[发明专利]一种新型城市三维建模控制系统及方法

说明书

本发明属于三维建模技术领域，公开了一种新型城市三维建模控制系统及方法，设置有：图像输入单元、相机校准单元、平移和旋转数据输入单元、数字高程模型输入单元、地形模型生成单元、纹理提取单元、建筑模型生成单元、建筑模型存储单元、模型匹配单元、显示单元。本发明通过使用数字高程模型(DEM)及从飞行器和地面获取的图像，对城市建筑的三维外观和三维地形进行建模，并且从图像中提取逼真的纹理；可以使用除了DEM之外的在垂直方向和倾斜方向拍摄的空中图像生成三维建筑模型，并且提取相关三维模型的纹理，可以更加精细地模拟地面获取图像生成的三维模型，或者提取更高分辨率的纹理。

技术领域

本发明属于三维建模技术领域，尤其涉及一种新型城市三维建模控制系统及方法。

背景技术

使用高分辨率卫星影像的地图服务和超高速互联网传输已经广泛普及。此外，使用地面捕获图像的道路景观或街景式服务作为一种新型服务引起了人们的注意。使用卫星图像的地图服务可以在用户期望查看区域的卫星图像上标示建筑物或道路名称，因此有时候可以在给出来源和目的地之后搜索路径。此外，地图服务使得地面上的用户在相关区域拍摄的图像能够上传到服务器，并且即使使用地面图像也可以查看该区域的气象和卫星图像。与此同时，这样的地图服务还使得由用户亲自制作的三维模型被共享，从而能够在三维场景中观察相关区域。然而，使用卫星图像的地图服务的缺点在于，在某些区域卫星图像可能具有低分辨率，从而难以准确地识别某个区域并提供稍微单调的图像。相比之下，最近开始的道路景观或街景服务提供了通过使用主要安装在车辆上的全方位照相机获取图像的服务(如能够一次捕获360度视野的设备)，并且以图像的连续全景形式显示所获取的图像。因此，用户可以在某个环境中获取有关区域的信息，在该环境中，他(她)似乎在实际街道的位置观察周围区域。此外，这样的道路景观或街景服务使与卫星图像相关联的服务成为可能，因为相机与全球定位系统(GPS)关联操作，使得在获取图像时知道捕获的位置。这些传统技术旨在提供二维平面信息。同时，已经广泛地进行了使用卫星图像或航空图像生成建筑物三维模型的研究。然而，由于建筑物在大多数图像中占据很小的部分，所以建筑物的准确性变差。此外，存在的问题在于，建筑物侧面的纹理在多数情况下没有标示，并且整体上质地较差。

综上所述，现有技术存在的问题是：由于建筑物在大多数图像中占据很小的部分，建筑物准确性变差；建筑物侧面的纹理在多数情况下没有标示，并且整体上质地较差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型城市三维建模控制系统及方法。

本发明是这样实现的，一种新型城市三维建模控制系统，所述新型城市三维建模控制系统包括：

图像输入单元，与相机校准单元和纹理提取单元连接，用于接收存储在计算机中的建模区域空中和地面图像；

相机校准单元，与平移和旋转数据输入单元、建筑模型生成单元、建筑模型存储单元连接，在图像中提取特征点，并基于特征点建立图像之间的对应关系，根据对应关系计算相机的平移和旋转；根据平移和旋转数据输入单元输入的相机平移和旋转数据，校准图像输入单元输入的空中和地面图像；

平移和旋转数据输入单元，用于接收由拍摄装置在获取空中图像时姿态传感器记录的平移和旋转数据；

数字高程模型输入单元，与地形模型生成单元连接，用于接收建模区域的数字高程模型；

地形模型生成单元，用于将数字高程模型转换为三维网格，生成三维地形模型；

纹理提取单元，与地形模型生成单元、建筑模型生成单元连接，用于三维建筑模型纹理提取：根据三维建筑模型各个面与图像之间的对应关系，使用对应关系信息提取三维建筑各个面的纹理；三维地形模型纹理提取：根据三维地形网格和空中垂直图像的重合点，建立相互对应关系提取纹理；

建筑模型生成单元，用于通过图像之间的对应点，确定建筑物外墙上的大量三维坐标，通过三维坐标构建三维网格；