预置标尺成像的建筑自动建模平台制造技术

本发明专利技术是基于预置标尺成像的自动建模平台，用于自动生成建筑物的数字模型与虚拟全景。系统由标尺和应用平台构成，标尺是标准长度的直尺，表面为单一颜色，应用平台是安装在手机与无人机上的软件后台，用来摄影成像和数字建模。用户首先在平台选择预存的形体模块，多个形体模块组合成整个建筑，然后把标尺置于形体模块的某个立面上，以应用平台的摄像机对准该立面拍照，同时在照片中标记出立面范围，平台依据标尺长度计算出立面范围的准确尺寸，然后把照片作为纹理映射到立面范围中，依次完成各形体模块的的建模后，组合成完整的建筑模型。本发明专利技术是创新性的数字建模工具，特别适合各类建筑的三维建模，为构造元宇宙环境与虚拟城市漫游提供强有力的技术支持。城市漫游提供强有力的技术支持。城市漫游提供强有力的技术支持。

【技术实现步骤摘要】
预置标尺成像的建筑自动建模平台


[0001]本专利技术是基于预置标尺成像的自动建模平台，用于自动生成建筑物的数字模型与虚拟全景，属于VR/AR虚拟技术。系统由标尺和应用平台构成，标尺是标准长度的直尺，应用平台是安装在手机与无人机上的软件后台。用户首先在平台选择预存的形体模块，多个形体模块组合成整个建筑，然后把标尺置于形体模块的某个立面上，以应用平台的摄像机对准该立面拍照，同时在照片中标记出立面范围，平台识别照片中的标尺，依据标尺长度计算出立面范围的准确尺寸，然后把照片作为纹理映射到立面范围中，依次完成各形体模块的的建模后，组合成完整的建筑模型。本专利技术是创新性的数字建模工具，特别适合各类建筑的三维建模，进而形成数字城市，为构造元宇宙环境与虚拟城市漫游提供强有力的技术支持。

技术介绍

[0002]近年来，以Smart3D和无人机遥测为代表的摄影建模技术逐步发展完善，通过无人机的大范围、高精度的全面感知，以摄像数据处理流程直接生成地物的外观、位置、高度等属性，实现了建筑与环境模型的快速生产。无人机摄像已经成为主流的数字城市建模工具，显著促进虚拟技术的落地应用。
[0003]摄影建模基于倾斜摄影技术，通过在飞行平台上搭载多台传感器(目前常用的是五镜头相机)，同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的是垂直向下的一组影像，称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的四组影像分别指向东南西北，称为斜片。通过对测量数据的重构分析，可直接计算出地物的高度、长度、面积、角度及坡度，很适合建立三维数字地图。
[0004]摄影建模的精度依赖于合适的图像数据、数据算法、飞行控制点及补测复核，主要采用可见光进行测量，对天气要求较高；后期处理必须限制成像的数据量，对细小物体的建模能力不足；如果植被遮挡严重，模型经常会出现空白区。导出原始数据后，用户不得不花费大量时间做补测复核与后期修补，所建立的模型精度不足，纹理粗糙，瑕疵较多，无法用于高体验感的元宇宙虚拟环境。
[0005]注意到上述问题，本专利技术提出一种预设形体模块与预置标尺成像相结合的自动建模平台，在建筑立面预置标尺后成像，计算出立面的准确尺寸，然后把照片映射到对应立面，进而组合成完整的建筑模型。

技术实现思路

[0006]倾斜摄影三维模型的质量主要取决于两个因素：一是影像质量(影像地面分辨率和影像清晰度)，二是照片数量(对同一区域的照片覆盖度)。从实际建模效果来看，要想获得完整清晰的高精度模型，建筑区倾斜影像的分辨率要达到2～3厘米，照片的平均覆盖度要达到30度重叠以上。
[0007]模型精度是倾斜影像数据的测量值与真实值之间的差值，要利用GPS RTK在测区外业实地测量若干个特征点，并记录WGS84坐标、椭球高及需要拍摄的每个点对应的实地位
置，然后从实景三维模型中提取每个检查点对应位置的模型坐标，与检查点的测量坐标对比进行精度评估。由此可见，摄影建模包含大量补测复核及模型修复的工作量，建模过程非常繁琐。
[0008]摄影建模用的的照片不仅可以通过无人机航拍，还可以是单反或者手机拍摄，这些照片导入到建模软件中，通过计算机图形计算，生成点云图像，点云进而构成格网，每个格网叠加照片，生成建筑纹理。该技术对三维模型的表面处理，以照片生成纹理来完成。
[0009]针对摄影建模在测量计算与纹理生成上的缺陷，本专利技术根据建筑模型的特点，提出以下技术方案：
[0010]首先，系统由标尺和应用平台构成，标尺是标准长度的直尺，长度通常为1
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5m，表面为单一颜色，应用平台是安装在手机与无人机上的软件后台，用来摄影成像和数字建模。
[0011]进一步，软件后台把模型分为立面和屋顶两部分，分别预存多种形体模块，立面至少包括长方体与多边形体，屋顶至少包含单坡顶、双坡顶、四坡顶及多边形锥体，通过立面与屋顶的模块构成，能够组合不同的三维建筑。绝大部分建筑是长方体，以一个或多个长方体即可完成组合，少数建筑是圆柱体，通过设置多边形体的线段数量来模拟。用户在后台建立建筑模型，分别选择立面与屋顶，然后各自选择预存的形体模块，由此确定模型的基本构成。
[0012]模型可以选择多个形体模块进行组合，部分建筑有形体缩进，形成空间组合，无法以单个的形体模块来模拟。另外，模型可以只有立面没有屋顶，很多建筑是平屋顶，把屋顶上的楼梯间与构筑物视为独立的形体模块，单独建模后加入主体建筑即可。
[0013]进一步，用户把标尺放在预选的形体模块的某个立面上，用手机或无人机给该立面拍照，要求拍到立面的完整照片，照片中必须有标尺，且照片须避免明显的变形或畸变。大型建筑无法通过一张照片拍全，可以手机分段拍摄再叠加成完整照片，或者通过无人机的移动拍摄叠加成完整照片，这一点对高层建筑与群体建筑的建模非常重要。立面拍照是近距离完成的，精度非常高，无论尺寸测量还是纹理生成都非常准确，且无须补测，解决了摄影建模的后期处理的难题。
[0014]进一步，该立面的完整照片上传软件后台，后台首先从照片中识别出标尺，由于标尺是单一色彩，可解析出该色彩的线条包含的像素点，代表单位长度的像素点数量，接着用户在照片中标记立面的多个控制点，这些控制点确定完整的立面范围，后台根据标尺的长度，计算出立面范围的准确尺寸。标尺的像素点已知，根据立面范围的像素点数量，可以精确测量出立面的长宽，为形体模块确定实际的尺寸。由于建筑立面普遍有树木或构筑物遮挡，以图像的边缘检测算法计算立面轮廓费时费力，严重影响建模效率，采用控制点标记会大大简化立面范围的计算。
[0015]进一步，后台以立面范围中的图像作为纹理，映射到计算出的立面范围中，完成该立面的纹理生成，四个立面重复同样的流程，完成各立面的尺寸测量与纹理生成，组合成单个形体模块的三维模型。用作纹理的图像可能有遮挡的树木或构筑物，可以在未遮挡的部分提取局部图像，覆盖到遮挡部分，使模型的纹理清晰完整，操作方法与photoshop工具类似。
[0016]进一步，用户以先立面后屋顶的次序，按照上述技术流程，建立预选的全部形体模块的三维模型，后台把这些三维模型组合起来，完成整个建筑的三维建模，加入到数字地图
中，方便做多角度浏览。
[0017]本专利技术通过预设形体模块与预置标尺成像，实现建筑的精确测量与自动建模，克服摄影建模的技术缺陷，能够快速建立高精度的三维建筑模型。数字城市服务与元宇宙应用是本专利技术的主要使用场景，具有广阔的应用前景。
[0018]有益效果
[0019]本专利技术提出一种预设形体模块与预置标尺成像相结合的自动建模平台，用户首先在平台选择预存的形体模块，然后把标尺置于形体模块的某个立面上，摄像机对准该立面成像，平台识别照片中的标尺，同时标记出立面范围，依据标尺长度计算出该立面的准确尺寸，然后把照片作为纹理映射到立面范围中，依次完成各形体模块的的建模后，组合成完整的建筑模型。本专利技术是创新性的数字建模工具，特别适合各类建筑的三维建模，进而形成数字城市，为构造本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预置标尺成像的自动建模平台，由标尺和应用平台构成，其特征是：标尺是标准长度的直尺，长度通常为1
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5m，表面为单一颜色，应用平台是安装在手机与无人机上的软件后台，用来摄影成像和数字建模；后台把模型分为立面和屋顶两部分，分别预存多种形体模块，立面至少包括长方体与多边形体，屋顶至少包含单坡顶、双坡顶、四坡顶及多边形锥体，用户分别选择立面与屋顶，然后各自选择预存的形体模块，由此确定模型的基本构成；用户把标尺放在预选的形体模块的某个立面上，用手机或无人机给该立面拍照，完整照片上传软件后台，后台首先从照片中识别出标尺，解析出该色彩的线条包含的像素点，接着用户在照片上标记立面的多个控制点，这些控制点确定完整的立面范围，后台根据标尺的长度，计算出立面范围的准确尺寸；后台以立面范围中的图像作为纹理，映射到计算出的立面范围中，完成该立面的纹理生成，四个立面重复同样的流程，完成各立面的尺寸测量与纹理生成，组合成单个形体模块的三维模型；按照以先立面后屋顶的次序，重复上述流程，建立预选的全部形体模块的三维模型，后台把这些三维模型组合起来，完成整个建筑的三维建模。2.根据权利要求1所述的自动建模平台，其特征是模型可以选择多个形体模块进行组合，部分建筑有...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹其颜，
申请(专利权)人：尹其颜，
类型：发明
国别省市：