[发明专利]基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成方法与系统

说明书

本发明公开了一种基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成方法与系统。包括：构建三维数字空间的城市信息模型；得到原始拜耳阵列、包含近红外信息的拜耳阵列；对原始拜耳阵列进行插值处理；计算航拍图像近红外波段反射值NIR；计算航拍图像归一化植被指数NDVI；将航拍图像归一化植被指数NDVI与RGB数据联合形成四通道的输入数据，采用植被提取编码器、植被提取解码器，得到植被主干顶点热力图；后处理，得到植被主干顶点坐标；将植被模型匹配至植被主干顶点在城市信息模型地面坐标系的位置；结合WebGIS技术对城市信息模型进行可视化。利用本发明，实现了快速有效的区域植被模型生成，提高城市植被模型生成效率和精度。

技术领域

本发明涉及人工智能、智慧城市、CIM技术领域，具体涉及一种基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成方法与系统。

背景技术

当前，全球信息技术呈加速发展趋势，信息技术在国民经济中的地位日益突出，建设智慧城市对于一个国家综合竞争力的全面提高具有重要的战略意义。

智慧城市的产生源自物联网、云计算、移动互联网、人工智能为代表的新一代信息技术与知识社会环境下逐步孕育的开放的城市创新生态。智慧城市强调的是利用新一代信息技术和各类通信终端融合，实现城市智慧式管理和运行。

目前流行的三维模型建模方法-倾斜摄影技术采用可见光进行测量，对天气要求较高，拍摄时间也较长，得到的数据量巨大，在影像点云提取、生成三维模型方面计算量也特别大。现有的区域植被模型生成方法，无论采用人工建模还是倾斜摄影建模方法，都非常的耗时耗力，因此三维模型的快速建模方法有待进一步完善。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术存在的缺陷，提出一种基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成方法与系统，实现了快速有效的区域植被模型生成，提高城市植被模型生成效率和精度。

一种基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成方法：

步骤1，以三维的城市空间地理信息为基础，叠加城市建筑、地上地下设施的BIM信息以及城市物联网信息，构建起三维数字空间的城市信息模型；

步骤2，利用无人机在城市上空对地面进行覆盖拍摄，通过红外滤光片切换器，得到有红外截止滤光片下的原始拜耳阵列、无红外截止滤光片的包含近红外信息的拜耳阵列；

步骤3，对原始拜耳阵列进行插值处理得到每个像素的RGB值；

步骤4，用包含近红外信息的拜耳阵列减去原始拜耳阵列，得到航拍图像近红外波段反射值NIR；

步骤5，计算航拍图像归一化植被指数NDVI：NDVI＝(NIR-R)/(NIR+R)；

步骤6，将航拍图像归一化植被指数NDVI与RGB数据联合形成四通道的输入数据，将输入数据与数据标签一起输入植被主干顶点提取网络，训练植被提取编码器、植被提取解码器；

步骤7，采用植被提取编码器对输入数据进行特征提取，得到特征图；

步骤8，采用植被提取解码器对特征图进行上采样与特征提取，得到植被主干顶点热力图，热力图中热斑表征植被主干顶点的置信度；

步骤9，对植被主干顶点热力图进行后处理，得到植被主干顶点坐标；

步骤10，将植被主干顶点坐标投影到城市信息模型地面坐标系，使用三维建模软件得到植被模型，将植被模型匹配至植被主干顶点在城市信息模型地面坐标系的位置；

步骤11，结合WebGIS技术，调用信息交换模块实时更新Web端的三维空间模型，以对城市信息模型进行可视化。

制作数据标签具体为：对航拍图像中植被主干顶点的像素进行标注；针对标注的植被主干顶点进行高斯核卷积，生成植被点的热力图数据作为数据标签。