[发明专利]一种基于多源地理信息耦合的城市实景三维建模方法

说明书

本发明公开了一种基于多源地理信息耦合的城市实景三维建模方法，涉及三维建模技术领域，包括以下步骤：通过多个激光雷达获取城市建筑的地面和高空的点云数据；通过无人机倾斜摄影获取城市建筑的多角度影像数据，通过车载相机获取城市建筑底部的影像数据；根据获取的多角度影像数据和底部影像数据；将获取的城市建筑的点云数据和影像数据进行匹配融合，建立城市实景三维模型。本发明基于“倾斜摄影+机载激光雷达+车载信息采集”的多源地理信息耦合技术来获取建筑三维模型体和纹理影像，通过统一的数学基准处理不同数据源，并利用相关匹配技术自动配准模型与纹理，来快速建立城市实景三维模型，实现城市建筑三维模型真实化、单体化、可量测化。

技术领域

本发明涉及三维建模技术领域，特别是涉及一种基于多源地理信息耦合的城市实景三维建模方法。

背景技术

近年来，随着数字化、智慧化城市管理对空间精密性、动态可视性的需求强烈升级，快速、高效地构建可视化三维城市实景模型逐步进入快速发展阶段。三维模型的建立已由最初的手工方式进步至基于成套化建模工具进行模型重建，现又发展至运用三维激光扫描仪采集点云数据和倾斜摄影技术采集多角度影像进行模型重建的建模方式。

倾斜摄影技术的主要应用有：构建多方向的影像立体模型，实现精细三维建模；提供丰富的地物纹理信息，实现快速的精细纹理贴图。国外有Armin等使用三线阵航飞系统采集影像作为数据源建立了横滨市的三维模型。Frueh等结合了地面激光扫描数据和航空影像数据构建了城市三维模型。国内有四川省遥感信息测绘院将倾斜摄影用于资阳市城区三维“数字城市”建设，构建的三维模型精度评定的结果完全满足1：1000大比例尺成图的要求。在国外已有十几年的应用，国内2010年才开始引进，大量专家学者进行了一系列研究试验，但整体技术水平较国外先进技术仍存在一定差距。

基于倾斜摄影技术的三维实体建模工作效率、精度等相比传统的三维建模技术有了飞跃性的提升，但目前仍存在以下明显的不足：(1)在利用倾斜摄影技术进行三维建模过程中，由于航摄盲区和匹配错误等因素会导致重建模型底部区域变形(纹理拉花、结构扭曲、破面缺面等)，部分三维模型悬浮空中，严重影响模型的重建效果，国内外主要运用后处理软件对模型进行重新修饰来解决上述问题。(2)倾斜摄影影像重建出的三维模型只是附着纹理的表面模型，不具备矢量信息，无法满足数字城市的地物模型数据矢量信息需求。近年来，采用Li DAR(Light Detection And Ranging，LiDAR)技术测量目标对象而获取高精度的三维点云矢量数据已成为当前研究的热点。

综上，针对倾斜摄影技术在三维实体建模中存在的问题，目前的解决方法主要为模型后处理修饰，或结合机载LiDAR测量技术提高三维模型的实景效果，但仍存在以下问题：(1)没有解决遮挡的根源性问题，后处理修饰模型成本高、工作强度大；(2)Li DAR测量技术需构建特定匹配算法将云数据与纹理模型匹配；(3)航空摄影及机载LiDAR数据对地物侧面的信息获取有限。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于多源地理信息耦合的城市实景三维建模方法，可以解决现有技术中存在的问题。

本发明提供一种基于多源地理信息耦合的城市实景三维建模方法，包括以下步骤：

通过多个激光雷达获取城市建筑的地面和高空的点云数据，得到城市建筑的三维信息；

通过无人机倾斜摄影获取城市建筑的多角度影像数据，通过车载相机获取城市建筑底部的影像数据；

根据获取的多角度影像数据和底部影像数据，得到城市建筑的三维纹理信息；

将获取的城市建筑的点云数据和影像数据进行匹配融合，建立城市实景三维模型。

优选的，所述无人机倾斜摄影获取城市建筑的俯视视角、前倾斜视角、后倾斜视角、左倾斜视角和右倾斜视角5个角度的影像信息。