三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統技術方案

本發明專利技術涉及一種三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統。它解決現有技術模擬的客觀世界真實度較低等技術問題。包括傾斜遙感攝影測量裝置、近地面移動攝影測量裝置、實景三維建模子系統、建筑信息模型子系統、二維GIS子系統和警用信息子系統，傾斜遙感攝影測量裝置和近地面移動攝影測量裝置與實景三維建模子系統相連，實景三維建模子系統和建筑信息模型子系統與虛擬現實城市信息模型構建系統相連，虛擬現實城市信息模型構建系統、二維GIS子系統和警用信息子系統與多源融合子系統相連。優點在于：實現了一致全局定位、地空一體化、室內外一體化、接口和標準等方面的技術突破，從而滿足警衛安保、反恐、指揮調度、基層基礎等多層次的公安應用。

Multi source image fusion imaging system for 3D police geographic information platform

The invention relates to a multi-source image fusion imaging system for a three-dimensional police geographic information platform. The utility model solves the technical problems of lower fidelity of the objective world of the prior art simulation. Including the tilt photogrammetry remote sensing device and ground mobile photography measurement device, three-dimensional modeling system, building information modeling subsystem, two-dimensional GIS subsystem and the police information system, tilt photogrammetry remote sensing device and near ground mobile photography measurement device and real 3D modeling system is connected, and subsystem of real 3D building information model the model system and virtual reality city information system model construction is to construct the system, 2D GIS subsystem and the police information subsystem and multi-source fusion subsystem connected virtual reality city information model. Advantages: to achieve a technological breakthrough consistent global positioning, integration, integration of indoor and outdoor air interface, and standards and other aspects of the application, so as to meet the public security guard, security and counter-terrorism command, basic multi-level.

【技術實現步驟摘要】
三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統
本專利技術屬于警務信息系統建設
，涉及三維地理信息平臺，尤其是涉及一種三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統。
技術介紹
目前二維警用地理信息平臺在各公安部門的應用已經較為成熟。二維GIS基本實現了與警用業務相關的各種功能，如：GIS地圖顯示功能、地圖操作功能、警用地圖功能、顯示GPS警車功能、地圖查詢及定位功能、繪圖功能等。雖然在一定程度上滿足了公安部門的日常管理工作需要，但二維GIS是將三維的空間信息映射為二維的平面信息，不可避免地在表現方法上過于抽象，很難表現人文、環境、資源等信息；對使用者來講也缺乏臨場感，不符合人們的真實視覺習慣。二維GIS在三維定位及信息展現的直觀性方面存在著局限性，由此，對于三維GIS的建設需求應運而生。近年來，三維可視化與虛擬現實技術在國外安全部門和警察部門越來越受到重視，國內也在這方面開展了一些工作，實現了地圖操作、場館信息定位查詢、安全保衛及警務信息在三維電子地圖上的全方位展示的功能，系統在B/S客戶端瀏覽地圖非常迅速，較高地滿足系統的實戰需求。目前，警用三維地理信息平臺的建設尚處于起步階段，在保持海量三維模型的瀏覽流暢、把現有公安二維系統中的數據整合到三維場景上、將現有二維警用地理信息系統集成到三維警用地理信息平臺中以及針對特定業務(如實現人口信息查詢、警務模擬飛行等)提供相應的分析和決策支持模塊方面還有待進一步的發展與提高。數字城市出現的初衷就是希望能在虛擬的數字世界中真實的表達現實世界，并在其上進行針對性的專業需求分析和應用，發揮地理信息數據的核心決策支持能力。因此，數字城市發展的目標，必然是盡可能多的承載客觀世界的信息，無限真實的模擬現實世界。然而，三維GIS發展至今，其應用仍局限于以城市虛擬場景的可視化展示和漫游瀏覽為主。究其原因，是由于傳統數字城市三維建模技術的局限性：傳統數字城市三維建模，主要采用人工建模、采樣紋理、樣本化貼圖的技術手段，是以仿真的手段實現對客觀世界的三維再現，無法真實模擬客觀世界；而公安、城管、規劃、園林等城市各個管理部門需要的是能真實反映城市現狀的“全信息”城市模型。為實現公安信息化深化應用和綜合管理水平不斷提高，提高治安管理、警力部署、安全警衛等公安業務的地理信息系統建設和管理，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的解決方案。例如，中國專利文獻公開了一種基于云存儲的數字警用三維地理信息系統[申請號：201320055443.1]，由便攜式終端、道路監視終端、安防監視終端、無線通訊網絡、檢索服務器、地理信息服務器、警用數據服務器組成，便攜式終端、道路監視終端、安防監視終端連接無線通訊網絡，無線通訊網絡分別連接地理信息服務器、警用數據服務器。其優勢體現在：彌補了公安機關當前常規信息化應用系統中分析數據的局限性，綜合利用地理信息技術所特有的空間分析功能和強有力的可視化表達能力，使警務數據信息和空間信息融為一體。通過監控各種警務工作元素在空間的分布情況和實時運行情況，分析其內在聯系，合理配置和調度資源，從而提高各警務部門的快速響應和協同處理能力。上述方案雖然在一定程度上提高了三維地理信息系統的性能，但是仍然無法從根本上解決前文所述的技術問題。特別是三維場景仍然主要采用人工建模、采樣紋理、樣本化貼圖等技術手段，是以仿真的手段實現對客觀世界的三維再現，無法真實模擬客觀世界。基于手工建模的傳統數字城市建設模式采用樣本化的城市外貌模擬，無法真實的表現客觀世界，同時缺少建筑內部空間及空間內事物的表達與聯系。由于航空攝影的局限性，近地面影像缺失，使得實景三維難以實現近地面精細化模型構建，無法滿足近地面觀察應用的需要。然而常規的近地面街景集成技術，僅僅是從二三維場景切換至街景影像畫面的方式，這種街景影像，其空間定位關系不具備嚴密的數學基礎，無法與實景三維模型空間進行準確的空間匹配，也無法與GIS數據源無縫對接。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對上述問題，提供一種模擬的客觀世界真實度高的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統。為達到上述目的，本專利技術采用了下列技術方案：本三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統，其特征在于，包括：傾斜遙感攝影測量裝置、近地面移動攝影測量裝置、實景三維建模子系統、建筑信息模型子系統、二維GIS子系統和警用信息子系統，所述的傾斜遙感攝影測量裝置和近地面移動攝影測量裝置均與實景三維建模子系統相連，所述的實景三維建模子系統和建筑信息模型子系統均與虛擬現實城市信息模型構建系統相連，所述的虛擬現實城市信息模型構建系統、二維GIS子系統和警用信息子系統均與多源融合子系統相連；其中所述的傾斜遙感攝影測量裝置被配置為獲取包括建筑物在內的地物頂部和側面的全景影像信息和雷達點云信息；所述的近地面移動攝影測量裝置被配置為采集包括建筑物在內的地物近地面全景影像信息和雷達點云信息；所述的實景三維建模子系統被配置為將傾斜遙感攝影測量裝置和近地面移動攝影測量裝置的信息進行融合關聯以創建地空結合的實景三維模型；所述的建筑信息模型子系統被配置為對選定的建筑物內部的空間、構件、設施設備的三維建模與信息集成以獲得選定的建筑物內部建模數據；所述的虛擬現實城市信息模型構建系統被配制為將實景三維模型與選定的建筑物內部建模數據融合以獲得虛擬現實城市信息模型；所述的二維GIS子系統被配置為對地理空間的性質、類型及地名地址的平面地理信息集成；所述的警用信息子系統被配置為提供警用信息；所述的多源融合子系統被配置為將虛擬現實城市信息模型、平面地理信息和警用信息進行數據融合關聯以獲得增強現實城市信息模型。采取傾斜攝影測量、近地面移動測量和BIM聯合的技術方案，實現了三維模型與全景影像的精確疊加，而且將空間場景滲透至室內外一體，三維模型不但空間定位關系具備嚴密的數學基礎，而且有效彌補了航空影像對于底商、地面等信息的缺失；集成融合GIS數據，將二維數據三維實體化；集成融合警用信息，方便了警用信息的查詢與調取，實現了影像、場景、模型與矢量地圖、屬性數據、警用信息等多源多類數據的融合。在上述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統中，所述的傾斜遙感攝影測量裝置包括飛行平臺和設置在飛行平臺上的至少兩個空中影像采集攝像頭，其中至少一個空中影像采集攝像頭豎直向下設置，其余空中影像采集攝像頭以豎直向下設置的空中影像采集攝像頭為軸傾斜向下對稱設置。在上述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統中，所述的飛行平臺為直升機或無人機，所述的飛行平臺上設有五個空中影像采集攝像頭，其中一個空中影像采集攝像頭豎直向下設置，其余四個空中影像采集攝像頭以豎直向下設置的空中影像采集攝像頭為軸傾斜向下對稱設置。在上述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統中，所述的近地面移動攝影測量裝置包括地面移動平臺和設置在地面移動平臺上的全景影像采集攝像頭。在上述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統中，所述的地面移動平臺上設有安裝座，所述的全景影像采集攝像頭與安裝座轉動連接，在安裝座內設有能驅動全景影像采集攝像頭轉動的第一驅動電機，所述的第一驅動電機與第一控制電路相連，在第一控制電路上連接有第一GPS模塊和若干位置傳感器，所述的位置傳感器分布在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統，其特征在于，包括：傾斜遙感攝影測量裝置(1)、近地面移動攝影測量裝置(2)、實景三維建模子系統(3)、建筑信息模型子系統(4)、二維GIS子系統(5)和警用信息子系統(6)，所述的傾斜遙感攝影測量裝置(1)和近地面移動攝影測量裝置(2)均與實景三維建模子系統(3)相連，所述的實景三維建模子系統(3)和建筑信息模型子系統(4)均與虛擬現實城市信息模型構建系統(9)相連，所述的虛擬現實城市信息模型構建系統(9)、二維GIS子系統(5)和警用信息子系統(6)均與多源融合子系統(7)相連；其中所述的傾斜遙感攝影測量裝置(1)被配置為獲取包括建筑物在內的地物頂部和側面的全景影像信息和雷達點云信息；所述的近地面移動攝影測量裝置(2)被配置為采集包括建筑物在內的地物近地面全景影像信息和雷達點云信息；所述的實景三維建模子系統(3)被配置為將傾斜遙感攝影測量裝置(1)和近地面移動攝影測量裝置(2)的信息進行融合關聯以創建地空結合的實景三維模型；所述的建筑信息模型子系統(4)被配置為對選定的建筑物內部的空間、構件、設施設備的三維建模與信息集成以獲得選定的建筑物內部建模數據；所述的虛擬現實城市信息模型構建系統(9)被配制為將實景三維模型與選定的建筑物內部建模數據融合以獲得虛擬現實城市信息模型；所述的二維GIS子系統(5)被配置為對地理空間的性質、類型及地名地址的平面地理信息集成；所述的警用信息子系統(6)被配置為提供警用信息；所述的多源融合子系統(7)被配置為將虛擬現實城市信息模型、平面地理信息和警用信息進行數據融合關聯以獲得增強現實城市信息模型。...

【技術特征摘要】
1.一種三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統，其特征在于，包括：傾斜遙感攝影測量裝置(1)、近地面移動攝影測量裝置(2)、實景三維建模子系統(3)、建筑信息模型子系統(4)、二維GIS子系統(5)和警用信息子系統(6)，所述的傾斜遙感攝影測量裝置(1)和近地面移動攝影測量裝置(2)均與實景三維建模子系統(3)相連，所述的實景三維建模子系統(3)和建筑信息模型子系統(4)均與虛擬現實城市信息模型構建系統(9)相連，所述的虛擬現實城市信息模型構建系統(9)、二維GIS子系統(5)和警用信息子系統(6)均與多源融合子系統(7)相連；其中所述的傾斜遙感攝影測量裝置(1)被配置為獲取包括建筑物在內的地物頂部和側面的全景影像信息和雷達點云信息；所述的近地面移動攝影測量裝置(2)被配置為采集包括建筑物在內的地物近地面全景影像信息和雷達點云信息；所述的實景三維建模子系統(3)被配置為將傾斜遙感攝影測量裝置(1)和近地面移動攝影測量裝置(2)的信息進行融合關聯以創建地空結合的實景三維模型；所述的建筑信息模型子系統(4)被配置為對選定的建筑物內部的空間、構件、設施設備的三維建模與信息集成以獲得選定的建筑物內部建模數據；所述的虛擬現實城市信息模型構建系統(9)被配制為將實景三維模型與選定的建筑物內部建模數據融合以獲得虛擬現實城市信息模型；所述的二維GIS子系統(5)被配置為對地理空間的性質、類型及地名地址的平面地理信息集成；所述的警用信息子系統(6)被配置為提供警用信息；所述的多源融合子系統(7)被配置為將虛擬現實城市信息模型、平面地理信息和警用信息進行數據融合關聯以獲得增強現實城市信息模型。2.根據權利要求1所述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統，其特征在于，所述的傾斜遙感攝影測量裝置(1)包括飛行平臺(11)和設置在飛行平臺(11)上的至少兩個空中影像采集攝像頭(12)，其中至少一個空中影像采集攝像頭(12)豎直向下設置，其余空中影像采集攝像頭(12)以豎直向下設置的空中影像采集攝像頭(12)為軸傾斜向下對稱設置。3.根據權利要求2所述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統，其特征在于，所述的飛行平臺(11)為直升機或無人機，所述的飛行平臺(11)上設有五個空中影像采集攝像頭(12)，其中一個空中影像采集攝像頭(12)豎直向下設置，其余四個空中影像采集攝像頭(12)以豎直向下設置的空中影像采集攝像頭(12)為軸傾斜向下對稱設置。4.根據權利要求3所述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統，其特征在于，所述的近地面移動攝影測量裝置(2)包括地面移動平臺(21)和設置在地面移動平臺(21)上的全景影像采集攝像頭(22)。5.根據權利要求4所述的三維警用地理信息平臺的多源影像融合成像系統，其特征在于，所述的地面移動平臺(21)上設有安裝座(23)，所述的全景影像采集攝像頭(22)與安裝座(23)轉動連接，在安裝座(23)內設有能驅動全景影像采集攝像頭(22)轉動的第一驅動電機(24)，所述的第一驅動電機(24)與第一控制電路(25)相連，在第一控制電路(25)上連接有第一GPS模塊(26)和若干位置傳感器(27)，所述的位置傳感器(27)分布在全景影像采集攝像頭(22)的外圍且能檢測全景影像采集攝像頭(22)的轉動角度；所述的飛行平臺(11)上設有基座(13)，在基座(13)固定有豎直向下設置的空中影像采集攝像頭(12)，在基座(13)上轉動連接有端面齒盤(14)，所述的端面齒盤(14)與能驅動端面齒盤(14)轉動的第二驅動電機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：秦文，黃瑚，張軍民，酈兵，唐恬，秦華，王璐璐，高暢暢，鄭慶輝，胡兵勇，陳夢琳，牛健榮，石芳芳，
申請(專利權)人：杭州市公安局上城區分局，杭州市勘測設計研究院，
類型：發明
國別省市：浙江,33