[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种图像自动分类的方法，尤其涉及一种基于GPS信息对大量建筑物侧立面图像快速分类的方法。

背景技术

在城市三维建模的实际应用中，使用数字摄像机高速采集图像的方式得到越来越广泛的使用。这种采集方式会产生大量城市街区图像，因此如何将这些图像与图像中所包含的建筑物进行快速而准确的对应已经成为了一个很重要的问题。需要一个行之有效的方法对图像进行快速分析，从而建立图像与建筑物之间的对应关系。

当前将GPS与图像采集系统整合的方法主要如下：

张琪在CN200410084213.3发明专利申请公开说明书中提出了一种使用GPS对数码相片进行拍摄位置定位的方法。这种方法在拍摄数码相片的同时使用GPS接收机记录拍摄者的轨迹日志，将记录在GPS接收机中的带有时间和地理位置信息的轨迹日志与带有时间信息的数码相片进行互相匹配，这种匹配是通过GPS轨迹日志中的时间信息和数码相片中的时间信息间的相似度比较来完成的。这种方法简单可行，但是由于缺乏拍摄方向，因此无法进行进一步的筛选，同时使用最近匹配方法可能会导致精度不足。

林辉全在CN200610023767.1发明专利申请公开说明书中提及了一种储存与共享GPS照片的方法与系统。该系统当使用者上传数字照片的中继数据内含定位坐标时，由解析模块撷取数字照片中的名称及坐标信息存入对应表后，再将该上传的照片存入影像数据库中；在下次接收到使用者输入一定位坐标时，即可根据该定位坐标寻找对应表中相关的数字照片档案。这种方法使用数据库来储存照片的信息，可以提高寻找速度，这个方法也缺乏拍摄方向。

在城市建模技术中，存在一个重要的技术需求：即对路面采集得到的大量建筑物侧立面图像基于图像中所包含的建筑物侧面进行分类。

利用雷达以及激光扫描仪获取三维信息的方法可以将建筑物基于图像中所包含的建筑物侧面进行良好的分类，然而这些系统成本均很高，不便于大规模使用。因此一种成本低但能显著的增进建模质量的方法对于当前的城市建模应用将起到较大的帮助。

而在当前的图像采集应用中，已经出现了许多将GPS与图像采集系统整合，以提供图像采集时的位置信息的方法。因此我们考虑使用GPS这一成本低廉效果良好的工具完成如上所述的分类工作。为了达成这个目标，我们需要每张采集得到的图像的位置以及镜头主光轴方向，以及相机的内部参数，便可以还原相机的视野。

然而背景技术1.及2.中所述的利用GPS作为位置来源信息的方法不能直接在城市建模应用中被使用。首先由于此类方法仅记录了图像的位置信息，但是由于缺乏图像的朝向信息，因此不能还原该图像的视野，从而无法对图像进行进一步筛选；其次由于前述方法直接使用从GPS输出的位置信息作为图像的位置信息，这种做法在图像采集速度较低的系统中是简单可行的，但是在图像采集速度超过GPS的采样率(一般为1HZ)的系统中，如果依然直接使用从GPS输出的位置信息作为图像的位置信息，必然导致多张图像的位置信息重合，从而使得结果不准确。本专利可以得到每张图像获取的时刻较为准确的摄像机位置及朝向信息，填补了此类技术的空缺。

发明内容

针对背景技术中存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于GPS信息对大量建筑物侧立面图像快速分类的方法，使用GPS提供位置以及朝向信息的源数据，经过变换后得到每张图像的拍摄位置及镜头主光轴朝向，将其作为图像的附加信息用以辅助大量图像自动快速归类的方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案包括以下步骤：

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；