本技術(shù)涉及陸地測(cè)繪，具體而言，涉及一種陸地測(cè)繪的模型生成方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、本部分的內(nèi)容僅提供了與本技術(shù)相關(guān)的背景信息，其可能并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

2、陸地測(cè)繪的模型生成方法在現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色，尤其在土地規(guī)劃、交通規(guī)劃、城市管理等領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用。這一技術(shù)的核心在于通過(guò)多種數(shù)據(jù)源和技術(shù)手段，高效地生成高精度的地形模型，為各種應(yīng)用提供可靠的地理數(shù)據(jù)支持。

3、隨著技術(shù)的進(jìn)步，多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)逐漸成為地形模型生成的主流方法。這種方法以航空影像、衛(wèi)星影像以及激光雷達(dá)數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源。其中，激光雷達(dá)技術(shù)通過(guò)激光束對(duì)地表進(jìn)行掃描，利用返回的激光信號(hào)來(lái)測(cè)量地表的高程信息，實(shí)現(xiàn)了非接觸式的精確測(cè)量，大大提高了數(shù)據(jù)的精度和效率。衛(wèi)星影像則因其廣覆蓋區(qū)域和高分辨率的特點(diǎn)，能夠提供大范圍且精確的地理數(shù)據(jù)，通過(guò)衛(wèi)星影像的解譯，可以得到地表的紋理信息和高程變化，從而生成地形模型。

4、現(xiàn)有技術(shù)中，公告號(hào)為cn114119634b的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種結(jié)合植被剔除和圖像特征一致性約束的建筑物自動(dòng)提取方法及系統(tǒng)，其結(jié)合了植被剔除和圖像特征一致性約束。具體而言，它首先利用歸一化數(shù)字表面模型(ndsm)進(jìn)行初步提取，隨后采用基于直方圖削減變換的技術(shù)剔除植被，最后通過(guò)圖像特征一致性約束對(duì)建筑物區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化。這一方法旨在通過(guò)提升植被提取的精確度來(lái)間接提高建筑物提取的精度，并借助圖像特征的一致性約束來(lái)優(yōu)化最終的建筑物區(qū)域。該系統(tǒng)能夠從精確配準(zhǔn)的遙感圖像和lidar點(diǎn)云中自動(dòng)提取建筑物區(qū)域，從而避免了半自動(dòng)方法和監(jiān)督方法中的人工交互，實(shí)現(xiàn)了非監(jiān)督方式下與監(jiān)督深度學(xué)習(xí)算法相當(dāng)?shù)慕ㄖ锾崛【取?/p>

5、然而，該技術(shù)方案存在一個(gè)顯著的缺陷：它涉及多種圖像分割算法，如egis、slic和erss，這些算法在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)時(shí)計(jì)算復(fù)雜度較高。因此，該技術(shù)方案需要在收集完所有數(shù)據(jù)后，再利用處理器進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致時(shí)間成本顯著增加，無(wú)法實(shí)現(xiàn)模型的快速生成。特別是在應(yīng)對(duì)如地震后的地形勘測(cè)等緊急情況時(shí)，這種高時(shí)間成本的方法無(wú)法快速有效地提供勘測(cè)結(jié)果，進(jìn)而影響災(zāi)后救援的效率。

6、基于上述問(wèn)題，迫切需要一種能夠自動(dòng)化進(jìn)行測(cè)繪且能快速實(shí)時(shí)生成陸地測(cè)繪模型的陸地測(cè)繪模型生成方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)的目的在于提供一種陸地測(cè)繪的模型生成方法及系統(tǒng)，通過(guò)分析豎直面擬合和形狀曲線(xiàn)對(duì)比對(duì)非陸地物體進(jìn)行識(shí)別，提高了自動(dòng)化測(cè)繪的效率，并通過(guò)對(duì)每一個(gè)路徑圖像依次建模的方式，實(shí)現(xiàn)了陸地測(cè)繪模型的實(shí)時(shí)生成。

2、本技術(shù)的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種陸地測(cè)繪的模型生成方法，包括：

4、s1，獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星圖像并建立主坐標(biāo)系；根據(jù)目標(biāo)區(qū)域設(shè)置飛行器保持預(yù)設(shè)高度下的飛行路徑；

5、s2，通過(guò)飛行器上的定位系統(tǒng)獲取飛行器的位置信息；通過(guò)飛行器上的激光雷達(dá)以俯視角獲取目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括激光雷達(dá)掃描區(qū)域內(nèi)任意空間點(diǎn)的參考三維坐標(biāo)；通過(guò)飛行器上的攝像設(shè)備持續(xù)獲取飛行路徑上的多個(gè)路徑圖像；

6、s3，將路徑圖像與衛(wèi)星圖像對(duì)比，尋找衛(wèi)星圖像上與路徑圖像相似度大于第一閾值的第一區(qū)域；根據(jù)第一區(qū)域在衛(wèi)星圖像上的位置，將第一區(qū)域內(nèi)所有空間點(diǎn)的參考三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星圖像上對(duì)應(yīng)位置的主坐標(biāo)；

7、s4，根據(jù)路徑圖像上的主坐標(biāo)，通過(guò)預(yù)設(shè)篩選策略剔除非陸地物體對(duì)應(yīng)的空間點(diǎn)；預(yù)設(shè)篩選策略包括：插入多個(gè)分析豎直面，每個(gè)分析豎直面均在路徑圖像所在的空間內(nèi)；在任一分析豎直面上，若預(yù)設(shè)水平距離內(nèi)識(shí)別到多個(gè)位置上，相鄰空間點(diǎn)的高度差值在第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，將分析豎直面上所有空間點(diǎn)依次擬合成形狀曲線(xiàn)，將形狀曲線(xiàn)與預(yù)設(shè)參照模板對(duì)比，將大于預(yù)設(shè)相似度的剔除位置判斷建筑物，將相鄰的剔除位置擬合為剔除區(qū)域，認(rèn)定剔除區(qū)域以外的空間點(diǎn)為陸地；其中，以水平坐標(biāo)值大于預(yù)設(shè)差值的兩個(gè)最近空間點(diǎn)為相鄰空間點(diǎn)；

8、s5，根據(jù)認(rèn)定為陸地的空間點(diǎn)的主坐標(biāo)建立路徑圖像對(duì)應(yīng)的陸地測(cè)繪模型；

9、s6，返回步驟s3，對(duì)下一張路徑圖像進(jìn)行處理，直至飛行器達(dá)到飛行路徑的終點(diǎn)，并獲得目標(biāo)區(qū)域的陸地測(cè)繪模型。

10、進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)參照模板通過(guò)以下步驟獲得：

11、通過(guò)激光雷達(dá)以俯視的角度，獲取多種建筑物的輪廓信息，將每種建筑物不同位置剖面的輪廓形狀作為預(yù)設(shè)參照模板。

12、進(jìn)一步地，預(yù)設(shè)篩選策略還包括：

13、將分析豎直面上的相鄰空間點(diǎn)擬合成一個(gè)分段函數(shù)，計(jì)算每個(gè)分段函數(shù)中每個(gè)子函數(shù)兩端的高度差以及對(duì)應(yīng)的斜率；

14、若高度差在第二預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的同時(shí)，滿(mǎn)足斜率為負(fù)，斜率的絕對(duì)值大于第二閾值，則標(biāo)記子函數(shù)高度最低的空間點(diǎn)為可能點(diǎn)；反之，則不標(biāo)記；

15、以可能點(diǎn)為中心，在預(yù)設(shè)半徑的球形區(qū)域內(nèi)，統(tǒng)計(jì)多個(gè)分析豎直面上其他可能點(diǎn)的數(shù)量，若數(shù)量大于第三閾值，則判定球形區(qū)域?yàn)闃?shù)林；在球形區(qū)域內(nèi)，選擇所有可能點(diǎn)作為陸地的空間點(diǎn)；若數(shù)量小于等于第三閾值，則認(rèn)定球形區(qū)域內(nèi)的空間點(diǎn)均為陸地的空間點(diǎn)。

16、進(jìn)一步地，選擇所有可能點(diǎn)作為陸地的空間點(diǎn)的步驟，還包括：

17、基于所有可能點(diǎn)在水平面上的投影，利用k均值聚類(lèi)算法將所有可能點(diǎn)分為兩類(lèi)；

18、計(jì)算兩類(lèi)中可能點(diǎn)的數(shù)量差，若數(shù)量差大于第四閾值，且兩類(lèi)中任意一對(duì)可能點(diǎn)的高度差大于第五閾值，則判定數(shù)量多的一類(lèi)可能點(diǎn)以及可能點(diǎn)所在區(qū)域?yàn)閼已拢J(rèn)定數(shù)量少的一類(lèi)可能點(diǎn)為陸地的空間點(diǎn)。

19、進(jìn)一步地，將路徑圖像與衛(wèi)星圖像對(duì)比的步驟，具體包括：

20、建立窗口并將路徑圖像輸入至窗口；

21、在衛(wèi)星圖像上滑動(dòng)窗口，在每個(gè)位置計(jì)算衛(wèi)星圖像與窗口內(nèi)路徑圖像的相似度。

22、進(jìn)一步地，將第一區(qū)域內(nèi)所有空間點(diǎn)的參考三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星圖像上對(duì)應(yīng)位置的主坐標(biāo)的步驟，具體包括：

23、參考三維坐標(biāo)為子坐標(biāo)系內(nèi)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，子坐標(biāo)系是以激光雷達(dá)為原點(diǎn)，以飛行器運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閤軸，以激光雷達(dá)的正下方為z軸建立；

24、根據(jù)第一區(qū)域的中心點(diǎn)在衛(wèi)星圖像上的位置確定激光雷達(dá)的第一主坐標(biāo)，計(jì)算第一主坐標(biāo)與主坐標(biāo)系原點(diǎn)的偏差量；根據(jù)子坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸和主坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸，計(jì)算子坐標(biāo)系和主坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)角；

25、以偏差量為平移量，根據(jù)旋轉(zhuǎn)角建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式，將第一區(qū)域內(nèi)所有空間點(diǎn)的參考三維坐標(biāo)輸入坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式，得到衛(wèi)星圖像上對(duì)應(yīng)位置的主坐標(biāo)。

26、進(jìn)一步地，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式為：

27、

28、其中，為子坐標(biāo)系內(nèi)任意點(diǎn)的坐標(biāo)，為主坐標(biāo)系內(nèi)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)；為主坐標(biāo)系相對(duì)于子坐標(biāo)系繞x軸旋轉(zhuǎn)的角度，為主坐標(biāo)系相對(duì)于子坐標(biāo)系繞y軸旋轉(zhuǎn)的角度，為主坐標(biāo)系相對(duì)于子坐標(biāo)系繞z軸旋轉(zhuǎn)的角度，為主坐標(biāo)系相對(duì)于子坐標(biāo)系繞x軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，為主坐標(biāo)系相對(duì)于子坐標(biāo)系繞y軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，為主坐標(biāo)系相對(duì)于子坐標(biāo)系繞z軸的旋轉(zhuǎn)矩陣，tx、ty、tz分別為第一主坐標(biāo)與主坐標(biāo)系原點(diǎn)在x軸、y軸和z軸上的偏差量。

29、進(jìn)一步地，獲得目標(biāo)區(qū)域的陸地測(cè)繪模型之后，還包括：

30、按照飛行路徑的反方向進(jìn)行飛行，重復(fù)步驟s1至步驟s6獲得對(duì)比陸地測(cè)繪模型；

31、將第一次獲得的陸地測(cè)繪模型與對(duì)比陸地測(cè)繪模型進(jìn)行對(duì)比，若相似度大于或等于第六閾值，則判斷測(cè)繪成功，輸出第一次獲得的陸地測(cè)繪模型；若相似度小于第五閾值，則判斷測(cè)繪受到影響，按照前一次飛行路徑的反方向繼續(xù)飛行，并重復(fù)步驟s1至步驟s6，直至獲得的對(duì)比模型與循環(huán)前的任一陸地測(cè)繪模型的相似度大于或等于第五閾值。

32、第二方面，本發(fā)明提供一種陸地測(cè)繪的模型生成系統(tǒng)，包括：

33、預(yù)制模塊，用于獲取目標(biāo)區(qū)域的衛(wèi)星圖像并建立主坐標(biāo)系；根據(jù)目標(biāo)區(qū)域設(shè)置飛行器保持預(yù)設(shè)高度下的飛行路徑；

34、數(shù)據(jù)獲取模塊，通過(guò)飛行器上的定位系統(tǒng)獲取飛行器的位置信息；通過(guò)飛行器上的激光雷達(dá)以俯視角獲取目標(biāo)區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)云數(shù)據(jù)包括激光雷達(dá)掃描區(qū)域內(nèi)任意空間點(diǎn)的參考三維坐標(biāo)；通過(guò)飛行器上的攝像設(shè)備持續(xù)獲取飛行路徑上的多個(gè)路徑圖像；

35、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，用于將路徑圖像與衛(wèi)星圖像對(duì)比，尋找衛(wèi)星圖像上與路徑圖像相似度大于第一閾值的第一區(qū)域；根據(jù)第一區(qū)域在衛(wèi)星圖像上的位置，將第一區(qū)域內(nèi)所有空間點(diǎn)的參考三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為衛(wèi)星圖像上對(duì)應(yīng)位置的主坐標(biāo)；

36、篩選模塊，用于根據(jù)路徑圖像上的主坐標(biāo)，通過(guò)預(yù)設(shè)篩選策略剔除非陸地物體對(duì)應(yīng)的空間點(diǎn)；預(yù)設(shè)篩選策略包括：插入多個(gè)分析豎直面，每個(gè)分析豎直面均在路徑圖像所在的空間內(nèi)；在任一分析豎直面上，若預(yù)設(shè)水平距離內(nèi)識(shí)別到多個(gè)位置上，相鄰空間點(diǎn)的高度差值在第一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，將分析豎直面上所有空間點(diǎn)依次擬合成形狀曲線(xiàn)，將形狀曲線(xiàn)與預(yù)設(shè)參照模板對(duì)比，將大于預(yù)設(shè)相似度的剔除位置判斷建筑物，將相鄰的剔除位置擬合為剔除區(qū)域，認(rèn)定剔除區(qū)域以外的空間點(diǎn)為陸地；

37、建模模塊，根據(jù)認(rèn)定為陸地的空間點(diǎn)的主坐標(biāo)建立路徑圖像對(duì)應(yīng)的陸地測(cè)繪模型；

38、循環(huán)模塊，返回?cái)?shù)據(jù)獲取模塊，對(duì)下一張路徑圖像進(jìn)行處理，直至飛行器達(dá)到飛行路徑的終點(diǎn)。

39、第三方面，本發(fā)明提供一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，處理器執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如第一方面中對(duì)應(yīng)的步驟。

40、綜上所述，本技術(shù)實(shí)施例的技術(shù)方案至少具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

41、本發(fā)明通過(guò)衛(wèi)星圖像建立主坐標(biāo)系并規(guī)劃飛行器飛行路徑，隨后飛行器利用定位系統(tǒng)、激光雷達(dá)和攝像設(shè)備獲取目標(biāo)區(qū)域的位置信息、點(diǎn)云數(shù)據(jù)和路徑圖像。通過(guò)將路徑圖像與衛(wèi)星圖像對(duì)比，找到相似區(qū)域并將該區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)從子坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到衛(wèi)星圖像的主坐標(biāo)系下。接著，采用預(yù)設(shè)篩選策略，包括通過(guò)形狀曲線(xiàn)與預(yù)設(shè)模板對(duì)比，從而剔除建筑物，根據(jù)篩選出的陸地空間點(diǎn)主坐標(biāo)建立陸地測(cè)繪模型，并逐張?zhí)幚砺窂綀D像直至完成整個(gè)目標(biāo)區(qū)域的測(cè)繪。該方法實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、高精度的陸地測(cè)繪，提高了測(cè)繪效率和準(zhǔn)確性，使得測(cè)繪人員能夠?qū)崟r(shí)查看模型生成進(jìn)度，獲得全面、準(zhǔn)確的地面測(cè)繪結(jié)果。