[发明专利]基于GPS信息对大量建筑物侧立面图像快速分类的方法

权利要求书

1.一种基于GPS信息对大量建筑物侧立面图像快速分类的方法，其特征在于包括以下步骤：

a)在数字照相机或摄像机的移动平台上固定GPS接收器，用于获得移动平台的实时位置与方向；保持图像采集设备镜头的主光轴水平且与移动平台前进方向保持相同的夹角，同时确保GPS接收器、图像采集设备和移动运载装置三者之间的位置保持相对固定，并记录下GPS接收器与数字照相机或摄像机的相对位移以及数字照相机或摄像机镜头主光轴方向与移动平台前进方向的夹角；

b)当移动平台在道路上前进时，移动平台上的数字照相机或摄像机将拍摄道路一侧建筑物侧立面图像；记录每张图像拍摄时刻的GPS接收器的位置及移动方向，使用所记录的GPS接收器与数字照相机或摄像机的相对位移变换GPS接收器的位置得到侧立面图像数据采集时的摄像机位置信息，使用GPS的移动方向与数字照相机或摄像机镜头主光轴方向与移动平台前进方向的夹角得到侧立面图像采集时的摄像机方向；

c)从卫星遥感图像、航拍图像及城市规划图的俯视图上抽取建筑物的水平轮廓线，并记录组成建筑物的水平轮廓线的线段上每个顶点的经度与纬度；

d)对于每个建筑物的水平轮廓线，均通过水平轮廓线上每个顶点的经度与纬度，选择所有与水平轮廓线的距离小于50～150m值的建筑物侧立面图像数据；

e)对于与水平轮廓线的距离小于50～150m值的建筑物侧立面图像中的每张图像，使用侧立面图像数据采集时刻的摄像机位置、镜头朝向以及数字照相机或摄像机的水平视角和垂直视角信息还原出拍摄该建筑物侧立面图像时的视野，并检测水平轮廓线是否位于该视野内；

f)如果水平轮廓线位于上述视野内，则得出该张建筑物侧立面图像与该建筑物水平轮廓线之间存在对应关系；在计算出该图像与所有的水平轮廓线的对应关系后，使用基于扫描线Z缓冲算法的筛选算法对被遮挡的水平轮廓线进行剔除，当剔除了所有被遮挡的水平轮廓线后，如果水平轮廓线没有被剔除，则该张建筑物侧立面图像被分类于该水平轮廓线所对应的集合中。

2.根据权利要求1所述的一种基于GPS信息对大量建筑物侧立面图像快速分类的方法，其特征在于：所述检测水平轮廓线是否位于该视野内，是根据每张建筑物侧立面图像拍摄时刻的摄像机位置、镜头朝向信息及已知的摄像机内参还原摄像机的视野，使用等腰三角形模拟摄像机视野，该等腰三角形以摄像机位置为顶点，数字照相机或摄像机的水平视角为顶角，高的取值与d)步骤中使用的距离值相同，顶点到底边的中垂线方向与镜头主光轴的方向一致；如果等腰三角形包含建筑物水平轮廓线或者与建筑物水平轮廓线相交，那么建筑物水平轮廓线的全部或部分包含于该建筑物侧立面图像的视野中，否则建筑物水平轮廓线便不包含于该建筑物的侧立面图像的视野中。

3.根据权利要求1所述的一种基于GPS信息对大量建筑物侧立面图像快速分类的方法，其特征在于：所述使用基于扫描线Z缓冲算法的筛选算法对被遮挡的水平轮廓线进行剔除，是对于指定的建筑物侧立面图像，首先找出在f)步骤中确定的所有与这张图像所对应的建筑物水平轮廓线，并构造一条与数字照相机/摄像机的镜头主光轴垂直，同时平行于地平面的线段，线段中心位于镜头主光轴上，线段长度为其中θ为数字照相机或摄像机的水平视角，d为该线段与数字照相机或摄像机位置的距离，d的取值为任意正值，并对线段建立n等分；将所有与这张图像所对应的建筑物水平轮廓线以数字照相机或摄像机的位置为视点透视投影到该线段上，并在每个线段等分间隔上记录下投影至该等分间隔的水平轮廓线中距镜头距离最短的水平轮廓线的编号；在投影完成后，便得到每条轮廓线的等分间隔数，再乘以等分间隔的单位长度，得到每条水平轮廓线在投影线段上的可见长度的近似值，可见长度即一条水平轮廓线在投影至投影线段时不受到其他水平轮廓线遮挡的长度，同时使用同样的方法单独投影该条水平轮廓线至线段上，得到该条水平轮廓线在线段上的透视投影长度，用该条水平轮廓线的近似可见长度除以透视投影长度，便得到该条水平轮廓线的可见比例的近似值；如果近似值小于用户给定阈值，则该水平轮廓线被遮挡，在选择结果中去除，否则该水平轮廓线可见，在选择结果中保留。