[发明专利]一种实景三维城市开发显示系统及方法

说明书

本发明公开了一种实景三维城市开发显示系统及方法，属于城建开发技术领域，通过进行多角度图像坐标关系优化，组建多角度图像透视模型并且依据不同位置拍摄的多角度图像中对应点的图像坐标，计算出不同角度的建筑及物体在三维空间中所对应点的三维坐标，再对图像进行去噪处理，并采用点云配准将不同图像分配到统一坐标系中，过滤掉图像中的冗杂信息，基于传统方式而言，本申请在不同规模的点云数据下收敛性能均强于传统方式，通过进行多角度图像坐标关系优化，提高图像三维模型精准性，再降低图像三维模型构建中数据的冗余度，减少三维模型构建过程中算法的复杂度，提高图像三维模型构造效率和配准效率，从而避免重复建设的问题。

技术领域

本发明属于城建开发技术领域，具体为一种实景三维城市开发显示系统及方法。

背景技术

随着数字城市、智慧城市、城市规划与管理、建筑景观设计、三维导航以及旅游开发等对城市实景三维模型的需求快速建立有真实纹理的真实感城市三维景观日益突显出较高的经济价值和应用前景。

目前，在针对实景三维城市开发的技术中，通常使用航空摄影测量方法来实现，依靠计算机辅助设计软件，采用大量人工交互建模的方式，该方式对于三维城市场景而言存在制作周期长、成本高、更新难度大、时效性差、对建模人员技术水平的依赖性强等问题，且在三维模型构建的过程中对于包含大量不同物体的复杂图像，存在配准效率和构建效率低、真实性差等弊端，使其数据响应慢，易导致重复建设问题，不利于实景三维城市的规划工作。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种实景三维城市开发显示系统及方法，解决了在针对实景三维城市开发的技术中，通常使用航空摄影测量方法来实现，依靠计算机辅助设计软件，采用大量人工交互建模的方式，该方式对于三维城市场景而言存在制作周期长、成本高、更新难度大、时效性差、对建模人员技术水平的依赖性强等问题，且在三维模型构建的过程中对于包含大量不同物体的复杂图像，存在配准效率和构建效率低、真实性差等弊端，使其数据响应慢，易导致重复建设问题的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：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，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。

作为本发明的进一步方案：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。

作为本发明的进一步方案：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。

作为本发明的进一步方案：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。

作为本发明的进一步方案：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。

所述点云计算模块中世界坐标系与图像中像素坐标关系为：

即：