[发明专利]一种基于水平集的LOD2建筑物模型构建方法无效

申请号：	201210090628.6	申请日：	2012-03-30
公开（公告）号：	CN102663815A	公开（公告）日：	2012-09-12
发明（设计）人：	贾冰;陈雨时;张晔;王春媛	申请（专利权）人：	哈尔滨工业大学
主分类号：	G06T17/00	分类号：	G06T17/00
代理公司：	哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109	代理人：	张果瑞
地址：	150001 黑龙***	国省代码：	黑龙江;23
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摘要：
搜索关键词：	一种基于水平 lod2 建筑物模型构建方法
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【说明书】：

技术领域

本发明属于应用水平集算法对DSM数据的分割处理领域，具体涉及一种基于水平集的LOD2建筑物模型构建方法。

背景技术

随着对数字城市需求的日益提高，城市和郊区人造地物的高精度模型化能够使人们参与到城市的规划设计与建设，对经济的发展和避难措施的策划提出参考性的建议。游戏娱乐、汽车导航、电子商务等领域的飞速发展促进了人们对数字城市的迫切需求。三维建筑物模型通常采用多尺度的表达方式，以满足不同的应用需求。根据CityGML的定义，LOD1(Level Of Detail 1)是指仅有平面屋顶的建筑物模型，LOD1是第一级尺度，LOD2(Level Of Detail 2)建筑物模型具有不同类型的建筑物屋顶和真实的表面纹理。目前，许多研究集中在LOD1建筑物模型的构建方法上，主要研究方向是对具有精细几何结构以及表面纹理的建筑物模型的构建方法。

在过去的几十年里，三维建筑物模型的构建技术可以使用多种数据源，尤其是DSM(Digital Surface Model，数字表面模型)的应用愈加广泛，通过多角度航拍图像或LiDAR(Light Detection And Ranging)数据处理所得的高精度DSM数据，其分辨率高达0.3m，可提供丰富的三维信息，从而构建出精细的屋顶几何结构。但是现有技术还没有从DSM数据中提取复杂建筑物模型的顶面基元以及拓扑结构、实现较高精度的LOD2建筑物模型构建的方法。

发明内容

本发明是为了解决现有的基于二维图像的建筑物模型构建方法中存在的顶面结构不够细致而导致构建精度不高的问题，提出的一种基于水平集的LOD2建筑物模型构建方法。

本发明的一种基于水平集的LOD2建筑物模型构建方法，其具体过程为：

步骤1、提取建筑物轮廓作为建筑物轮廓掩膜Ω_m，同时根据相对应的建筑物区域的地理坐标选取DSM数据，通过自动配准或人工配准的方式，将建筑物轮廓掩膜Ω_m和DSM数据配入到统一的坐标系下；

步骤2、根据步骤1选取的建筑物轮廓掩膜Ω_m和DSM数据获取建筑物顶面数据T；

步骤3、根据步骤2获得的建筑物顶面数据T获取建筑物顶面数据T的特征空间；

步骤4、根据步骤3获取的特征空间将建筑物区域进行多相水平集分割，获取子区域；

步骤5、根据多相水平集的定义分别提取步骤4获得的每个子区域的点集，然后检测建筑物每个片元的边界点，获取建筑物每个基元的角点的图像坐标；

步骤6、根据步骤5获得的的建筑物角点的图像坐标，与步骤1中选取的DSM数据中的地理坐标相对应，建立建筑物顶面数据T的拓扑结构；

步骤7、根据步骤6获取的建筑物顶面数据T的拓扑结构，同时根据相应的建筑物区域的航拍可见光图像提取建筑物表面的纹理数据，与建筑物的不同基元相对应，完成LOD2建筑物模型的构建。

本发明基于多相多通道水平集框架，将局部区域信息引入该框架，以DSM数据点的法向量作为特征向量进行水平集分割，分离出建筑物顶面的不同基元，从而实现顶面几何结构的构建。

本发明的优势在于能够从DSM数据中提取复杂建筑物模型的顶面基元以及拓扑结构，实现较高精度的LOD2建筑物模型构建。