城市建筑模型程序化生成方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种城市建筑模型程序化生成方法、装置、设备及存储介质，包括获取建筑卫星地图、建筑街景图和建筑高程图；提取建筑卫星地图和建筑街景图中的建筑特征信息，生成PCG规则库；提取建筑高程图、建筑卫星地图和建筑街景图中的第一风格特征和第二风格特征；以第一风格特征为输入，调用PCG规则库中不同的PCG规则，生成基础的城市建筑模型；基于第二风格特征和生成的基础的城市建筑模型，生成目标城市建筑模型。本发明专利技术通过提取的建筑特征信息生成PCG规则库，利用建筑的第一风格特征和第二风格特征依次建立基础城市建筑模型和最终的目标城市建筑模型，实现了低重复度、低人工操作量以及高还原性的城市场景下批量建筑模型生成。型生成。型生成。

【技术实现步骤摘要】
城市建筑模型程序化生成方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及建筑模型构建领域，尤其涉及到一种城市建筑模型程序化生成方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]针对城市场景下的批量建筑模型生成，现有技术中通常采用基于倾斜摄影技术和基于规则驱动的技术两种方法。
[0003]对于倾斜摄影技术：倾斜摄影技术是一种利用无人机或其他飞行器采集地面图像，然后通过专业软件处理，还原出地形地貌和建筑物的三维形态的技术。这种技术在城市规划、历史遗迹保护、地质灾害评估等许多领域都有广泛应用。以下是一个基本的使用倾斜摄影技术还原三维城市的方案：（1）数据采集：首先，需要使用无人机或其他飞行器搭载高分辨率相机，按照预设的航线和高度，对目标区域进行系统的拍摄。这些拍摄的照片不仅包括垂直于地面的俯视图，还包括斜向的视图，以便捕捉建筑物的立面信息。
[0004]（2）数据处理：将拍摄的照片输入到专用的倾斜摄影软件中，如Pix4D、Agisoft Metashape等。这些软件会通过复杂的算法，识别出照片间的共同特征点，然后根据这些特征点的空间分布，推算出相机的位置和方向，最后逐一构建出每个像素的三维坐标。
[0005]（3）模型生成：经过数据处理后，软件会生成一份粗糙的点云数据。接着，需要使用其他软件（如CloudCompare、MeshLab等）对点云进行编辑和优化，比如去噪、平滑、填洞等，然后将优化后的点云转化为三角面片，生成三维模型。
[0006]（4）模型渲染：最后，将生成的三维模型导入到三维渲染软件中（如Blender、3ds Max等），并按照实际的材质和光照条件，对模型进行渲染，以获得更为真实的视觉效果。
[0007]然而，对于倾斜摄影技术的这个过程需要大量的计算资源，尤其是在数据处理和模型生成阶段。另外，由于无人机飞行和数据处理都涉及到精密的技术和复杂的算法，所以前期的学习和实践也是必不可少的。
[0008]对于规则驱动技术：（1）规则驱动的方法，也被称为过程生成或参数建模，是一种通过定义一组规则或算法来生成复杂对象或结构的技术。在三维城市模型生成中，这种方法可以自动创建大规模、详细且逼真的城市景观，包括街道、建筑物、公园等。包含以下步骤：（2）规则定义：首先，需要定义一组规则，描述城市的各个方面，如街道布局、建筑物的形状和大小、公园的位置等。这些规则可以根据实际城市的特点定制，也可以根据特定的设计目标定制。例如，一个规则可能是“所有主要街道必须是直线，并且相互垂直”，另一个规则可能是“建筑物的高度不能超过附近的树木”。
[0009]（3）模型生成：一旦规则被定义，就可以使用软件工具来自动根据这些规则生成城市模型。这些工具通常会提供一个用户友好的界面，让用户能够轻松地修改规则和参数，以
实时预览生成的结果。例如，一个流行的规则驱动城市建模软件是Esri的CityEngine，它使用一种名为"CGA"（Computer Generated Architecture）的建模语言，让用户能够定义复杂的建筑和景观规则。
[0010]（4）模型优化和渲染：生成模型后，可以对其进行优化和渲染，以提高视觉效果和性能。例如，可以使用3D建模和渲染软件如Blender或3ds Max来提高模型的细节，添加纹理和灯光效果，或减少模型的复杂度以提高运行效率。
[0011]然而，对于规则驱动技术，虽然提供了一种有效的手段，以自动化和高效地生成三维城市模型。但这种方法的效果和效率在很大程度上取决于规则的定义和管理，以及模型生成工具的性能和功能。
[0012]因此，现有针对城市场景下的批量建筑模型生成采用的技术手段，具有以下缺陷：（1）倾斜摄影技术数据采集难度高，对环境、空间要求、法律法规、天气等都有着较高要求。
[0013]（2）倾斜摄影技术生成的建筑仅包含外观模型信息，没有建筑的结构化信息，不支持内部查看及其他复杂应用。
[0014]（3）基于规则生成的模型需要人工编写大量的规则，且同种规则仅适配单一样式的建筑群。
[0015]（4）基于规则生成的城市仅在城市布局层面与真实城市相似，在建筑风格，城市效果层面需要庞大的人力干预才能逼近真实环境。
[0016]（5）基于规则生成的城市因为规则数量限制，必然存在大量重复样式建筑，降低了场景还原的真实度。

技术实现思路

[0017]本专利技术的主要目的在于提供一种城市建筑模型程序化生成方法、装置、设备及存储介质，旨在解决目前针对城市场景下的批量建筑模型生成方案存在的环境要求高、人工操作量大、与真实城市的建筑风格相差大以及建筑重复度高的技术问题。
[0018]为实现上述目的，本专利技术提供了一种城市建筑模型程序化生成方法，包括以下步骤：获取建筑卫星地图、建筑街景图和建筑高程图；提取所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑特征信息，并基于所述建筑特征信息，生成PCG规则库；提取所述建筑高程图、所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑风格特征，并将所述建筑风格特征进行结构化存储；其中，所述建筑风格特征包括第一风格特征和第二风格特征；以所述第一风格特征为输入，调用PCG规则库中不同的PCG规则，生成基础的城市建筑模型；基于所述第二风格特征和生成的所述基础的城市建筑模型，生成目标城市建筑模型。
[0019]可选的，提取所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑特征信息，并基于所述建筑特征信息，生成PCG规则库步骤，具体包括：
采用深度学习算法，提取所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑特征信息；基于提取的所述建筑特征信息，以人工智能调用的方式，人为编写具有若干条PCG规则的PCG规则库。
[0020]可选的，提取所述建筑高程图、所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑风格特征，并将所述建筑风格特征进行结构化存储步骤，具体包括：采用图形语义分割，提取所述建筑高程图、所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑风格特征；其中，所述建筑风格特征包括第一风格特征和第二风格特征；将所述第一风格特征和所述第二风格特征进行结构化存储。
[0021]可选的，所述第一风格特征包括从所述建筑高程图中提取的建筑高度信息和从所述建筑卫星地图中提取的建筑轮廓信息。
[0022]可选的，以所述第一风格特征为输入，调用PCG规则库中不同的PCG规则，生成基础的城市建筑模型步骤，具体包括：以建筑高度信息和建筑轮廓信息为数据输入源，在PCG规则库中选取目标PCG规则，生成基础的城市建筑模型。
[0023]可选的，所述第二风格特征包括从所述建筑卫星地图中提取的建筑楼顶图片和从所述建筑街景图中提取的建筑侧面图片。
[0024]可选的，基于所述第二风格特征和生成的所述基础的城市建筑模型，生成目标城市建筑模型步骤，具体包括：根据所述建筑楼顶图片和所述建筑侧面图片，生成具有不同的纹理数据的建筑材质图片；基于所述具有不同的纹理数据的建筑材质图片，采用建筑贴图绘制的方式，在每个基础的城市建筑模型的基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种城市建筑模型程序化生成方法，其特征在于，包括以下步骤：获取建筑卫星地图、建筑街景图和建筑高程图；提取所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑特征信息，并基于所述建筑特征信息，生成PCG规则库；提取所述建筑高程图、所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑风格特征，并将所述建筑风格特征进行结构化存储；其中，所述建筑风格特征包括第一风格特征和第二风格特征；以所述第一风格特征为输入，调用PCG规则库中不同的PCG规则，生成基础的城市建筑模型；基于所述第二风格特征和生成的所述基础的城市建筑模型，生成目标城市建筑模型。2.如权利要求1所述的城市建筑模型程序化生成方法，其特征在于，提取所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑特征信息，并基于所述建筑特征信息，生成PCG规则库步骤，具体包括：采用深度学习算法，提取所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑特征信息；基于提取的所述建筑特征信息，以人工智能调用的方式，人为编写具有若干条PCG规则的PCG规则库。3.如权利要求1所述的城市建筑模型程序化生成方法，其特征在于，提取所述建筑高程图、所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑风格特征，并将所述建筑风格特征进行结构化存储步骤，具体包括：采用图形语义分割，提取所述建筑高程图、所述建筑卫星地图和所述建筑街景图中的建筑风格特征；其中，所述建筑风格特征包括第一风格特征和第二风格特征；将所述第一风格特征和所述第二风格特征进行结构化存储。4.如权利要求3所述的城市建筑模型程序化生成方法，其特征在于，所述第一风格特征包括从所述建筑高程图中提取的建筑高度信息和从所述建筑卫星地图中提取的建筑轮廓信息。5.如权利要求4所述的城市建筑模型程序化生成方法，其特征在于，以所述第一风格特征为输入，调用PCG规则库中不同的PCG规则，生成基础的城市建筑模型步骤，具体包括：以建筑高度信息和建筑轮廓信息为数据输入源，在PCG规则库中选取目标PCG规则，生成基础的城...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志，伍琦，李志刚，谭龙，陈宇，刘孝卫，邱德顺，
申请(专利权)人：子亥科技成都有限公司，
类型：发明
国别省市：