[发明专利]创建3D城市模型的方法和混合3D成像装置及存储介质

说明书

本发明提供一种创建3D城市模型的方法和混合3D成像装置及存储介质。本发明涉及一种用于勘测城市景观以创建3D城市模型的方法和混合3D成像装置。根据本发明，与用于立体成像的成像数据的获取同时地获取激光雷达数据，即在同一测量过程期间一次性获取成像数据和激光雷达数据。所述激光雷达数据与所述成像数据组合以生成用于3D城市模型的提取的3D点云，其中，所述激光雷达数据用于补偿和处理通用立体图像处理的特定问题区域，尤其是具有不利的照明条件的区域，以及其中立体点匹配和点提取的精度和效率被强烈降低的区域。

技术领域

本发明涉及一种用于勘测(survey)城市景观以及创建所勘测的城市景观的3D城市模型的方法、一种用于勘测城市景观以创建3D城市模型的混合3D成像装置、以及一种计算机程序产品。

背景技术

3D城市模型(即表示不同地形表面和基础设施的城市区域的数字模型)被用于大量不同的应用领域。在单一框架内，3D城市模型允许显示、管理和分析复杂的城市场景。通常，3D城市模型在各种细节层次(LOD)和抽象概念以及多种分辨率下生成。例如，“CityGML”是用于表示3D城市对象的公共信息模型，其定义了用于建立模型的五个LOD：

·LOD 0：2.5D轮廓(footprint)；

·LOD 1：由块模型表示的建筑物；

·LOD 2：具有标准的屋顶结构的建筑物模型；

·LOD 3：详细的(符合建筑学的)建筑物模型；以及

·LOD 4：补充有内部特征的LOD 3。

所述模型通常包括尤其用于创建数字地形模型(DTM)的GIS数据、用于建筑物和基础设施元素的高级CAD数据、以及用于提供建筑物组件的最高细节层次的BIM数据。3D城市模型的应用是多种多样的，例如导航系统、城市规划和建筑、考古学、地理设计、应急管理、游戏或增强现实应用、智能交通系统、财产管理等。

3D城市模型(准备好GIS的建筑物)和3D网格的自动创建有助于为智能城市应用提供最新的地理空间基础层，其中纹理化(texture)的且准备好GIS的3D模型通常从立体图像和/或透视图生成。在第一步骤中，基于基于图像的点匹配，使用单个全局匹配算法(SGM)或类似技术来生成点云。使用专用软件，以例如基于诸如建筑物轮廓或来自多频谱照相机的数据的附加输入从这些点云中提取3D模型。例如，具有多频谱能力的莱卡RCD30允许生成归一化的差异植被指数图像(NDVI图像)以消除植被，并且因此提高点云内的对象的识别率，例如，通过几何或语义分类。

风景和城市区域的3D表示还可以通过从点云创建网格来实现，所述点云通过使用SGM或类似技术从立体图像提取而生成。在某些情况下，也可以从激光雷达数据中提取对象，然而在城市建模的情况下，诸如建筑物或基础设施的对象通常不是纹理化的并且具有低分辨率。因此，对于城市建模，然而，通常的做法是，这样的网格更可能从天底(nadir)成像和/或倾斜成像生成，因为图像数据提供更好的分辨率并因此提供更多细节。

从成像生成的点云，即使对于非常密集的交叠(密集匹配)，通常也显示有效点提取不够好的问题区域。例如，具有低照明条件的遮挡(occlusion)和峡谷、呈现增加的噪声的阴影区域、非常不均匀的区域(诸如植被)以及非常均匀的表面(诸如水)就属于这种情况。在自动3D建筑物模型创建的情况下，这可能导致错误的建筑物识别、错误的地面高度识别和降低的准确性。在3D网格生成的情况下，诸如建筑物边缘上的熔毁、错误的地面高度以及网格内部的树的建模的问题可能发生。

来自激光雷达数据的点云通常没有这样的问题。然而，由于较低的点密度，网格具有非常少的细节，并且通常不是纹理化的。

发明内容

因此，本发明的目标是改进3D城市模型和3D网格的创建。