建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，包括步驟：陰影等參數(shù)的提取和優(yōu)化、建筑物高度的計算和統(tǒng)計分析、高度提取結(jié)果的精度驗證以及從數(shù)據(jù)庫獲取匹配。本發(fā)明計算精度高，能夠達到精度小于2m(一層樓高度)，尤其在實際的防災減災方面，起到非常大的作用。
【專利說明】
建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法
技術(shù)領域
[0001] 本發(fā)明設及一種建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 計算機通過提取谷歌衛(wèi)星地圖的底圖，然后識別它的陰影區(qū)域，建立數(shù)學模型，然 后根據(jù)陰影大小計算出建筑的體積和高度，并根據(jù)建筑坐標信息從數(shù)據(jù)庫中獲取到與之相 匹配的3D模型。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，由于建筑的陰影自動識別、覆蓋方法的實驗測量是針對小范圍的 測量，在針對大范圍，大數(shù)量的建筑物提取高度時，仍不能較為快速的獲取較高的精度。
[0004] 上述缺陷，值得解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服現(xiàn)有的技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種建筑陰影自動識別與模型覆蓋方 法。
[0006] 本發(fā)明技術(shù)方案如下所述：
[0007] 建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，其特征在于，包括W下步驟：
[0008] Sl:陰影等參數(shù)的提取和優(yōu)化；
[0009] S2:建筑物高度的計算和統(tǒng)計分析；
[0010] S3:高度提取結(jié)果的精度驗證；
[0011] S4:從數(shù)據(jù)庫獲取匹配。
[0012] 進一步的，所述步驟Sl具體包括：
[0013] Sll:根據(jù)圖像不同區(qū)域的特點及對應的直方圖和選擇最優(yōu)的幾組闊值，使用各闊 值分別劃分圖像，提取出陰影部分，綜合各闊值提取的陰影，生成原始陰影圖；
[0014] S12:用得出的結(jié)果生成掩膜，處理步驟Sll中生成的原始陰影圖，生成優(yōu)化的陰影 圖；
[0015] S13:對于優(yōu)化的陰影圖利用面積特征，設置面積大小的上下限闊值，面積大于設 定上限闊值的陰影部分刪除，面積小于設定下限闊值的陰影部分刪除；
[0016] S14:進一步利用形態(tài)特征去除混雜在陰影中的水體。
[0017] 更進一步的，所述步驟Sll中，闊值包括2-4組。
[0018] 進一步的，所述步驟S2具體為:將最終獲得的陰影圖二值化，利用下式計算圖中所 有陰影的長度：
[0019]
[0020] 將檢索到陰影和建筑物邊界的陰影長度記錄到對應的建筑物上，利用下式計算各 陰影長度對應的建筑物高度：
[0021] ht = Su 1:an 白U。
[0022] 其中，Su為日光陰影和建筑物陰影的距離差，ht為建筑物的高度，稱、0u為太陽光與 地面夾角。
[0023] 進一步的，所述步驟S3具體為：
[0024] 建筑物高度提取的有效率R定義為：
[0025]
[0026] 其中C為在圖中提取出的建筑物個數(shù)，T為實測建筑物的個數(shù)，
[0027] 利用下式計算各統(tǒng)計高度值相對實測高度值的均方誤差MSF，進而來確定提取高 度的精廣：
[002引
[0029] 進一步的，所述步驟S4具體為：
[0030] 進行數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)匹配，根據(jù)陰影提取，計算出相應的建筑物高度來獲取到與之 相關(guān)的坐標信息，進行數(shù)據(jù)庫的匹配，從而取到與之匹配的3D模型。
[0031] 根據(jù)上述方案的本發(fā)明，其有益效果在于，本發(fā)明計算精度高，能夠達到精度小于 2m(-層樓高度），尤其在實際的防災減災方面，起到非常大的作用。
【附圖說明】
[0032] 圖1為本發(fā)明中太陽、衛(wèi)星和建筑物的關(guān)系示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明中建筑物與陰影的平面圖。
【具體實施方式】
[0034] 下面結(jié)合附圖W及實施方式對本發(fā)明進行進一步的描述：
[0035] 如圖1-2所示，一種建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，包括W下步驟：
[0036] 1、陰影等參數(shù)的提取和優(yōu)化
[0037] 1.1根據(jù)圖像不同區(qū)域的特點及對應的直方圖和選擇最優(yōu)的幾組闊值，一般為2-4 組闊值。使用各闊值分別劃分圖像，提取出陰影部分，綜合各闊值提取的陰影，生成原始陰 影圖。
[0038] 1.2用得出的結(jié)果生成掩膜，處理步驟1中生成的原始陰影圖，生成優(yōu)化的陰影圖。 運部分主要是刪除植被，建筑物，和道路等對陰影有影響的部分。
[0039] 1.3對于優(yōu)化的陰影圖利用面積特征，設置面積大小的上下限闊值，面積大于設定 上限闊值的陰影部分刪除，面積小于設定下限闊值的陰影部分刪除。
[0040] 1.4進一步利用形態(tài)特征去除混雜在陰影中的水體。
[0041 ] 2、建筑物高度的計算和統(tǒng)計分析
[0042] 將最終獲得的陰影圖二值化，利用編i
計算圖中所有陰影的長度，本實 施例只將檢索到陰影和建筑物邊界的陰影長度記錄到對應的建筑物上。利用式ht = Su tan 計算各陰影長度對應的建筑物高度。
[0043] 在圖1中，目e:衛(wèi)星傳感信號與地面夾角；目U、歡；日地夾角；Se:衛(wèi)星信號遮蔽距離； Su:陰影距罔差；St:日光陰影距罔冊:建筑物局度。
[0044] 3、高度提取結(jié)果的精度驗證
[0045] 建筑物高度提取的有效率(Gffectiverate)(R)定義為：
其中C為在 圖中提取出的建筑物個數(shù)；T為實測建筑物的個數(shù)。所W塘沾地區(qū)建筑物提取有效率為 96.8%。計算各統(tǒng)計高度值相對實測高度值的均方誤差(MS巧來確定提取高度的精度。
[0046]
[0047] 4、從數(shù)據(jù)庫獲取匹配
[004引最后進行數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)匹配，根據(jù)陰影提取，計算出相應的建筑物高度來獲取到 與之相關(guān)的坐標信息，進行數(shù)據(jù)庫的匹配。從而取到與之匹配的3D模型。
[0049] 應當理解的是，對本領域普通技術(shù)人員來說，可W根據(jù)上述說明加W改進或變換， 而所有運些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍。
[0050] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明專利進行了示例性的描述，顯然本發(fā)明專利的實現(xiàn)并不受 上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明專利的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng) 改進將本發(fā)明專利的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，其特征在于，包括以下步驟： Sl:陰影等參數(shù)的提取和優(yōu)化； S2:建筑物高度的計算和統(tǒng)計分析； S3:高度提取結(jié)果的精度驗證； S4:從數(shù)據(jù)庫獲取匹配。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，其特征在于，所述步驟Sl 具體包括： Sll:根據(jù)圖像不同區(qū)域的特點及對應的直方圖和選擇最優(yōu)的若干閾值，使用各閾值分 別劃分圖像，提取出陰影部分，綜合各閾值提取的陰影，生成原始陰影圖； S12:用得出的結(jié)果生成掩膜，處理步驟Sll中生成的原始陰影圖，生成優(yōu)化的陰影圖； S13:對于優(yōu)化的陰影圖利用面積特征，設置面積大小的上下限閾值，面積大于設定上 限閾值的陰影部分刪除，面積小于設定下限閾值的陰影部分刪除； S14:進一步利用形態(tài)特征去除混雜在陰影中的水體。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，其特征在于，所述步驟S2 具體為:將最終獲得的陰影圖二值化，利用下式計算圖中所有陰影的長度：將檢索到陰影和建筑物邊界的陰影長度記錄到對應的建筑物上，利用下式計算各陰影 長度對應的建筑物高度： ht = Su tanBu 其中，Su為日光陰影和建筑物陰影的距離差，ht為建筑物的高度，死、911為太陽光與地面 夾角。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，其特征在于，所述步驟S3 具體為： 建筑物高度提取的有效率R定義為：其中C為在圖中提取出的建筑物個數(shù)，T為實測建筑物的個數(shù)， 利用下式計算各統(tǒng)計高度值相對實測高度值的均方誤差MSF，進而來確定提取高度的 精r5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑陰影自動識別與模型覆蓋方法，其特征在于，所述步驟S4 具體為： 進行數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)匹配，根據(jù)陰影提取，計算出相應的建筑物高度來獲取到與之相關(guān) 的坐標信息，進行數(shù)據(jù)庫的匹配，從而取到與之匹配的3D模型。
【文檔編號】G06K9/00GK106022257SQ201610330303
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】龍永生
【申請人】深圳市神州龍資訊服務有限公司