[发明专利]一种建筑工程工作面区域图像自动提取方法

权利要求书

1.一种建筑工程工作面区域图像自动提取方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取N张建筑工地现场相片形成相片组，通过对相片组进行空三解析，计算得到各相片的投影中心位置和从世界坐标系到相片坐标系的旋转矩阵R⁽ⁱ⁾，重建场景三维模型；其中，上标(i)表示第i张相片，i＝1、2、...、N；

S2、根据场景三维模型的点云和项目设计信息，获取M个工作面区域的位置，并得到M个工作面区域所对应的面域Ω^(j)，Ω^(j)为第j个工作面区域所对应的面域，j＝1、2、...、M；

S3、基于各相片的和R⁽ⁱ⁾，以及各相片的标定矩阵K⁽ⁱ⁾，根据下式得到世界坐标系下空间坐标到相片坐标的投影矩阵P⁽ⁱ⁾；其中，I为单位矩阵；

S4、在N张相片中，通过投影矩阵P⁽ⁱ⁾，对Ω^(j)进行投影，得到Ω^(j)在第i张相片上的投影ω^(ij)，并从N张相片的投影区域中找到Ω^(j)解析度最高的投影S4中由以下步骤找到：

S4.1、计算第i张相片中投影中心到面域Ω^(j)空间位置重心的距离d_ij，并基于该距离选取第一轮备选相片；

S4.2、利用投影矩阵P⁽ⁱ⁾，获取面域Ω^(j)内部的所有栅格点在第i张相片的投影点并由此得到Ω^(j)在第i张相片上的投影ω^(ij)；为第i张相片上的列坐标、行坐标；

S4.3、判断ω^(ij)的完整性，将完整性满足要求的相片作为提取Ω^(j)投影图像的第二轮备选相片；

S4.4、在第二轮备选相片中，对于Ω^(j)，计算ω^(ij)的面积中的最大值，将ω^(ij)面积最大者作为Ω^(j)解析度最高的工作面区域投影图像

S5、将转换为工作面区域正射图像

2.根据权利要求1所述的一种建筑工程工作面区域图像自动提取方法，其特征在于，S2中面域Ω^(j)由其围闭曲线定义；或者将面域光栅化，由一组栅格点表示，下标k为Ω^(j)中栅格点的序号。

3.根据权利要求1所述的一种建筑工程工作面区域图像自动提取方法，其特征在于，S4.1中各相片投影中心到面域Ω^(j)重心的距离的计算方法为：基于面域Ω^(j)内部的所有栅格点计算其在X，Y，Z三个分量的平均值，即求得面域Ω^(j)的重心：计算与的欧式距离d_ij；并基于该距离选取备选相片的方法为：对所求的欧式距离d_ij进行从小到大的排序，取前m个欧式距离d_ij所对应的相片，其中m为由用户根据相片组数据情况给定的参数。

4.根据权利要求1所述的一种建筑工程工作面区域图像自动提取方法，其特征在于，S4.3中判断工作面区域图像的完整性的条件为：

对于面域Ω^(j)内所有的栅格点对应的满足：

AND

如满足上述条件，则认为第j个工作面区域在第i张图像中的图像完整；反之，第i张图像中的工作面区域图像不完整；其中，Row⁽ⁱ⁾和Col⁽ⁱ⁾分别为第i张相片中像素的总行数和总列数。

5.根据权利要求1所述的一种建筑工程工作面区域图像自动提取方法，其特征在于，S4.4中ω^(ij)面积的计算方法为：计算由所构成之散点图的边界，计算该边界围成的面积，即为ω^(ij)的面积。

6.根据权利要求1所述的一种建筑工程工作面区域图像自动提取方法，其特征在于，S5中，将转换为工作面区域正射图像的方法为：

首先，为面域Ω^(j)定义与工作面区域正射图像平面坐标系一致的局部坐标系，其定义为：在Ω^(j)所在平面内定义基点对应点为期望在正射图像中坐标为(0，0)的点；定义局部坐标系z轴方向为Ω^(j)的法向定义局部坐标系x轴或y轴方向定义或局部坐标系x轴为正射图像的列方向，即x方向的坐标值为列坐标；利用正交关系，求得y轴或x轴方向；其中，为三维列向量，其分量坐标含义均为在世界坐标系中的表示；

建立面域Ω^(j)局部坐标系之后，确定面域Ω^(j)局部坐标系与世界坐标系的旋转矩阵为根据用户需要，定义比例尺为s，即中每个像素宽度代表真实世界中s个单位长度；

在完成上述定义后，根据下式定义面域Ω^(j)局部坐标系到第i张相片坐标系的投影矩阵

其中diag(s，s，s，1)表示对角元素依次为s、s、s和1的对角矩阵；

在得到之后，将矩阵的第1、2、3、4列向量分别记为得到投影ω^(ij)到工作面区域所对应的面域Ω^(j)局部坐标系映射的单应矩阵

最后，利用单应矩阵对ω^(ij)中的图像点进行坐标变换，得到面域Ω^(j)局部坐标系下的坐标由于，Ω^(j)局部坐标系与工作面区域正射图像坐标系一致，和分别为工作面区域正射图像上的列坐标与行坐标，此时得到工作面区域正射图像