[发明专利]一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种测绘方法，尤其涉及各类特色建筑的立面图测绘。

背景技术

传统的古建筑测量工具有皮卷尺、钢卷尺、软尺、卡尺、铅垂球、木梯等，较为先进的工具有激光测距仪、全站仪、三维扫描仪等。测绘时需先确定轴线尺寸，单体建筑立面图的一切控制尺寸都以此为根据；确定轴线尺寸后，再依次确定台明、台阶、室内外地面铺装、山墙、门窗等的位置，最后完成古建筑立面图的三维测量。专利CN102564405A发明了一种建筑测量仪以及利用其对铅垂点搜寻的方法，实现了建筑物尺寸参数的测量。专利CN101908228A发明了一种建筑立面测绘图的数字化建筑测绘方法，该方法类似于主动式激光三维测量法，利用激光标线仪与墙体相交生成测绘几何图形所需的定形尺寸。专利CN1448728A发明了一种激光测距方法和装置，能实现建筑物单点的长度测量，专利CN102735182A发明了一种手持激光测距扫描建筑物内轮廓的方法和装置，将激光发射器安装到转台上，利用转台角度和激光测量的深度距离转化为墙面的三维点坐标，这两个专利原理也都属于激光三维测量方法。专利CN102708162A发明了一种建筑信息的可视化方法，该方法将古建筑地图数据利用ArcGIS软件获得二维虚拟模型，然后对该二维虚拟模型粗略估计高程，再通过ArcScene和3DMAX软件形成三维地形及纹理信息，将二维虚拟模型和三维地形及纹理信息导入地图场景中，在地图中实现古建筑地理信息的显示。

已有的测绘技术大多数为手工测量，例如利用皮卷尺、钢卷尺、软尺、卡尺、铅垂球、木梯等，测量时每组的工作人员需要3-5人，当测量内容较多时每组测量的人数多达6-7人，每个建筑立面尺寸参数的测量均需手工完成，测量效率很低，而且是接触性测量，还有可能损坏古建筑。目前使用的激光测距仪、全站仪，能够非接触自动完成尺寸参数的测量，但每次只能做单点测量，要完成整个建筑的测量，现场工作量大，效率低；而且激光测距仪和全站仪价格也较为昂贵。比较先进的三维扫描仪能够快速获得建筑的三维点云数据，但数据量庞大，需要复杂的拼接方法才能完成整个墙面的测量，而且生成的点云数据需要重建成三维表面模型后才能表达出建筑尺寸信息，生成建筑立面测绘图时也需要复杂的方法才能完成；另外现场数据采集时需要携带大量硬件设备和电源，并需要有专业经验和较高水平的工程师在现场操作，扫描仪与建筑之间要保持适当的距离且光照要适度，实际使用时有诸多局限性。专利CN102708162A只是实现了古建筑地形信息的可视化显示，并没有实现古建筑尺寸数据的测量。

发明内容

为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种基于图像的特色建筑立面图测绘方法，其包括以下步骤：

步骤1：利用已经标定的数码相机采集被测特色建筑的立面图像；包括采集特色建筑立面中的典型构件或装饰物的图像数据，以及对墙体进行图像数据拍摄采集；

步骤2：通过图像处理技术分割出各具风格的局部特征并构建特色建筑立面及构件的特征库；

步骤3：利用基于图像的三维测量技术智能获得建筑墙体的关键尺寸参数；

步骤4：按照墙体所包含的构件特征将构件特征库中的模块按照实际测量的参数进行尺寸缩放，形成具有真实物理尺寸和建筑构件特征的墙面元素。

作为本发明的进一步改进，步骤1中，采集特色建筑立面中的典型构件或装饰物的图像数据时，将相机正对构件的正面和侧面，使相机平面和构件平面保持平行，现场对采集的每帧图像做好信息记录和编号，包括GPS位置信息、方位信息、建筑名称、年代及简要特点，然后利用计算机软件系统对拍摄的图像进行处理并提取建筑墙体的特色构件；将构件大样图分类编号，建立特色建筑风格的构件数据库；如果拍摄时不能正对构件平面进行数据采集，则需要对拍摄的图像进行校正处理。

作为本发明的进一步改进，步骤1中，在采集特色建筑立面中的典型构件或装饰物的图像数据前，对相机进行标定，首先根据建筑物规模及建筑的距离确定特色建筑标志板尺寸及圆环点的尺寸，每个圆环中心的坐标表示为(X_i,Y_i)；然后将打印的圆环点贴到一块平板上，持相机围绕平板一周在其四条边旁各取一点，在每个点分别用三个姿态，即相机水平方向、两个竖直放置方向对特色建筑标志板进行拍照，一共拍摄12张图像，特色建筑标志板中三个大圆的位置构成一直角坐标系。特色建筑标志板上的特征点为同心圆环，有三个大圆环为矩形的四个角，通过检测三个大圆，确定标志板的坐标轴及方向。其它同心圆环具有相同的大小。

作为本发明的进一步改进，相机的内参数的获取方法如下：