一種建筑物的三維模型的獲取方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種建筑物的三維模型的獲取方法及系統(tǒng)，利用傾斜航片的外方位元素與面積計算法，選擇與建筑物的各實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面及最優(yōu)傾斜航片，并對各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋部分進行剔除，還通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理，以提高建筑物的側(cè)面紋理的精準度；利用所述最優(yōu)側(cè)面，建立所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與建筑物白模之間的一一對應(yīng)關(guān)系，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的建筑物紋理到建筑物白模的自動貼圖，將獲取的建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到獲取的建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型，以簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。
【專利說明】一種建筑物的三維模型的獲取方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實施例涉及攝影測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種建筑物的三維模型的獲取方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字城市，又稱數(shù)碼城市，或智能城市，是指綜合運用計算機數(shù)字化手段對城市的基礎(chǔ)設(shè)施、功能機制進行全方位的數(shù)字采集和處理，具有城市地理、資源、生態(tài)環(huán)境、人口、經(jīng)濟、社會等復(fù)雜系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、優(yōu)化決策的強大功能，用于重大決策的效果預(yù)演和對未來發(fā)展預(yù)測的技術(shù)系統(tǒng)。城市建模是數(shù)字城市的重要內(nèi)容和必要步驟，而城市模型的構(gòu)建基于建筑物的三維模型的構(gòu)建，因此，現(xiàn)有技術(shù)中提出了建筑物的三維模型的獲取技術(shù)。
[0003]建筑物的三維模型的獲取一般包括建筑物白模構(gòu)建和紋理獲取兩部分工作，通過將建筑物的紋理貼圖在建筑物白模上，獲得建筑物的三維模型，其中，用于貼圖的三維模型稱為白模。
[0004]現(xiàn)有的建筑物的三維模型的獲取方法為純?nèi)斯し椒?，在建筑物白模建好以后，通過人工的方法在白模表面貼建筑物的紋理，從而獲得建筑物的三維模型。
[0005]然而，現(xiàn)有的建筑物的三維模型的獲取方法的缺陷在于:所獲取的建筑物的紋理中建筑物的各面之間存在遮擋而造成建筑物的紋理的精準度下降，同時難以建立所獲取的建筑物的紋理與建筑物白模之間的一一對應(yīng)關(guān)系，而需要人工貼圖，貼圖流程復(fù)雜、自動化程度低以及建模周期較長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供一種建筑物的三維模型的獲取方法及系統(tǒng)，以提高建筑物的紋理的精準度，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的建筑物紋理到建筑物白模的自動貼圖，從而簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。
[0007]本發(fā)明實施例提供一種建筑物的三維模型的獲取方法，包括:
[0008]獲取建筑物白模；
[0009]獲取建筑物的頂面紋理；
[0010]獲取數(shù)字航攝儀拍攝得到的建筑物的傾斜航片；利用檢校場和定位定向系統(tǒng)POS直接地理定位，以獲取所述傾斜航片的外方位元素；建立所述傾斜航片與所述外方位元素之間的對應(yīng)關(guān)系；對于建筑物的各實際側(cè)面，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定該實際側(cè)面對應(yīng)的傾斜航片以及該實際側(cè)面在對應(yīng)的傾斜航片上的航拍側(cè)面的側(cè)面積，選取側(cè)面積最大的航拍側(cè)面以及該側(cè)面積最大的航拍側(cè)面所在的傾斜航片分別作為該實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片；利用攝影測量原理，判斷所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系，并剔除各最優(yōu)傾斜航片中與所述遮擋關(guān)系對應(yīng)的遮擋部分；通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理；[0011]將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型。
[0012]其中，所述獲取建筑物的頂面紋理，包括:
[0013]獲取建筑物的頂面航片；
[0014]對于建筑物的各實際頂面，根據(jù)該實際頂面在所述頂面航片中的頂面航片坐標確定該實際頂面對應(yīng)的頂面航片以及該實際頂面在對應(yīng)的頂面航片上的航拍頂面的頂面積，選取頂面積最大的航拍頂面以及該頂面積最大的航拍頂面所在的頂面航片分別作為該實際頂面對應(yīng)的最優(yōu)頂面以及最優(yōu)頂面航片；
[0015]將所述最優(yōu)頂面航片在0-90度范圍旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述最優(yōu)頂面航片被旋轉(zhuǎn)到與該最優(yōu)頂面對應(yīng)的實際頂面所在的地面坐標系平行時，將該旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的最優(yōu)頂面航片中的最優(yōu)頂面的最小外接矩形部分從所述最優(yōu)頂面航片上剪裁并微分糾正，以獲得建筑物的頂
面紋理。
[0016]其中，所述利用檢校場和POS直接地理定位，獲取所述傾斜航片的外方位元素，包括:
[0017]確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機之間的第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系；
[0018]確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機與所述數(shù)字航攝儀中下視相機之間的第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系；
[0019]利用檢校場確定POS與所述數(shù)字航攝儀中下視相機的第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系;
[0020]根據(jù)所述第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系，所述第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系，以及所述第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系，確定所述四個傾斜子相機與所述POS之間的第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系；
[0021]通過將所述POS的定位定向結(jié)果按所述第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系分解到所述四個傾斜子相機上，獲取所述四個傾斜子相機所對應(yīng)的傾斜航片的外方位元素。
[0022]其中，所述利用攝影測量原理，判斷各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系，包括:
[0023]將待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面所在的最優(yōu)傾斜航片的攝影中心與所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上的多個預(yù)設(shè)點連接，形成多條預(yù)設(shè)連線；
[0024]逐一判斷待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線是否有交點；
[0025]若是，判斷所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點是否位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部；
[0026]若所述交點位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部，則確定所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上、由位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部的交點所組成的部分被所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面遮擋。
[0027]其中，在所述將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型之后，還包括:
[0028]獲取建筑物的數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)和地面正射影像數(shù)據(jù)；
[0029]將所述DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，生成建筑物的三維場景圖。
[0030]相應(yīng)地，本發(fā)明實施例提供一種建筑物的三維模型的獲取系統(tǒng)，包括:[0031]白模獲取模塊，用于獲取建筑物白模；
[0032]頂面紋理獲取模塊，用于獲取建筑物的頂面紋理；
[0033]第一傾斜航片獲取模塊，用于獲取數(shù)字航攝儀拍攝得到的建筑物的傾斜航片；
[0034]外方位元素獲取模塊，用于利用檢校場和定位定向系統(tǒng)POS直接地理定位，以獲取所述傾斜航片的外方位元素；
[0035]對應(yīng)關(guān)系建立模塊，用于建立所述傾斜航片與所述外方位元素之間的對應(yīng)關(guān)系；
[0036]最優(yōu)側(cè)面及最優(yōu)傾斜航片獲取模塊，用于對于建筑物的各實際側(cè)面，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定該實際側(cè)面對應(yīng)的傾斜航片以及該實際側(cè)面在對應(yīng)的傾斜航片上的航拍側(cè)面的側(cè)面積，選取側(cè)面積最大的航拍側(cè)面以及該側(cè)面積最大的航拍側(cè)面所在的傾斜航片分別作為該實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片；
[0037]遮擋關(guān)系判斷模塊，用于利用攝影測量原理，判斷各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系；
[0038]遮擋部分剔除模塊，用于剔除各最優(yōu)傾斜航片中與所述遮擋關(guān)系對應(yīng)的遮擋部分；
[0039]第一處理模塊，用于通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理；
[0040]貼圖模塊，用于將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型。
[0041]其中，所述頂面紋理獲取模塊，包括:
[0042]頂面航片獲取單元，用于獲取建筑物的頂面航片；
[0043]最優(yōu)頂面及最優(yōu)頂面航片獲取單元，用于對于建筑物的各實際頂面，根據(jù)該實際頂面在所述頂面航片中的頂面航片坐標確定該實際頂面對應(yīng)的頂面航片以及該實際頂面在對應(yīng)的頂面航片上的航拍頂面的頂面積，選取頂面積最大的航拍頂面以及該頂面積最大的航拍頂面所在的頂面航片分別作為該實際頂面對應(yīng)的最優(yōu)頂面以及最優(yōu)頂面航片；
[0044]第二處理單元，用于將所述最優(yōu)頂面航片在0-90度范圍旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述最優(yōu)頂面航片被旋轉(zhuǎn)到與該最優(yōu)頂面對應(yīng)的實際頂面所在的地面坐標系平行時，將該旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的最優(yōu)頂面航片中的最優(yōu)頂面的最小外接矩形部分從所述最優(yōu)頂面航片上剪裁并微分糾正，以獲得建筑物的頂面紋理。
[0045]其中，所述外方位元素獲取模塊，具體用于:
[0046]確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機之間的第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系；
[0047]確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機與所述數(shù)字航攝儀中下視相機之間的第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系；
[0048]利用檢校場確定POS與所述數(shù)字航攝儀中下視相機的第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系;
[0049]根據(jù)所述第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系，所述第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系，以及所述第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系，確定所述四個傾斜子相機與所述POS之間的第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系；
[0050]通過將所述POS的定位定向結(jié)果按所述第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系分解到所述四個傾斜子相機上，獲取所述四個傾斜子相機所對應(yīng)的傾斜航片的外方位元素。
[0051]其中，所述遮擋關(guān)系判斷模塊，具體用于:[0052]將待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面所在的最優(yōu)傾斜航片的攝影中心與所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上的多個預(yù)設(shè)點連接，形成多條預(yù)設(shè)連線；
[0053]逐一判斷待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線是否有交點；
[0054]若是，判斷所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點是否位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部；
[0055]若所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部，則確定所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上、由位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部的交點所組成的部分被所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面遮擋。
[0056]其中，所述系統(tǒng)還包括:
[0057]數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取建筑物的DEM數(shù)據(jù)；
[0058]地面正射影像數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取地面正射影像數(shù)據(jù)；
[0059]三維場景圖生成模塊，用于將所述DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，生成建筑物的三維場景圖。
[0060]本發(fā)明提供一種建筑物的三維模型的獲取方法及系統(tǒng)，利用傾斜航片的外方位元素與面積計算法，選擇與建筑物的各側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片，并對所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋部分進行剔除，還通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理，以提高建筑物的側(cè)面紋理的精
準度；利用所述最優(yōu)側(cè)面，建立所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與建筑物白模之間的--對應(yīng)
關(guān)系，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的建筑物紋理到建筑物白模的自動貼圖，從而簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0061]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面將對本發(fā)明中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0062]圖1為本發(fā)明實施例提供的一種建筑物的三維模型的獲取方法的流程圖；
[0063]圖1a為本發(fā)明實施例提供的一種建筑物白模；
[0064]圖1b為本發(fā)明實施例提供的一種傾斜航片；
[0065]圖1c為本發(fā)明實施例提供的一種建筑物的三維模型；
[0066]圖1d為本發(fā)明實施例提供的另一種建筑物的三維模型；
[0067]圖2為本發(fā)明實施例提供的一種建筑物的三維模型的獲取方法中獲取傾斜航片的外方位元素方法的流程圖；
[0068]圖3為本發(fā)明實施例提供的一種建筑物的三維模型的獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】 [0069]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案作進一步詳細描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限定，基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0070]實施例一
[0071]請參閱圖1，本發(fā)明實施例提供的一種建筑物的三維模型的獲取方法的流程圖。如圖1所示，所述方法可以包括:
[0072]步驟110、獲取建筑物白模。
[0073]在本步驟中，可以通過獲取建筑物的邊界矢量數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述邊界矢量數(shù)據(jù)確定建筑物白模數(shù)據(jù)，進而根據(jù)所述白模數(shù)據(jù)獲取建筑物白模。所獲取的建筑物的白模可以如圖1a所示。
[0074]步驟120、獲取建筑物的頂面紋理。
[0075]在本步驟中，可以通過數(shù)字航攝儀拍攝得到的傾斜航片獲取建筑物的頂面紋理。優(yōu)選地，可以包括:獲取建筑物的頂面航片；對于建筑物的各實際頂面，根據(jù)該實際頂面在所述頂面航片中的頂面航片坐標確定該實際頂面對應(yīng)的頂面航片以及該實際頂面在對應(yīng)的頂面航片上的航拍頂面的頂面積，選取頂面積最大的航拍頂面以及該頂面積最大的航拍頂面所在的頂面航片分別作為該實際頂面對應(yīng)的最優(yōu)頂面以及最優(yōu)頂面航片；將所述最優(yōu)頂面航片在0-90度范圍旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述最優(yōu)頂面航片被旋轉(zhuǎn)到與該最優(yōu)頂面對應(yīng)的實際頂面所在的地面坐標系平行時，將該旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的最優(yōu)頂面航片中的最優(yōu)頂面的最小外接矩形部分從所述最優(yōu)頂面航片上剪裁并微分糾正，以獲得建筑物的頂面紋理。
[0076]本優(yōu)選的獲取建筑物的頂面紋理的技術(shù)方案通過面積判斷法，確定與建筑物實際頂面對應(yīng)的最優(yōu)頂面，所述最優(yōu)頂面所在的頂面航片即為最優(yōu)頂面航片，以通過建立建筑
物的各實際頂面與頂面航 片的--對應(yīng)關(guān)系從而建立建筑物的各頂面紋理與建筑物白模
的一一對應(yīng)關(guān)系，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的頂面紋理到建筑物白模的自動貼圖，同時還可以提高建筑物的頂面紋理的精準度。
[0077]其中，微分糾正是指采用航攝像片(如傾斜航片)或其它遙感圖像的微小面積為糾正單元，通過糾正單元的幾何變換實現(xiàn)兩個圖像(例如建筑物的實際圖像與建筑物的傾斜航片)之間的任何一種變換，例如所述變換可以為采用有理多項式函數(shù)糾正模型的變換。
[0078]其中，剪裁是將所述最優(yōu)頂面從該最優(yōu)頂面所在的傾斜航片上提取。
[0079]步驟130、獲取數(shù)字航攝儀拍攝得到的建筑物的傾斜航片；利用檢校場和定位定向系統(tǒng)(Position and Orientation System, P0S)直接地理定位，以獲取所述傾斜航片的外方位元素；建立所述傾斜航片與所述外方位元素之間的對應(yīng)關(guān)系；對于建筑物的各實際側(cè)面，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定該實際側(cè)面對應(yīng)的傾斜航片以及該實際側(cè)面在對應(yīng)的傾斜航片上的航拍側(cè)面的側(cè)面積，選取側(cè)面積最大的航拍側(cè)面以及該側(cè)面積最大的航拍側(cè)面所在的傾斜航片分別作為該實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片；利用攝影測量原理，判斷所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系，并剔除各最優(yōu)傾斜航片中與所述遮擋關(guān)系對應(yīng)的遮擋部分；通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理。
[0080]需要說明的是，由于實際中建筑物的某一實際側(cè)面可能會落在多張傾斜航片(示例性的，圖1b為其中一張具體的傾斜航片)上，因此，對于建筑物的各實際側(cè)面，通過建立所述傾斜航片與所述外方位元素之間的對應(yīng)關(guān)系，并根據(jù)建筑物的該實際側(cè)面，例如，根據(jù)建筑物的該實際側(cè)面的地面坐標，計算出該實際側(cè)面所對應(yīng)的航片坐標，從而確定與建筑物的該實際側(cè)面對應(yīng)的傾斜航片，也可以確定所述對應(yīng)的傾斜航片上與該實際側(cè)面對應(yīng)的航拍側(cè)面的面積。通過面積判斷法，從而可以進一步確定與該實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面，所述最優(yōu)側(cè)面所在的傾斜航片即為最優(yōu)傾斜航片，以通過建立建筑物的各實際側(cè)面與傾斜航片的對應(yīng)關(guān)系從而建立建筑物的各側(cè)面紋理與傾斜航片的對應(yīng)關(guān)系，同時還可以提高建筑物的側(cè)面紋理的精準度。此外，通過對傾斜航片上遮擋關(guān)系進行處理，以進一步提高建筑物的側(cè)面紋理的精準度。
[0081]其中，數(shù)字航攝儀在安裝時要求相機參考坐標系與慣性導(dǎo)航平臺參考坐標系的坐標軸之間精確平行，但是實際上，安裝后的慣性導(dǎo)航平臺與數(shù)字航攝儀總存在一個微小的角度差，即偏心角。同時，由于地球曲率影響，直接獲取的線元素與采用數(shù)字航攝儀獲得的傾斜航片的線元素之間產(chǎn)生線元素分量偏移值。檢校場檢校就是為了求出慣性導(dǎo)航平臺與數(shù)字航攝儀之間的偏心角以及線元素分量偏移值。
[0082]POS直接地理定位是指利用裝在飛機上的全球定位系統(tǒng)(Global PositioningSystem, GPS)接收機和設(shè)在地面上的一個或多個基站上的GPS接收機，同步而連續(xù)地觀測GPS衛(wèi)星信號，通過GPS載波相位測量分差定位技術(shù)獲取數(shù)字航攝儀的位置參數(shù)，應(yīng)用于數(shù)字航攝儀緊密固接的高精度慣性測量單元直接測定數(shù)字航攝儀的姿態(tài)參數(shù)。根據(jù)慣性測量單元的數(shù)據(jù)和GPS數(shù)據(jù)，可以獲得傾斜航片的外方位元素。
[0083]方位元素是指確定攝影時攝影物鏡(例如，攝影中心)、傾斜航片與地面三者之間相關(guān)位置的參數(shù)。確定傾斜航片攝影瞬間在地面直角坐標系中空間位置和姿態(tài)的參數(shù)叫傾斜航片的外方位元素，由所述外方位元素就可恢復(fù)傾斜航片在空間的位置和姿態(tài)。一張傾斜航片的外方位元素包括六個參數(shù)，其中有三個是直線元素，用于描述攝影中心的空間坐標值，另外三個是角元素，用于表達傾斜航片面的空間姿態(tài)。
[0084]在本步驟中，優(yōu)選地，在通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁后，還可以進一步包括對剪裁部分進行全二次多項式糾正，以進一步提高所獲得建筑物的側(cè)面紋理的精準度。
[0085]步驟140、將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型。
[0086]示例性地，所述建筑物的三維模型可以如圖1c和Id所示。需要說明的是，可以將預(yù)獲取的建筑物的三維模型對應(yīng)的實際建筑物的區(qū)域按預(yù)設(shè)區(qū)域劃分為多個子區(qū)域，對于每個子區(qū)域，按本實施例中的技術(shù)方案獲取該區(qū)域的建筑物白模，以及該區(qū)域的建筑物的頂面紋理和側(cè)面紋理，并將所述區(qū)域的建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到該區(qū)域的建筑物白模，以獲得該子區(qū)域的帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型，示例性地，可以如圖1c所示；通過對按預(yù)設(shè)區(qū)域劃分的多個子區(qū)域按本實施例的技術(shù)方案進行類似操作，從而可以獲取預(yù)設(shè)區(qū)域的帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型，示例性地，可以如圖1d所示。
[0087]需要說明的是，通過面積判斷法，建立所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與傾斜航片的
--對應(yīng)關(guān)系，即建立了所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與建筑物白模之間的--對應(yīng)關(guān)系，
以實現(xiàn)建筑物的側(cè)面紋理到建筑物白模的自動貼圖，從而簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。[0088]需要說明的是，在本實施例中，由于建筑物白模、建筑物的頂面紋理和建筑物的側(cè)面紋理是分開獨立獲取的，因此步驟110-步驟130的順序可以變化。
[0089]本實施例提供一種建筑物的三維模型的獲取方法，利用傾斜航片的外方位元素與面積計算法，選擇與建筑物的各實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片，并對所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋部分進行剔除，還通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理，以提高建筑物的側(cè)面紋理的精
準度；利用所述最優(yōu)側(cè)面，建立所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與建筑物白模之間的--對應(yīng)
關(guān)系，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的建筑物紋理到建筑物白模的自動貼圖，從而簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。
[0090]還請參閱圖1，優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟140之后，還可以包括:
[0091]步驟150、獲取建筑物的數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)數(shù)據(jù)和地面正射影像數(shù)據(jù)；
[0092]其中，DEM是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實體地面模型，是數(shù)字地形模型(Digital Terrain Model, DTM)的一個分支。一般認為，DTM是描述包括高程在內(nèi)的各種地貌因子，如坡度、坡向、坡度變化率等因子在內(nèi)的線性和非線性組合的空間分布，其中DEM是零階單純的單項數(shù)字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度變化率等地貌特性可在DEM的基礎(chǔ)上派生。
[0093]步驟160、將所述DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，生成建筑物的三維場景圖。
[0094]本優(yōu)選實施例的技術(shù)方案通過將獲取的DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，以生成建筑物的三維場景圖，從而通過建筑物的三維場景圖可以反映建筑物的紋理細節(jié)，同時可以反映建筑物所在的地面影像的細節(jié)。
[0095]優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，在步驟140或步驟160之后，還可以包括:
[0096]獲取建筑物的各側(cè)面和/或頂面的注記數(shù)據(jù)；
[0097]將所述注記數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，生成帶注記數(shù)據(jù)的建筑物的三維場景圖。
[0098]本優(yōu)選實施例的技術(shù)方案通過將獲取的建筑物的各側(cè)面和/或頂面的注記數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，以生成帶注記數(shù)據(jù)的建筑物的三維場景圖，以提高所述三維場景圖的精準度。
[0099]實施例二
[0100]請參閱圖2，為本發(fā)明實施例提供的一種建筑物的三維模型的獲取方法中獲取傾斜航片的外方位元素方法的流程圖。本實施例在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化了建筑物的三維模型的獲取方法中利用檢校場和POS直接地理定位，獲取所述傾斜航片的外方位元素。如圖2所示，所述獲取傾斜航片的外方位元素的方法可以包括: [0101]步驟210、確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機之間的第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系。
[0102]所述數(shù)字航攝儀集五臺相機于一體，下視相機豎直向下安裝在所述數(shù)字航攝儀的中間，所述數(shù)字航攝儀的四周安裝有四個傾斜子相機，所述四個傾斜子相機與所述數(shù)字航攝儀的傾斜角度可以為45°。所述數(shù)字航攝儀可以同步采集包含有建筑物側(cè)面紋理和頂面紋理的傾斜航片。
[0103]步驟220、確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機與所述數(shù)字航攝儀中下視相機之間的第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系。
[0104]步驟230、利用檢校場確定POS與所述數(shù)字航攝儀中下視相機的第三角度關(guān)系和
第三位置關(guān)系；
[0105]步驟240、根據(jù)所述第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系，所述第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系，以及所述第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系，確定所述四個傾斜子相機與所述POS之間的第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系；
[0106]步驟250、通過將所述POS的定位定向結(jié)果按所述第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系分解到所述四個傾斜子相機上，獲取所述四個傾斜子相機所對應(yīng)的傾斜航片的外方位元素。
[0107]本實施例提供一種建筑物的三維模型的獲取方法，利用檢校場和POS直接地理定位，獲取所述傾斜航片的外方位元素，結(jié)合面積計算法，選擇與建筑物的各側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片，并對所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋部分進行剔除，還通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理，以提高建筑物的側(cè)面紋理的精準度；利用所述最優(yōu)側(cè)面，建立所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與建筑物白模之間的一一對應(yīng)關(guān)系，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的建筑物紋理到建筑物白模的自動貼圖，從而簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。
[0108]實施例三
[0109]本實施例在上述各實施例的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化了建筑物的三維模型的獲取方法中利用攝影測量原理，判斷各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系，所述判斷各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系的方法可以包括:
[0110]步驟a、將待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面所在的最優(yōu)傾斜航片的攝影中心與所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上的多個預(yù)設(shè)點連接，形成多條預(yù)設(shè)連線；
[0111]在本步驟中，所述多個預(yù)設(shè)點可以為所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上的選取的多邊形面的各頂點以及該多邊形面的中心點。
[0112]步驟b、逐一判斷待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線是否有交點；
[0113]步驟C、若是，判斷所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點是否位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部；
[0114]需要說明的是，若否，確定所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面與所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面之間無遮擋。
[0115]步驟d、若所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部，則確定所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上、由位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部的交點所組成的部分被所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面遮擋。
[0116]本實施例提供一種建筑物的三維模型的獲取方法，利用傾斜航片的外方位元素與面積計算法，選擇與建筑物的各側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片，并利用攝影中心和傾斜航片多點連接光束與待判斷面的交點實現(xiàn)遮擋判斷，對所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋部分進行剔除，還通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理，以提高建筑物的側(cè)面紋理的精準度；利用所述最優(yōu)側(cè)面，建立所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與建筑物白模之間的一一對應(yīng)關(guān)系，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的建筑物紋理到建筑物白模的自動貼圖，從而簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。
[0117]實施例四
[0118]請參閱圖3，為本發(fā)明實施例提供的一種建筑物的三維模型的獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，所述系統(tǒng)包括:白模獲取模塊11、頂面紋理獲取模塊12、第一傾斜航片獲取模塊130、外方位元素獲取模塊131、對應(yīng)關(guān)系建立模塊132、最優(yōu)側(cè)面及最優(yōu)傾斜航片獲取模塊133、遮擋關(guān)系判斷模塊134、遮擋部分剔除模塊135、第一處理模塊136和貼圖模塊14。
[0119]其中，白模獲取模塊11用于獲取建筑物白模；頂面紋理獲取模塊12用于獲取建筑物的頂面紋理；第一傾斜航片獲取模塊130用于獲取數(shù)字航攝儀拍攝得到的建筑物的傾斜航片；外方位元素獲取模塊131用于利用檢校場和定位定向系統(tǒng)POS直接地理定位，以獲取所述傾斜航片的外方位元素；對應(yīng)關(guān)系建立模塊132用于建立所述傾斜航片與所述外方位元素之間的對應(yīng)關(guān)系；最優(yōu)側(cè)面及最優(yōu)傾斜航片獲取模塊133用于對于建筑物的各實際側(cè)面，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定該實際側(cè)面對應(yīng)的傾斜航片以及該實際側(cè)面在對應(yīng)的傾斜航片上的航拍側(cè)面的側(cè)面積，選取側(cè)面積最大的航拍側(cè)面以及該側(cè)面積最大的航拍側(cè)面所在的傾斜航片分別作為該實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片；遮擋關(guān)系判斷模塊134用于利用攝影測量原理，判斷各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系；遮擋部分剔除模塊135用于剔除各最優(yōu)傾斜航片中與所述遮擋關(guān)系對應(yīng)的遮擋部分；第一處理模塊136用于通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理；貼圖模塊14用于將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型。
[0120]需要說明的是，可以通過第一傾斜航片獲取模塊130、外方位元素獲取模塊131、對應(yīng)關(guān)系建立模塊132、最優(yōu)側(cè)面及最優(yōu)傾斜航片獲取模塊133、遮擋關(guān)系判斷模塊134、遮擋部分剔除模塊135和第一處理模塊136，獲取建筑物的側(cè)面紋理。
[0121]可選地，頂面紋理獲取模塊12可以包括:頂面航片獲取單元、最優(yōu)頂面及最優(yōu)頂面航片獲取單元和第二處理單元。
[0122]其中，頂面航片獲取單元用于獲取建筑物的頂面航片；最優(yōu)頂面及最優(yōu)頂面航片獲取單元用于對于建筑物的各實際頂面，根據(jù)該實際頂面在所述頂面航片中的頂面航片坐標確定該實際頂面對應(yīng)的頂面航片以及該實際頂面在對應(yīng)的頂面航片上的航拍頂面的頂面積，選取頂面積最大的航拍頂面以及該頂面積最大的航拍頂面所在的頂面航片分別作為該實際頂面對應(yīng)的最優(yōu)頂面以及最優(yōu)頂面航片；第二處理單元用于將所述最優(yōu)頂面航片在0-90度范圍旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述最優(yōu)頂面航片被旋轉(zhuǎn)到與該最優(yōu)頂面對應(yīng)的實際頂面所在的地面坐標系平行時，將該旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的最優(yōu)頂面航片中的最優(yōu)頂面的最小外接矩形部分從所述最優(yōu)頂面航片上剪裁并微分糾正，以獲得建筑物的頂面紋理。
[0123]本實施例提供的一種建筑物的三維模型的獲取系統(tǒng)，利用傾斜航片的外方位元素與面積計算法，選擇與建筑物的各側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片，并對所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋部分進行剔除，還通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理，以提高建筑物的側(cè)面紋理的精準度；利用所述最優(yōu)側(cè)面，建立所獲取的建筑物的側(cè)面紋理與建筑物白模之間的—對應(yīng)關(guān)系，以實現(xiàn)傾斜攝影獲取的建筑物紋理到建筑物白模的自動貼圖，從而簡化貼圖流程、提高自動化程度、并縮短建模周期。
[0124]優(yōu)選地，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述系統(tǒng)還可以包括:DEM數(shù)據(jù)獲取模塊、地面正射影像數(shù)據(jù)獲取模塊和三維場景圖生成模塊。
[0125]其中，DEM數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取建筑物的DEM數(shù)據(jù)；地面正射影像數(shù)據(jù)獲取模塊用于獲取地面正射影像數(shù)據(jù)；三維場景圖生成模塊用于將所述DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，生成建筑物的三維場景圖。
[0126]本優(yōu)選實施例的技術(shù)方案通過將獲取的DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，以生成建筑物的三維場景圖，從而通過建筑物的三維場景圖可以反映建筑物的紋理細節(jié)，同時可以反映建筑物所在的地面影像的細節(jié)。
[0127]作為本實施例的一個優(yōu)選的實施方式，所述外方位元素獲取模塊131可以具體用于:
[0128]確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機之間的第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系；
[0129]確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機與所述數(shù)字航攝儀中下視相機之間的第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系；
[0130]利用檢校場確定POS與所述數(shù)字航攝儀中下視相機的第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系;
[0131]根據(jù)所述第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系，所述第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系，以及所述第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系，確定所述四個傾斜子相機與所述POS之間的第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系；
[0132]通過將所述POS的定位定向結(jié)果按所述第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系分解到所述四個傾斜子相機上，獲取所述四個傾斜子相機所對應(yīng)的傾斜航片的外方位元素。
[0133]本優(yōu)選的實施方式利用檢校場和POS直接地理定位，獲取所述傾斜航片的外方位元素。
[0134]作為本實施例的另一個優(yōu)選的實施方式，所述遮擋關(guān)系判斷模塊134可以具體用于:
[0135]將待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面所在的最優(yōu)傾斜航片的攝影中心與所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上的多個預(yù)設(shè)點連接，形成多條預(yù)設(shè)連線；
[0136]逐一判斷待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線是否有交點；
[0137]若是，判斷所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點是否位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部；
[0138]若所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部，則確定所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上、由位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部的交點所組成的部分被所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面遮擋。
[0139]本優(yōu)選的實施方式利用攝影中心和傾斜航片多點連接光束與待判斷面的交點以實現(xiàn)遮擋判斷。
[0140]上述系統(tǒng)可執(zhí)行本發(fā)明任意實施例所提供的方法，具備執(zhí)行方法相應(yīng)的功能模塊和有益效果。
[0141]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解:實現(xiàn)上述各方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成。前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中。該程序在執(zhí)行時，執(zhí)行包括上述各方法實施例的步驟；而前述的存儲介質(zhì)包括:R0M、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0142]最后應(yīng)說明的是:以上各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其進行限制；實施例中優(yōu)選的實施方式，并非對其進行限制，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種建筑物的三維模型的獲取方法，其特征在于，包括: 獲取建筑物白模； 獲取建筑物的頂面紋理； 獲取數(shù)字航攝儀拍攝得到的建筑物的傾斜航片；利用檢校場和定位定向系統(tǒng)POS直接地理定位，以獲取所述傾斜航片的外方位元素；建立所述傾斜航片與所述外方位元素之間的對應(yīng)關(guān)系；對于建筑物的各實際側(cè)面，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定該實際側(cè)面對應(yīng)的傾斜航片以及該實際側(cè)面在對應(yīng)的傾斜航片上的航拍側(cè)面的側(cè)面積，選取側(cè)面積最大的航拍側(cè)面以及該側(cè)面積最大的航拍側(cè)面所在的傾斜航片分別作為該實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片；利用攝影測量原理，判斷所述各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系，并剔除各最優(yōu)傾斜航片中與所述遮擋關(guān)系對應(yīng)的遮擋部分；通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理； 將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取建筑物的頂面紋理，包括: 獲取建筑物的頂面航片； 對于建筑物的各實際頂面，根據(jù)該實際頂面在所述頂面航片中的頂面航片坐標確定該實際頂面對應(yīng)的頂面航片以及該實際頂面在對應(yīng)的頂面航片上的航拍頂面的頂面積，選取頂面積最大的航拍頂面以及該頂面積最大的航拍頂面所在的頂面航片分別作為該實際頂面對應(yīng)的最優(yōu)頂面以及最優(yōu)頂面航片； 將所述最優(yōu)頂面航片在0-90度范圍旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述最優(yōu)頂面航片被旋轉(zhuǎn)到與該最優(yōu)頂面對應(yīng)的實際頂面所在的地面坐標系平行時，將該旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的最優(yōu)頂面航片中的最優(yōu)頂面的最小外接矩形部分從所述最優(yōu)頂面航片上剪裁并微分糾正，以獲得建筑物的頂面紋理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用檢校場和POS直接地理定位，獲取所述傾斜航片的外方位元素，包括: 確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機之間的第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系； 確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機與所述數(shù)字航攝儀中下視相機之間的第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系； 利用檢校場確定POS與所述數(shù)字航攝儀中下視相機的第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系；根據(jù)所述第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系，所述第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系，以及所述第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系，確定所述四個傾斜子相機與所述POS之間的第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系； 通過將所述POS的定位定向結(jié)果按所述第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系分解到所述四個傾斜子相機上，獲取所述四個傾斜子相機所對應(yīng)的傾斜航片的外方位元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用攝影測量原理，判斷各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系，包括: 將待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面所在的最優(yōu)傾斜航片的攝影中心與所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上的多個預(yù)設(shè)點連接，形成多條預(yù)設(shè)連線； 逐一判斷待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線是否有交點；若是，判斷所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點是否位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部； 若所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部，則確定所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上、由位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部的交點所組成的部分被所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面遮擋。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型之后,還包括: 獲取建筑物的數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)和地面正射影像數(shù)據(jù)； 將所述DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，生成建筑物的三維場景圖。
6.一種建筑物的三維模型的獲取系統(tǒng)，其特征在于，包括: 白模獲取模塊，用于獲取建筑物白模； 頂面紋理獲取模塊，用于獲取建筑物的頂面紋理； 第一傾斜航片獲取模塊，用于獲取數(shù)字航攝儀拍攝得到的建筑物的傾斜航片； 外方位元素獲取模塊，用于利用檢校場和定位定向系統(tǒng)POS直接地理定位，以獲取所述傾斜航片的外方位元素 ；對應(yīng)關(guān)系建立模塊，用于建立所述傾斜航片與所述外方位元素之間的對應(yīng)關(guān)系；最優(yōu)側(cè)面及最優(yōu)傾斜航片獲取模塊，用于對于建筑物的各實際側(cè)面，根據(jù)所述對應(yīng)關(guān)系確定該實際側(cè)面對應(yīng)的傾斜航片以及該實際側(cè)面在對應(yīng)的傾斜航片上的航拍側(cè)面的側(cè)面積，選取側(cè)面積最大的航拍側(cè)面以及該側(cè)面積最大的航拍側(cè)面所在的傾斜航片分別作為該實際側(cè)面對應(yīng)的最優(yōu)側(cè)面以及最優(yōu)傾斜航片； 遮擋關(guān)系判斷模塊，用于利用攝影測量原理，判斷各最優(yōu)側(cè)面之間的遮擋關(guān)系； 遮擋部分剔除模塊，用于剔除各最優(yōu)傾斜航片中與所述遮擋關(guān)系對應(yīng)的遮擋部分；第一處理模塊，用于通過對剔除所述遮擋部分后的各最優(yōu)傾斜航片中的最優(yōu)側(cè)面進行微分糾正并剪裁，以獲得建筑物的側(cè)面紋理； 貼圖模塊，用于將所述建筑物的側(cè)面紋理和頂面紋理貼圖到所述建筑物白模，以獲得帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述頂面紋理獲取模塊，包括: 頂面航片獲取單元，用于獲取建筑物的頂面航片； 最優(yōu)頂面及最優(yōu)頂面航片獲取單元，用于對于建筑物的各實際頂面，根據(jù)該實際頂面在所述頂面航片中的頂面航片坐標確定該實際頂面對應(yīng)的頂面航片以及該實際頂面在對應(yīng)的頂面航片上的航拍頂面的頂面積，選取頂面積最大的航拍頂面以及該頂面積最大的航拍頂面所在的頂面航片分別作為該實際頂面對應(yīng)的最優(yōu)頂面以及最優(yōu)頂面航片； 第二處理單元，用于將所述最優(yōu)頂面航片在0-90度范圍旋轉(zhuǎn)，當(dāng)所述最優(yōu)頂面航片被旋轉(zhuǎn)到與該最優(yōu)頂面對應(yīng)的實際頂面所在的地面坐標系平行時，將該旋轉(zhuǎn)角度對應(yīng)的最優(yōu)頂面航片中的最優(yōu)頂面的最小外接矩形部分從所述最優(yōu)頂面航片上剪裁并微分糾正，以獲得建筑物的頂面紋理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外方位元素獲取模塊，具體用于:確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機之間的第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系； 確定所述數(shù)字航攝儀中四個傾斜子相機與所述數(shù)字航攝儀中下視相機之間的第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系； 利用檢校場確定POS與所述數(shù)字航攝儀中下視相機的第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系；根據(jù)所述第一角度關(guān)系和第一位置關(guān)系，所述第二角度關(guān)系和第二位置關(guān)系，以及所述第三角度關(guān)系和第三位置關(guān)系，確定所述四個傾斜子相機與所述POS之間的第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系； 通過將所述POS的定位定向結(jié)果按所述第四角度關(guān)系和第四位置關(guān)系分解到所述四個傾斜子相機上，獲取所述四個傾斜子相機所對應(yīng)的傾斜航片的外方位元素。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述遮擋關(guān)系判斷模塊，具體用于: 將待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面所在的最優(yōu)傾斜航片的攝影中心與所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上的多個預(yù)設(shè)點連接，形成多條預(yù)設(shè)連線； 逐一判斷待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線是否有交點； 若是，判斷所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點是否位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部； 若所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面與所述多條預(yù)設(shè)連線的交點位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部，則確定所述待判斷的第一最優(yōu)側(cè)面上、由位于所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面的內(nèi)部的交點所組成的部分被所述待判斷的第二最優(yōu)側(cè)面遮擋。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括: 數(shù)字高程模型DEM數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取建筑物的DEM數(shù)據(jù)； 地面正射影像數(shù)據(jù)獲取模 塊，用于獲取地面正射影像數(shù)據(jù)； 三維場景圖生成模塊，用于將所述DEM數(shù)據(jù)、地面正射影像數(shù)據(jù)和帶所述側(cè)面紋理和頂面紋理的建筑物的三維模型進行疊加顯示，生成建筑物的三維場景圖。
【文檔編號】G06T17/00GK103886640SQ201410117308
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】牛雪峰, 陳曉勇, 劉力榮, 楊國東, 郭增長, 左建章, 王雙亭, 袁占良, 蘇玉揚, 王樂洋, 胡倩偉 申請人:中國測繪科學(xué)研究院, 吉林大學(xué), 北京四維遠見信息技術(shù)有限公司