点和第二顶点；获取所述第一顶点和所述第二顶点之间的最短路径，将所述最短路径上三角面顶点的坐标更新为所述三角面顶点在所述结构线的投影点坐标。本发明专利技术通过从无人机影像提取的结构线对卫星影像生产的建筑物三维模型进行优化，以获取精度更高、视觉效果更好的LOD2级建筑物的三维模型。LOD2级建筑物的三维模型。LOD2级建筑物的三维模型。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑物的三维模型优化方法、智能终端及存储介质


[0001]本专利技术涉及摄影测量与遥感
，尤其涉及一种建筑物的三维模型优化方法、智能终端及存储介质。

技术介绍

[0002]高分辨率立体影像很容易受到相机搭载平台以及在数据传输过程中电磁干扰等因素影响，高分辨率立体影像在定位精度和影像分辨率等方面往往不够精细，从而导致采用高分辨率立体影像所生产的建筑物三维模型在屋顶或立面的边缘不够规则。
[0003]而现有技术中的建筑物边缘优化方法，大多数针对二维建筑物房角进行规则化或对建筑物立面进行平面拟合，使得非地面或房顶的结构特征线的特征仍存在退化；基于高分辨率立体测绘卫星影像建立的建筑物三维模型存在边缘规则度较低、视觉效果较差的问题。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种建筑物的三维模型优化方法、智能终端及存储介质，旨在解决现有技术中基于高分辨率立体测绘卫星影像建立的建筑物三维模型存在边缘规则度较低、视觉效果较差的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种建筑物的三维模型优化方法，所述建筑物的三维模型优化方法包括如下步骤：采集多视立体卫星影像，基于所述多视立体卫星影像重建建筑物三维模型；获取指定区域内建筑物的建筑物影像，基于所述建筑物影像提取所述建筑物影像中建筑物的结构线；恢复所述结构线的空间位置，对所述结构线进行过滤处理，并获取所述三维模型与所述结构线的端点距离最短的第一顶点和第二顶点；获取所述第一顶点和所述第二顶点之间的最短路径，将所述最短路径上三角面顶点的坐标更新为所述三角面顶点在所述结构线的投影点坐标。
[0007]可选地，所述的建筑物的三维模型优化方法，其中，所述采集多视立体卫星影像，基于所述多视立体卫星影像重建建筑物三维模型，具体包括：获取高分辨率多光谱DOM影像和高精度DSM影像；基于所述高分辨率多光谱DOM影像提取出建筑物，对所述建筑物内的所述高精度DSM影像进行重采样以恢复空间点云；将所述空间点云运用二次线性插值法进行加密得到密集点云，基于所述密集点云通过构网算法重建所述建筑物的三维模型。
[0008]可选地，所述的建筑物的三维模型优化方法，其中，所述获取指定区域内建筑物的建筑物影像，基于所述建筑物影像提取所述建筑物影像中建筑物的结构线，具体包括：
获取指定区域内建筑物的建筑物影像，提取出所述建筑物影像中的灰度图像；对所述灰度图像进行边缘绘制算法处理后，生成一套像素相邻的边缘像素链；根据最小二乘直线拟合法从所述边缘像素链中提取出结构线，并采用亥姆霍兹原理消除错误的线段。
[0009]可选地，所述的建筑物的三维模型优化方法，其中，所述恢复所述结构线的空间位置，对所述结构线进行过滤处理，具体包括：对所述结构线进行离散化得到离散点，基于所述离散点所在图像上的空间信息，将所述离散点通过共线方程投影至对应的空间位置得到投影点，并将所述投影点拟合为直线段；基于所述直线段，根据K近邻检索方法检索出所述直线段的三角面片，并得出所述三角面片的法向量；基于每个三角面片的法向量，计算所述法向量与所述结构线之间的夹角；若夹角大于预设的阈值，则确认所述直线段为建筑物的结构线，进行保留；若夹角小于预设阈值，则确认所述直线段为纹理线，进行剔除。
[0010]可选地，所述的建筑物的三维模型优化方法，其中，所述共线方程为：；其中，x为像点的横坐标，y为像点的纵坐标；x0为相机内横轴元素，y0为相机内纵轴元素，f为相机内竖轴元素；Xs为相机摄影站点的横坐标，Ys为相机摄影站点的纵坐标，Zs为相机摄影站点的竖坐标，X
A
为空间投影点的横坐标，Y
A
为空间投影点的纵坐标，Z
A
为空间投影点的竖坐标；a
i
为影像的a方位元素，b
i
为影像的b方位元素，c
i
为影像的c方位元素。
[0011]可选地，所述的建筑物的三维模型优化方法，其中，所述获取所述三维模型与所述结构线的端点距离最短的第一顶点和第二顶点，具体包括：将所述离散点作为检索中心点，接收根据空间K近邻检索法检索出所述离散点周围的三角面顶点；基于所述三角面顶点，根据三角形关系计算出所述三角面顶点到所述结构线两个端点的距离，并保留距离两个端点最近的第一顶点pt1和第二顶点pt2。
[0012]可选地，所述的建筑物的三维模型优化方法，其中，所述获取所述第一顶点和所述第二顶点之间的最短路径，将所述最短路径上三角面顶点的坐标更新为所述三角面顶点在所述结构线的投影点坐标，具体包括：将所述结构线设为轴线并以r为半径，构建缓冲区，其中，所述半径设置为影像平均地面分辨率的5倍；基于所述缓冲区，获取所述三维模型上的三角面顶点，并构建无向图；基于所述无向图，根据最短路径算法进行空间检索计算出所述第一顶点pt1和所述第二顶点pt2之间的最短路径，并得到点集合pt(i)；当所述点集合pt(i)中三角面顶点按垂线方向投影至所述三角面顶点对应的结构线上得到垂点时，计算出垂点坐标，并将三角面顶点的坐标更新为所述垂点坐标。
[0013]可选地，所述的建筑物的三维模型优化方法，其中，所述计算出垂点坐标的计算过程具体为：将三角面顶点和所述结构线上点S1和点S2的坐标分别设为、、，其中，所述点S1与所述点S2连接构成直线S1S2，且所述三角面顶点在直线S1S2垂线方向的投影坐标为点N；基于所述三角面顶点、点S1和点S2，构建出三角形的三条边向量分别为，和；根据向量间的垂直关系得到：；根据向量共线得到：；根据向量垂距计算公式得到：；求解未知数k为：；求解得到投影坐标N点的坐标；其中，x0为点的横坐标，y0为点的纵坐标，z0为点的竖坐标，x1为点S1的横坐标，y1为点S1的纵坐标，z1为点S1的竖坐标，x2为点S2的横坐标，y2为点S2的纵坐标，z2为点S2的竖坐标，x
n
为点N的横坐标，y
n
为点N的纵坐标，z
n
为点N的竖坐标，k为未知数。
[0014]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种智能终端，其中，所述智能终端包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的建筑物的三维模型优化程序，所述建筑物的三维模型优化程序被所述处理器执行时实现如上所述的建筑物的三维模型优化方法的步骤。
[0015]此外，为实现上述目的，本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有建筑物的三维模型优化程序，所述建筑物的三维模型优化程序被处理器执行时实现如上所述的建筑物的三维模型优化方法的步骤。
[0016]本专利技术中，采集多视立体卫星影像，基于所述多视立体卫星影像重建建筑物三维模型；获取指定区域内建筑物的建筑物影像，基于所述建筑物影像提取所述建筑物影像中建筑物的结构线；恢复所述结构线的空间位置，对所述结构线进行过滤处理，并获取所述三维模型与所述结构线的端点距离最短的第一顶点和第二顶点；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种建筑物的三维模型优化方法，其特征在于，所述建筑物的三维模型优化方法包括：采集多视立体卫星影像，基于所述多视立体卫星影像重建建筑物三维模型；获取指定区域内建筑物的建筑物影像，基于所述建筑物影像提取所述建筑物影像中建筑物的结构线；恢复所述结构线的空间位置，对所述结构线进行过滤处理，并获取所述三维模型与所述结构线的端点距离最短的第一顶点和第二顶点；获取所述第一顶点和所述第二顶点之间的最短路径，将所述最短路径上三角面顶点的坐标更新为所述三角面顶点在所述结构线的投影点坐标。2.根据权利要求1所述的建筑物的三维模型优化方法，其特征在于，所述采集多视立体卫星影像，基于所述多视立体卫星影像重建建筑物三维模型，具体包括：获取高分辨率多光谱DOM影像和高精度DSM影像；基于所述高分辨率多光谱DOM影像提取出建筑物，对所述建筑物内的所述高精度DSM影像进行重采样以恢复空间点云；将所述空间点云运用二次线性插值法进行加密得到密集点云，基于所述密集点云通过构网算法重建所述建筑物的三维模型。3.根据权利要求1所述的建筑物的三维模型优化方法，其特征在于，所述获取指定区域内建筑物的建筑物影像，基于所述建筑物影像提取所述建筑物影像中建筑物的结构线，具体包括：获取指定区域内建筑物的建筑物影像，提取出所述建筑物影像中的灰度图像；对所述灰度图像进行边缘绘制算法处理后，生成一套像素相邻的边缘像素链；根据最小二乘直线拟合法从所述边缘像素链中提取出结构线，并采用亥姆霍兹原理消除错误的线段。4.根据权利要求1所述的建筑物的三维模型优化方法，其特征在于，所述恢复所述结构线的空间位置，对所述结构线进行过滤处理，具体包括：对所述结构线进行离散化得到离散点，基于所述离散点所在图像上的空间信息，将所述离散点通过共线方程投影至对应的空间位置得到投影点，并将所述投影点拟合为直线段；基于所述直线段，根据K近邻检索方法检索出所述直线段的三角面片，并得出所述三角面片的法向量；基于每个三角面片的法向量，计算所述法向量与所述结构线之间的夹角；若夹角大于预设的阈值，则确认所述直线段为建筑物的结构线，进行保留；若夹角小于预设阈值，则确认所述直线段为纹理线，进行剔除。5.根据权利要求4所述的建筑物的三维模型优化方法，其特征在于，所述共线方程为：；其中，x为像点的横坐标，y为像点的纵坐标；x0为相机内横轴元素，y0为相机内纵轴元
素，f为相机内竖轴元素；Xs为相机摄影站点的横坐标，Ys为相机摄影站点的纵坐标，Zs为相机摄影站点的竖坐标，X
A
为空间投影点的横坐标，Y
A
为空间投影点的纵坐标，Z
A
为空间投影点的竖坐标；a
i
为影像的a方位元素，b
i
为影像的b方位元素，c<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟玺，谢林甫，罗文强，李晓明，汤圣君，和帆，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：