[发明专利]一种在地理信息系统中地理配准三维模型的方法

说明书

本发明提供了一种在地理信息系统中地理配准三维模型的方法。该方法包括：将卫星地图切分成多个卫星图像切片，采用分布式计算将三维模型俯视图与卫星图像切片进行图片匹配，得到匹配特征点对集合，提取出特征点的像素坐标和特征点描述符，将匹配上的特征点在原卫星图像上进行聚类，以确定三维模型俯视图在卫星图像上的对应区域所属的卫星图像切片；将同一类所在的卫星图像切片的特征点合并，获取三维模型俯视图上的特征点与卫星地图上特征点的转换矩阵，实现在地理信息系统中地理配准三维模型。本发明方法在三维模型俯视图与卫星图像切片进行特征点匹配时，能够产生足够的特征点来支撑聚类的数据，可以有效地完成三维模型在GIS的地理配准。

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，尤其涉及一种在地理信息系统中地理配准三维模型的方法。

背景技术

三维模型是指在一定的时间内，在三个维度下对目标物体在计算机中建立的模拟数据，可以在计算机中存储，转移并且可视化。由于三维模型与地理信息系统所使用的坐标系统不同，三维模型需要在地理信息系统中进行地理配准才会与地理信息系统精确融合。建立城市信息模型时需要将海量多种非同源三维模型与地理信息系统精确融合在一起，不再需要人工地理配准三维模型。

在地理配准三维模型过程中，输入数据为三维模型俯视图，对应三维模型语义位置的卫星图(GeoTIFF格式)，输出数据为三维模型在一定坐标参考系下的地理信息系统中的经纬度坐标。具体处理过程包括：需要获取三维模型的俯视图截图，将俯视图预处理成图片边缘与三维模型俯视图边缘对齐的图片，再将对应于三维模型语义位置的卫星地图片进行切分，采用聚类的方法确定三维模型俯视图在卫星地图中的区域并计算其中心经纬度坐标。上述语义位置对三维模型进行标记的、字面上能反映出三维模型所在地理位置的文字。卫星地图是指通过卫星在太空中探测地球地表物体对电磁波的反射和其发射的电磁波，从而提取这些物体的信息，完成远距离识别物体。将这些电波信息转换、识别得到的图像，即为卫星图。

现有技术中的三维模型地理配准方法主要可分为两类。第一类为基于参数的方法，即在设计阶段，三维模型文件中内置地理配准必要参数，在与地理信息系统融合时读取其地理配准参数再将三维模型加载至该参数对应位置。该方法的缺点包括：内置地理配准参数在三维模型设计阶段并不重要并且配置该参数需要跨专业、跨领域知识，因此大多数三维模型中的地理配准参数都是缺省或者错误的，不具有实用性。

第二类为基于特征的方法，要是利用三维建筑模型(例如建筑信息模型)的边缘线特征，该方法的缺点包括：无法适用于边缘线特征单一的三维模型并且难以确定三维模型在地理信息系统中的方向朝向。

发明内容

本发明的实施例提供了一种在地理信息系统中地理配准三维模型的方法，可以有效地完成三维模型在GIS(Geographic Information System，地理信息系统)的地理配准。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种在地理信息系统中地理配准三维模型的方法，包括：

将对应于三维模型语义位置的卫星地图切分成多个卫星图像切片；

采用分布式计算将三维模型俯视图与卫星图像切片进行图片匹配，得到三维模型俯视图和卫星图像切片的匹配上的特征点对集合；

对于每组匹配上的特征点，提取出特征点的像素坐标和特征点描述符；

根据特征点的像素坐标和特征点描述符将匹配上的特征点在原卫星图像上进行聚类，以确定三维模型俯视图在卫星图像上的对应区域所属的卫星图像切片；

将同一类所在的卫星图像切片的特征点合并，获取三维模型俯视图上的特征点与卫星地图上特征点的转换矩阵，利用所述转换矩阵实现在地理信息系统中地理配准三维模型。

优选地，所述的将对应于三维模型语义位置的卫星地图切分成多个卫星图像切片，包括：