自动三维绘图方法技术

本发明专利技术涉及一种利用多个图像评估三维模型的自动三维绘图方法。本发明专利技术的目的是消除或者至少减小对平滑的要求并且因此增加3D模型的稳定性从而避免模糊。根据该方法，当图像被拍摄时，至少一个相机的位置(x、y、z)和空间方位角(α、β、γ)被记录；该至少一个相机在几何上被校准以指示图像的每个像素的方向；用于覆盖同一场景位置的多个图像对的立体差异被计算(42)，从而设置差异以及每个立体差异的确定性度量评估；该不同立体差异评估被一起加权(43)以形成3D模型；并且该立体差异评估基于评估的3D模型被自动且自适应地重新加权。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用多个图像评估三维模型的自动三维绘图(mapping)方法。
技术介绍
通常已知根据立体摄影测量方法对三维3D模型进行评估涉及手动使用立体护目镜。也存在使用计算机的解决方案并且这种计算机化解决方案的示例尤其是在我们的专利申请PCT/EP2007/056780和PCT/SE2000/000739中被发现。传统上结果是基于从覆盖世界上同一场景的不同位置拍摄的两个图像。从US5，808，626和US2002/0101438A1已知使用多个交叠的图像的方法。这些方法是基于识别和选择关键点。使用交叠图像的方法的其它示例从US6，658，207B1、US2004/0105090A1、US2002/0163582A1 和 US5, 104,217 已知。为了获得自动评估的精确性，通常需要引入某种类型的平滑方案。这种平滑的缺点在于，深度中的锐利变化将被平滑掉并且3D模型的综合质量将非常模糊。本专利技术的目的是获得一种减小对平滑的需要的方法，从而得到不需要或者需要非常少的后期平滑的更稳定3D模型。
技术实现思路
该目的是通过一种方法来实现，该方法的特征在于当图像被拍摄时，至少一个相机的位置和空间方位角被记录；至少一个相机在几何上被校准以指示图像中的每个像素的方向；用于覆盖同一场景位置的多个图像对的立体差异被计算，从而设置差异以及每个立体差异的确定性度量评估；不同立体差异评估被一起加权以形成3D模型；以及立体差异评估基于评估的3D模型被自动且自适应地重新加权。我们的绘图方法依赖于此该3D模型覆盖由收集的图像覆盖的整个区域，而不选择对象的关键点或节段。根据前一段落通过计算用于覆盖同一场景位置的多个图像对的立体差异，不实施或者仅仅实施轻微的后期平滑以获得稳定3D模型。通过使用遵从表决或加权方案的从不同角度拍摄的若干不同图像，有可能将来自立体对的结果组合到三维模型，在世界是平滑之处例如在街道上，该三维模型将是平滑的，并且在锐利深度变化之处，该三维模型同时可以保持是锐利的。立体差异评估可以例如基于评估的3D模型的法向矢量被重新加权。另夕卜，不同立体差异评估可以被一起加权以形成3D高度模型。根据该方法的优选发展，计算用于每个可能的图像对的立体差异。通过利用尽可能多的图像对，3D模型在精确度方面被最优化。根据该方法的又一优选发展，以大约60-90%的交叠拍摄在飞行方向上的图像。根据该方法的另一优选发展，以大约60-80%的交叠拍摄相邻飞行之间的图像。如上文提出的有关飞行方向以及相邻飞行之间的交叠的选择导致至少10个图像的覆盖度是可用的，从而对场景中的每个点的评估有贡献。为了进一步增加可用的图像的数目，根据该方法的又一优选发展提出了在两个基本上垂直的飞行方向上有交叠地拍摄图像。差异评估的加权可以按照许多不同方式执行。根据该方法的一个提议，立体差异的加权是基于求平均。为了避免不确定的测量，还提出了立体差异的加权涉及排除界外值。可以考虑到局部对比度，例如由遮蔽或分辨率影响的可见性，或者这些考虑的混合，设置用于每个立体差异的确定性度量评估。附图说明现在将参考附图更详细描述本专利技术，在附图中 图I示意性说明从天上(above)捕获图像。图2a说明用于收集数据的已知立体方案的示例。 图2b说明将用于收集数据的提议的立体方案。图3更示意性地说明将用于收集数据的另一提议方案。图4示意性说明在根据本专利技术的3D绘图方法中涉及的图像处理。具体实施例方式根据图1，在景观3上方在第一位置用实线并且在第二位置用虚线示出设有相机2的飞机I。如图中说明，景观高度不同，并且存在诸如房屋的陡峭配置4以及诸如绵延的山峦的更绵延的配置5。在第一位置的相机的位置由X、I、z表示并且空间方位角由α、β、Y表示。因此，旋转和位置的所有6个自由度是可用的。所示的第二相机位置的相应位置和空间方位角由x’、y’、z’和α’、β’、γ’表示。相机I对景观的覆盖度对于第一位置由线6、7表示并且对于第二位置由线6’、7’表示。当比较景观的从第一位置拍摄的图像与从第二位置拍摄的图像时，交叠部分8可以被识别。如果交叠8部分被观察到，可以看出从第一位置拍摄的图像缺乏有关陡峭配置4的竖直右部4. I的图像信息，而同一竖直右部4. I容易从第二位置被成像。因此，拥有覆盖同一场景位置的多个图像增大了构建与真实世界更一致的三维图像的可能性。在图I中示出大约25%的交叠。当然这种交叠可以高得多，诸如例如为75%。图2a示出已知立体方案的示例。通过在景观上方飞行设有向下看的相机的飞机或其它空中交通工具，使得在飞行方向上存在大约50-60%的交叠，并且对于相邻飞行大体上没有交叠以及实践中大约10%的交叠从而避免空洞，由此获得这种方案。在图中，上灰色条带9说明第一飞行的足印并且下灰色条带10说明第二飞行的足印。在条带9、10中，来自每隔一个图像的足印被说明为实矩形13-20，而位于它们之间的来自每隔一个图像的足印被说明为由垂直于飞行方向12的虚线界定的矩形21-26。通过所示的方案，地面上的每个点用两个图像覆盖并且根据这些图像可以计算立体评估。图2b示出在我们提出的专利技术中可以使用的立体方案的示例。在所提出的方案中，上和下条带9、10说明在飞行方向12上80%的交叠以及相邻飞行之间60%的交叠。合适提议的交叠在飞行方向上为大约60-90%以及在相邻飞行之间为大约60-80%。在不同条带9、10中，5个不同矩形27-31可以被识别，说明沿着飞行方向重复地存在的5个连续足印。5个矩形用垂直于飞行方向的5种不同界定线(实线、点划线、短划线、长划线和双点划线)标示。通过如参考图2b所示出和描述的方案，地面上的每个点用至少10个图像覆盖并且所有这些图像可以对场景中每个点进行立体评估有贡献。数目可以是至少15，侧向67%的交叠。图3示意性示出提供仍更多交叠的方案的示例。在这种情形中，不仅从在一个且第一飞行方向32上的基本上平行飞行路径收集图像，而且在基本上垂直于第一飞行方向的第二飞行方向33上收集图像。飞行在此处仅仅标示为在第一飞行方向32上的箭头34. 1-34. 5以及在第二飞行方向33上的箭头38. 1-38. 5。虽然箭头被示为指向同一方向用于飞行方向，它们中的一些，例如每隔一个可以指向相反的方向。相邻的平行飞行之间的交叠和在飞行方向上的交叠在图3中没有具体示出，但是可以如参考图2b所描述在宽的帧内变化。例如地面上的每个点可以被至少20个图像覆盖，所述至少20个图像可以对场景中每个点的立体差异评估有贡献。现在参考图4描述本专利技术的3D绘图方法中涉及的图像处理。参考图l、2b和3根据上述描述所收集的并且在存储单元45中可获得的图像44 被应用到立体差异块42，该立体差异块计算覆盖同一场景位置的每个可能图像对η的立体差异。对于每个所涉及的图像，图像被拍摄的位置x、y、ζ和空间方位角α、β、Y是已知的，即旋转和位置的所有6个自由度是已知的。另外，评估每个立体差异的确定性度量。此度量可以基于局部对比度、可见性和/或分辨率。在加权块43中考虑到评估的确定性度量，对在立体差异块42中计算的立体差异进行加权处理。在加权之后作为加权块43的输出而可获得高度模型46，该高度模型46作为格栅而可视化。根据此第一模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：L哈格伦，J博格，I安德森，F伊萨克森，
申请(专利权)人：萨博股份公司，
类型：
国别省市：