三維城市模型快速更新方法技術

本發明專利技術提供一種三維城市模型快速更新方法，其包括如下步驟：S101、收集三維城市中變化區域的不同視角的街景照片；S102、對所述三維城市的模型進行分析，定位所述變化區域在所述三維城市的模型中的區域；S103、根據所述三維城市的模型中的建筑物建立圖像特征庫；S104、對所述三維城市進行三維空間變化檢測，確定更新重建的建筑物；S105、將所述不同視角的街景照片進行特征匹配；S106、對所述更新重建的建筑物和本底三維模型進行精確融合。所述三維城市模型快速更新方法基于已有的三維城市數據，利用現有舊數據中的不變量作為更新數據校正的精度來源對新數據進行精度控制，以此來解決普通街景照片影像糾正問題。

Fast updating method of 3D urban model

The invention provides a method of updating a 3D city model, which comprises the following steps: changes in regional S101, collected from different perspectives in 3D City Street Photos; analysis of S102, the three-dimensional model of the city, in the area of 3D city model in the change of location; image feature database according to S103, the three-dimensional model of a city in the building; S104, 3D change detection on the three-dimensional city, determine the renewal and reconstruction of buildings; S105, the street photos from different perspectives for feature matching; reconstruction of buildings on S106, the update and the bottom 3D model accurately fusion. The three-dimensional model of the city fast update method of 3D City Based on existing data, using existing data in the old invariants as the update source data to calibrate the accuracy of precision control of new data, in order to solve the problem of image correction and ordinary street photos.

【技術實現步驟摘要】
三維城市模型快速更新方法
本專利技術涉及三維城市建模
，尤其涉及一種三維城市模型快速更新方法。
技術介紹
大規模、高精度、快速的全自動城市三維建模技術一直是攝影測量和數字城市領域研究的主要方向。目前已經被證明精確有效的城市三維重建的主要技術手段包括：(1)機載面陣或多線陣CCD航測相機立體測量；(2)機載LiDAR點云測量配合高精度二維影像；(3)機載多相機傾斜攝影測量；(4)車載LiDAR點云測量輔助全景照片，配合空中二維數據；(5)全手工3Dmax建模。上述技術和方法為大規模、快速、精確的城市三維重建提供了諸多可選方案，但它們都面臨一個重要問題，即昂貴的設備帶來的高額成本和后續更新方面的不便，因此平臺建設完成后仍面臨需要更新的任務。而如果采用傳統的3Dmax或大面積城市航攝的建模方法來進行更新，則維護依然耗時且費用昂貴。隨著終端電子的迅猛發展，獲取影像的成本越來越低，帶有拍照功能的手機、廉價高分辨率數碼相機等都已經被全面普及，可快速低成本地獲取城市街景數據，這就為城市三維建模提供了基礎和條件。但是由于這些未經過檢校標定的普通相機以及拍攝人員的原因，這些圖像存在畸變和投影變形的問題，如何從幾何上對這些圖像的位置進行定位、修正畸變和變形是首要面臨的問題。大多城市的三維平臺均采用傳統的高精度測繪數據作為二維底圖配合高精細度三維建模方法，具備相當準確的絕對定位精度和相對定位精度，數據分辨率和模型精細度也都很高，可以為后續采用其他方式更新數據提供一個良好的基準數據集。
技術實現思路
基于此，本專利技術提供一種三維城市模型快速更新方法，以有效解決現有技術存在的問題。一種三維城市模型快速更新方法，其包括如下步驟：S101、收集三維城市中變化區域的不同視角的街景照片；S102、對所述三維城市的模型進行分析，定位所述變化區域在所述三維城市的模型中的區域；S103、根據所述三維城市的模型中的建筑物建立圖像特征庫；S104、對所述三維城市進行三維空間變化檢測，確定更新重建的建筑物；S105、將所述不同視角的街景照片進行特征匹配；S106、對所述更新重建的建筑物和本底三維模型進行精確融合。本專利技術一較佳實施方式中，所述不同視角的街景照片通過非量測型專業設備獲取。本專利技術一較佳實施方式中，所述非量測型專業設備包括帶攝像頭的手機和普通照相機。本專利技術一較佳實施方式中，所述不同視角的街景照片包括所述三維城市中建筑物的不同外立面的照片。本專利技術一較佳實施方式中，步驟S104中，首先在所述三維城市中進行分類，濾除非建筑物目標，然后針對其中的建筑物先基于圖像特征進行判斷，對能夠確認已發生變化的目標建立緩沖區，確定附近不變的建筑物建立參考系。本專利技術一較佳實施方式中，步驟S105中，利用日照條件、所述三維城市中建筑物自身幾何關系加速稠密匹配算法，優化密集點云重建，并進一步重建局部三維模型。相對于現有技術，本專利技術提供的三維城市模型快速更新方法基于已有的三維城市數據，利用現有的舊數據中的不變量作為更新數據校正的精度來源，對新數據進行精度控制，以此來解決非量測相機拍攝的普通街景照片影像糾正問題。具體地，所述三維城市模型快速更新方法可以盡可能地利用現有的高精度數字城市空間基礎信息平臺成果數據的紋理特征和先驗知識，以城市中不變的建筑模型為控制條件，采用多角度拍攝到的街景照片構建DSM(DigitalSurfaceModel)模型，以實現城市變化區域的三維特征更新，可解決傳統攝影測量方法無法處理的局部由于非測繪相機引起的圖像畸變偏差，使數字城市建設能夠滿足城市快速發展的需要，具有廣泛的應用前景。附圖說明圖1為本專利技術一實施例提供的三維城市模型快速更新方法的流程圖；圖2為圖1所示三維城市模型快速更新方法的原理圖。具體實施方式為了便于理解本專利技術，下面將參照相關附圖對本專利技術進行更全面的描述。附圖中給出了本專利技術的較佳實施方式。以上僅為本專利技術的優選實施例，并非因此限制本專利技術的專利范圍，凡是利用本專利技術說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
，均同理包括在本專利技術的專利保護范圍內。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本專利技術的
的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本專利技術的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在于限制本專利技術。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。請一并參閱圖1和圖2，本專利技術一實施例提供的一種三維城市模型快速更新方法，其包括如下步驟：S101、收集三維城市中變化區域的不同視角的街景照片。本實施例中，主要采用手持消費級普通相機、手機等非量測型專業設備來獲取三維城市中變化區域的不同視角的街景照片，所述不同視角的街景照片可以為建筑物的不同外立面提供立體測圖所需的紋理信息。可以理解的是，對于建筑物頂部的影像，可以配合無人航拍飛機，如六旋翼小飛機來進行采集。S102、對所述三維城市的模型進行分析，定位所述變化區域在所述三維城市的模型中的區域。可以理解的是，所述變化區域即為所述三維城市的模型中需要更新的區域。S103、根據所述三維城市的模型中的建筑物建立圖像特征庫。由此，可以為后續進行局部三維模型的重建提高特征點匹配速度和精度。S104、對所述三維城市進行三維空間變化檢測，確定更新重建的建筑物。本實施例中，首先在所述三維城市中進行分類，濾除非建筑物目標，如樹木等，然后針對其中的建筑物先基于圖像特征進行判斷，對能夠確認已發生變化的目標建立緩沖區，確定附近不變的建筑物建立參考系。S105、將所述不同視角的街景照片進行特征匹配。本實施例中，對所述不同視角的街景照片進行匹配的過程中，采用更多先驗知識的稠密匹配算法。具體地，利用日照條件、所述三維城市中建筑物自身幾何關系加速稠密匹配算法，優化密集點云重建，并進一步重建局部三維模型。S106、對所述更新重建的建筑物和本底三維模型進行精確融合。可以理解的是，本底三維模型即所述三維城市的模型中除所述變化區域以外的未變化區域。對所述更新重建的建筑物和本底三維模型進行精確融合后，即可完成所述三維城市模型的快速更新。相對于現有技術，本專利技術提供的三維城市模型快速更新方法基于已有的三維城市數據，利用現有的舊數據中的不變量作為更新數據校正的精度來源，對新數據進行精度控制，以此來解決非量測相機拍攝的普通街景照片影像糾正問題。具體地，所述三維城市模型快速更新方法可以盡可能地利用現有的高精度數字城市空間基礎信息平臺成果數據的紋理特征和先驗知識，以城市中不變的建筑模型為控制條件，采用多角度拍攝到的街景照片構建DSM(DigitalSurfaceModel)模型，以實現城市變化區域的三維特征更新，可解決傳統攝影測量方法無法處理的局部由于非測繪相機引起的圖像畸變偏差，使數字城市建設能夠滿足城市快速發展的需要，具有廣泛的應用前景。以上所述實施例僅表達了本專利技術的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本專利技術專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本專利技術構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本專利技術的保護范圍。因此，本專利技術專利的保護范圍應以所附權利要求為準。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種三維城市模型快速更新方法，其特征在于，包括如下步驟：S101、收集三維城市中變化區域的不同視角的街景照片；S102、對所述三維城市的模型進行分析，定位所述變化區域在所述三維城市的模型中的區域；S103、根據所述三維城市的模型中的建筑物建立圖像特征庫；S104、對所述三維城市進行三維空間變化檢測，確定更新重建的建筑物；S105、將所述不同視角的街景照片進行特征匹配；S106、對所述更新重建的建筑物和本底三維模型進行精確融合。

【技術特征摘要】
1.一種三維城市模型快速更新方法，其特征在于，包括如下步驟：S101、收集三維城市中變化區域的不同視角的街景照片；S102、對所述三維城市的模型進行分析，定位所述變化區域在所述三維城市的模型中的區域；S103、根據所述三維城市的模型中的建筑物建立圖像特征庫；S104、對所述三維城市進行三維空間變化檢測，確定更新重建的建筑物；S105、將所述不同視角的街景照片進行特征匹配；S106、對所述更新重建的建筑物和本底三維模型進行精確融合。2.如權利要求1所述的三維城市模型快速更新方法，其特征在于，所述不同視角的街景照片通過非量測型專業設備獲取。3.如權利要求2所述的三維城市模型快速更新方法，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉萍，陳會，孫博，姜小礫，
申請(專利權)人：中國科學院深圳先進技術研究院，
類型：發明
國別省市：廣東,44