本發(fā)明涉及傾斜攝影數(shù)據(jù)單體化操作技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種實(shí)現(xiàn)傾斜攝影三維建筑物模型自動單體化操作的算法。

背景技術(shù)：

單體化是相對于傾斜攝影數(shù)據(jù)特點(diǎn)而言的，指的是我們想要單獨(dú)管理的一個(gè)個(gè)對象，且是可以被選中的實(shí)體；即用鼠標(biāo)點(diǎn)擊獨(dú)立的一個(gè)對象時(shí)可以高亮顯示，可以附上屬性信息。只有具備了單體化的能力，數(shù)據(jù)才可以被管理使用，而不僅僅是被用來瀏覽查看。對于人工建模而言，如3Dmax建的模型，單體化是一件很容易實(shí)現(xiàn)的事情。即在人工建模的過程中，自然會把需要單獨(dú)管理的對象制作為單獨(dú)的模型，與其它對象分離開。

對于傾斜攝影數(shù)據(jù)而言，它是連續(xù)的一張“皮”，所有地物都是連續(xù)的整體，不是分隔開來的。其建模機(jī)制在于首先從所拍攝的影像像對中生成稠密的點(diǎn)云，然后對點(diǎn)云進(jìn)行抽稀，再構(gòu)建三角網(wǎng)，最后貼上貼圖。在這個(gè)過程中，是沒有人工干預(yù)的。當(dāng)前的建模算法并不會把建筑、地面、樹木等地物區(qū)分出來，因此構(gòu)建出來的是一個(gè)連續(xù)的Tin網(wǎng)。對于這樣的數(shù)據(jù)，本身是無法選中單個(gè)建筑的，需要進(jìn)行一定的中間處理才能實(shí)現(xiàn)單體化。而對于大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用而言，是需要能對建筑等地物進(jìn)行單獨(dú)的選中、賦予屬性、查詢屬性等基本的GIS操作。因此，單體化成為傾斜攝影模型在GIS應(yīng)用中繞不過的一個(gè)坎，是必須要解決的問題。

目前，傾斜攝影數(shù)據(jù)單體化有3種解決思路。第一種最直觀的思路，就是用建筑物、道路、樹木等對應(yīng)的矢量面，對傾斜攝影模型進(jìn)行切割，即把連續(xù)的三角面片網(wǎng)從物理上分割開，從而實(shí)現(xiàn)單體化。我們可以稱之為“切割單體化”。第二種利用三角面片中每個(gè)頂點(diǎn)額外的存儲空間，把對應(yīng)的矢量面的ID值存儲起來；即一個(gè)建筑所對應(yīng)的三角面片的所有頂點(diǎn)，都存儲了同一個(gè)ID值，從而實(shí)現(xiàn)在鼠標(biāo)選中這個(gè)建筑時(shí)，通過判斷ID值，將該建筑物呈現(xiàn)出高亮的效果，這個(gè)可以稱之為“ID單體化”。第三種是在三維渲染的時(shí)候，動態(tài)的把對應(yīng)的矢量面疊加到傾斜攝影模型上，通過間接的方式，矢量面范圍內(nèi)的建筑等物體高亮顯示，從而實(shí)現(xiàn)可被單獨(dú)選中的效果，這種由于是渲染時(shí)動態(tài)呈現(xiàn)的，可以稱之為“動態(tài)單體化”。

本發(fā)明提出的單體化算法屬于動態(tài)單體化范疇。目前傳統(tǒng)的建筑物矢量底面的獲取是通過已有DLG數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)，此方法是最省事的，不過需要有數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。還有一種是通過對正射影像進(jìn)行人工的矢量化方式來獲取。自動化提取現(xiàn)在是一種新興的獲取方式，代表著未來的方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種傾斜攝影三維建筑物模型自動單體化算法，可以克服傳統(tǒng)單體化方式建筑物底面獲取的缺陷，提高獲取效率。提供自動提取建筑物輪廓線并結(jié)合GPU編程實(shí)現(xiàn)傾斜攝影數(shù)據(jù)單體化操作。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

傾斜攝影三維建筑物模型自動單體化算法，其包括以下步驟：

S1)從原有的傾斜攝影數(shù)據(jù)生成出點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除無效點(diǎn)；

S2)將三維點(diǎn)云映射到二維平面；

S3)根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)范圍建立相應(yīng)的平面網(wǎng)格，對點(diǎn)云數(shù)據(jù)平面網(wǎng)格進(jìn)行快速遍歷，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的點(diǎn)密度，根據(jù)網(wǎng)格的點(diǎn)密度確定網(wǎng)格是否在輪廓線上；

S4)從平面網(wǎng)格里提取出建筑物輪廓線；

S5)結(jié)合GPU的可編程渲染管線，實(shí)現(xiàn)將輪廓線范圍內(nèi)的建筑物高亮顯示。

上述技術(shù)方案中，步驟S3)中所述計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的點(diǎn)密度，具體為：

網(wǎng)格大小由最小包圍矩形和總點(diǎn)數(shù)共同確定，由此計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的點(diǎn)密度。

上述技術(shù)方案中，步驟S3)中所述根據(jù)網(wǎng)格的點(diǎn)密度確定網(wǎng)格是否在輪廓線上，具體為：

給每個(gè)網(wǎng)格賦予0或1的的屬性，1表示在建筑物輪廓線上，0表示不在建筑物輪廓線上。

上述技術(shù)方案中，所述步驟S4)具體為：

從平面網(wǎng)格根據(jù)網(wǎng)格屬性依據(jù)邊界跟蹤算法提取出建筑物輪廓線。

上述技術(shù)方案中，步驟S5)具體包括：

將提取出的建筑物輪廓線的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)保存在數(shù)組里，并將數(shù)組里的元素傳入片段shader里，在片段shader里編寫著色器程序，判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)。

本發(fā)明的傾斜攝影三維建筑物模型自動單體化算法，實(shí)現(xiàn)了傾斜攝影數(shù)據(jù)單體化過程中建筑物矢量底面的自動提取，顯著提高了傾斜攝影數(shù)據(jù)建筑物矢量底面的獲取速度，降低了人力成本，推動了傾斜攝影數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1傾斜攝影三維建筑物模型自動單體化算法流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的傾斜攝影三維建筑物模型自動單體化算法，其包括以下步驟：

S1)從原有的傾斜攝影數(shù)據(jù)生成出點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，剔除無效點(diǎn)。

由于原始傾斜攝影數(shù)據(jù)包括無效數(shù)據(jù)，所以進(jìn)行預(yù)處理，先剔除無效數(shù)據(jù)。

S2)將三維點(diǎn)云映射到二維平面；即點(diǎn)P(x,y,z)變?yōu)镻’(x,y)。

S3)根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)范圍建立相應(yīng)的平面網(wǎng)格，計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的點(diǎn)密度，根據(jù)網(wǎng)格的點(diǎn)密度確定網(wǎng)格是否在輪廓線上。

具體來講，步驟S3)包括以下兩個(gè)子步驟：

對點(diǎn)云數(shù)據(jù)平面網(wǎng)格進(jìn)行快速遍歷，網(wǎng)格大小由最小包圍矩形和總點(diǎn)數(shù)共同確定，由此計(jì)算每個(gè)網(wǎng)格的點(diǎn)密度；

給每個(gè)網(wǎng)格賦予0或1的的屬性，1表示在建筑物輪廓線上，0表示不在建筑物輪廓線上。

S4)從平面網(wǎng)格里提取出建筑物輪廓線；優(yōu)選從平面網(wǎng)格根據(jù)網(wǎng)格屬性依據(jù)邊界跟蹤算法快速提取出建筑物輪廓線。

S5)結(jié)合GPU的可編程渲染管線，將提取出的建筑物輪廓線的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)保存在數(shù)組里，并將數(shù)組里的元素傳入片段shader里，在片段shader里編寫著色器程序，判斷點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)，實(shí)現(xiàn)將輪廓線范圍內(nèi)的建筑物高亮顯示。

本發(fā)明使用C++語言和OpenGL實(shí)現(xiàn)了傾斜攝影數(shù)據(jù)建筑物輪廓線的自動提取并結(jié)合GPU編程實(shí)現(xiàn)單體化操作。實(shí)現(xiàn)該算法的計(jì)算機(jī)基本參數(shù)有：

顯卡：NVIDIAGeForce GTX 550Ti 1GB 系統(tǒng)安裝內(nèi)存：8GB

開發(fā)環(huán)境：Visual Studio 2010 操作系統(tǒng)：Windows7 64位(旗艦版)

本發(fā)明通過自動提取傾斜攝影建筑物的輪廓線，結(jié)合GPU編程實(shí)現(xiàn)傾斜攝影建筑物的單體化操作。單體化本質(zhì)上是為了解決傾斜攝影自動化建模軟件輸出的三維模型是連片的、無法單獨(dú)選中要管理地物的問題。為了能進(jìn)行查詢和管理，我們需要能單獨(dú)選中某個(gè)地物，能查詢它對應(yīng)的業(yè)務(wù)屬性。目前流行的單體化方法都是一種間接方式，通過預(yù)先疊加對應(yīng)的矢量底面來實(shí)現(xiàn)的。相較于傳統(tǒng)的單體化過程中建筑物輪廓線的獲取方式，本發(fā)明的算法不依賴于其他數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)建筑模型單體化，可自動提取建筑物矢量輪廓線，并結(jié)合GPU編程實(shí)現(xiàn)的單體化，顯著提高了傾斜攝影數(shù)據(jù)建筑物矢量底面的獲取速度，降低了人力成本，推動了傾斜攝影數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。