[发明专利]一种实景三维城市开发显示系统及方法

权利要求书

1.一种实景三维城市开发显示系统，包括数据采集单元和三维模型构建单元，其特征在于：所述数据采集单元的输出端与三维模型构建单元的输入端连接，所述三维模型构建单元包括预处理模块，所述预处理模块的输出端与点云计算模块的输入端连接，所述点云计算模块的输出端与点云匹配模块的输入端连接，所述点云匹配模块的输出端通过数据融合模块与图像表面生成与构件模块的输入端连接，所述图像表面生成与构件模块的输出端与三维模型渲染模块的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述无人机组模块利用多组无人机进行巡航，设定巡航路径，实现无人机定轨飞行的目的；

所述图像获取模块包括高清摄像头和Kinect传感器；

图像获取模块，将图像获取模块装载于无人机组模块上，用于对城市实景进行拍摄，并且通过Kinect传感器收集图像中物体的图像信息与之对应的彩色图像。

3.根据权利要求2所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述图像获取模块获取的图像信息包括人工建筑及自然地理位置等实体对象及空间参数信息，记录并拍摄城市建筑外型尺寸，外部颜色纹理，以及障碍物信息。

4.根据权利要求3所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述预处理模块用于对图像获取模块获取的图像进行去噪处理，提高图像的利用率，得到具有二位信息的去噪图像。

5.根据权利要求4所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述点云计算模块用于将去噪后的图像进行点云计算，利用图像中各个像素点的值表示图像信息，通过Kinect传感器到物体表面的距离表示，得到世界坐标系与图像中像素坐标关系，并且进行多角度图像坐标关系优化。

6.根据权利要求5所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述点云匹配模块用于对物体进行多角度拍摄出现的重复部分进行参数转换，点云配准将拍摄时间、拍摄角度和拍摄环境不同的图像分别至统一坐标系中，消除冗杂信息。

7.根据权利要求6所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述数据融合模块用于将点云配准后杂乱分布的图像信息进行数据融合，提高三维模型构建的精度。

8.根据权利要求7所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述图像表面生成与构建模块用于建立物体的可视等值面，对原始灰度数据的处理采用体素级重建算法，对图像进行三维模型的构建。

9.根据权利要求8所述的一种实景三维城市开发显示系统，其特征在于：所述三维模型渲染模块用于将获取的图像点云模型，在OpenGl条件下对点云模型实施渲染，完成图像三维模型的构建，并且进行显示；

所述OpenGl条件下对物体顶点进行平移或旋转操作，对由顶点构成的物体能够在空间任意变换；

所述OpenGl条件下经过光照表达物体的三维特征，从物体的顶点进行光照，将顶点到光源的距离，方向向量和视觉向量带入该光照的光照模型中得到物体顶点的颜色，将物体顶点颜色用物体的视觉点以及光源三者间的空间位置关系表达，得到实景三维城建的三维模型。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种实景三维城市开发显示系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100、将高清摄像头和Kinect传感器装载于无人机组模块上，用于对城市实景进行拍摄，并且通过Kinect传感器收集图像中物体的图像信息与之对应的彩色图像；

S200、对图像获取模块获取的图像进行去噪处理；

S300、将去噪后的图像进行点云计算，利用图像中各个像素点的值表示图像信息，通过Kinect传感器到物体表面的距离表示，得到世界坐标系与图像中像素坐标关系；

S400、对物体进行多角度拍摄出现的重复部分进行参数转换，点云配准将拍摄时间、拍摄角度和拍摄环境不同的图像分别至统一坐标系中，消除冗杂信息；

S500、将点云配准后杂乱分布的图像信息进行数据融合；

S600、建立物体的可视等值面，对原始灰度数据的处理采用体素级重建算法，对图像进行三维模型的构建；

S700、将获取的图像点云模型，在OpenGl条件下对点云模型实施渲染，完成图像三维模型的构建，并且进行显示。