一种三维模型的建立方法及建立系统与流程

本发明涉及数字建模技术领域，特别是涉及一种三维模型的建立方法及建立系统。

背景技术：

环境的结构信息对人类生活具有重要意义，通过人工解析或半自动解析航空图像或数字图像对环境结构进行分析，传统的光学遥感技术仅能提供环境的二维图像信息，通过现场直接测量或间接地从二维图像信息推导出垂直环境结构信息，但是推导的过程存在一定的误差，不能够准确得到环境的三维图像信息，进而使得环境形态模型的精确度较低。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种三维模型的建立方法，可提高待测目标形态模型的精确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三维模型的建立方法，所述建立方法包括：

对待测目标进行激光扫描后，采集激光信号返回的测量数据y_t；

获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x；

根据所述测量数据y_t和垂直分布信息x确定采样分布函数；

根据所述采样分布函数以及所述测量数据y_t建立三维空间的数字模型。

可选的，所述对待测目标进行激光扫描的方法包括：

向所述待测目标在设定范围内发射激光脉冲信号；所述激光脉冲信号是向设定范围内连续发射的激光脉冲信号。

可选的，所述获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x的方法包括：

采集当前环境参数，所述环境参数包括海拔、温度、湿度及风速中至少一者；

根据所述当前环境参数确定垂直分布信息x，所述垂直分布信息x表征待测目标的位置、尺寸、形状及特征密度。

可选的，所述确定采样分布函数的方法包括：

根据公式p＝e^-(kρS)cosθ确定光束概率，

其中，p是没被反射的激光脉冲的概率，k是投射到与激光脉冲垂直的待测目标上后返回的测量数据，ρ是待测目标的特征密度，S是激光脉冲通过待测目标的距离，θ是激光脉冲与所述激光扫描器竖直方向上的夹角；

根据p(y|x)∝∏_t∈Tp(y_t|x)p(x)确定相对于垂直分布信息x中给定待测目标的位置的测量数据y返回的概率，

其中，t表示测量数据y_t的激光脉冲路径向量，T表示扫描空间，表示所有与从激光扫描器到底面的所有发射激光脉冲的所有路径的向量集合，t∈T。

可选的，三维空间的数字模型为argmax[p(y|x)]。

本发明三维模型的建立方法通过对待测目标进行激光扫描以采集激光信号返回的测量数据，并获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x，进而确定采集分布函数，以建立三维空间的数字模型，从而可有效提高待测目标形态模型的精确度。

本发明的另一目的是提供一种三维模型的建立系统，可提高环境形态模型的精确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种三维模型的建立系统，所述建立系统包括：

采集模块，用于在对待测目标进行激光扫描后，采集激光信号返回的测量数据y_t；

获取模块，用于获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x；

确定模块，用于根据所述测量数据y_t和垂直分布信息x确定采样分布函数；

建模模块，用于根据所述采样分布函数以及所述测量数据y_t建立三维空间的数字模型。

可选的，建立系统还包括：

激光脉冲发射模块，用于向所述待测目标在设定范围内发射激光脉冲信号；所述激光脉冲信号是向设定范围内连续发射的激光脉冲信号。

可选的，所述获取模块获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x具体包括：

采集当前环境参数，所述环境参数包括海拔、温度、湿度及风速中至少一者；

根据所述当前环境参数确定垂直分布信息x，所述垂直分布信息x表征待测目标的位置、尺寸、形状及特征密度。

可选的，所述确定模块包括：

光束概率确定单元，用于根据公式p＝e^-(kρS)cosθ确定光束概率，

其中，p是没被反射的激光脉冲的概率，k是投射到与激光脉冲垂直的待测目标上后返回的测量数据，ρ是待测目标的特征密度，S是激光脉冲通过待测目标的距离，θ是激光脉冲与所述激光扫描器竖直方向上的夹角；

返回概率确定单元，用于根据p(y|x)∝∏_t∈Tp(y_t|x)p(x)确定相对于垂直分布信息x中给定待测目标的位置的测量数据y返回的概率，

其中，t表示测量数据y_t的激光脉冲路径向量，T表示扫描空间，表示所有与从激光扫描器到底面的所有发射激光脉冲的所有路径的向量集合，t∈T。

可选的，所述三维空间的数学模型为argmax[p(y|x)]。

相对于现有技术，本发明三维模型的建立系统与上述三维模型的建立方法的有效效果相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明三维模型的建立方法的流程图；

图2为本发明三维模型的建立系统的模块结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种三维模型的建立方法及建立系统，通过对待测目标进行激光扫描以采集激光信号返回的测量数据，并获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x，进而确定采集分布函数，以建立三维空间的数字模型，从而可有效提高待测目标形态模型的精确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明建立森林数字模型的方法，包括：

步骤110：对待测目标进行激光扫描后，采集激光信号返回的测量数据y_t；

步骤120：获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x；

步骤130：根据所述测量数据y_t和垂直分布信息x确定采样分布函数；

步骤140：根据所述采样分布函数以及所述测量数据y_t建立三维空间的数字模型。所述三维空间的数字模型为argmax[p(y|x)]。

本发明采用上述方法能够准确建立三维空间的数字模型，直观、准确的体现环境形态。

其中，所述采样分布函数表示一个给定的、以激光扫描器与激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对垂直分布信息x中给定待测目标的位置的测量数据y返回的概率。

其中，所述对待测目标进行激光扫描的方法包括：向所述待测目标在设定范围内发射激光脉冲信号；所述激光脉冲信号是向设定范围内连续发射的激光脉冲信号。

在步骤110中，所述采集激光信号返回的测量数据y_t的方法包括采集所述设定范围内的任意范围返回的离散的激光脉冲，得到该范围的测量数据y_t。

在步骤120中，所述获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x的方法包括：

步骤121：采集当前环境参数，所述环境参数包括海拔、温度、湿度及风速中至少一者；

步骤122：根据所述当前环境参数确定垂直分布信息x，所述垂直分布信息x表征待测目标的位置、尺寸、形状及特征密度。

在步骤130中，所述确定采样分布函数的方法包括：

步骤131：根据公式p＝e^-(kρS)cosθ确定光束概率。

其中，p是没被反射的激光脉冲的概率，k是投射到与激光脉冲垂直的待测目标上后返回的测量数据，ρ是待测目标的特征密度，S是激光脉冲通过待测目标的距离，θ是激光脉冲与所述激光扫描器竖直方向上的夹角；

步骤132：根据p(y|x)∝∏_t∈Tp(y_t|x)p(x)确定相对于垂直分布信息x中给定待测目标的位置的测量数据y返回的概率。

其中，t表示测量数据y_t的激光脉冲路径向量，T表示扫描空间，表示所有与从激光扫描器到底面的所有发射激光脉冲的所有路径的向量集合，t∈T。

此外，本发明还提供一种三维模型的建立系统。如图2所示，本发明三维模型的建立系统包括采集模块21、获取模块22、确定模块23及建模模块24。其中，所述采集模块21用于在对待测目标进行激光扫描后，采集激光信号返回的测量数据y_t；所述获取模块22用于获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x；所述确定模块23用于根据所述测量数据y_t和垂直分布信息x确定采样分布函数；所述建模模块24用于根据所述采样分布函数以及所述测量数据y_t建立三维空间的数字模型。所述三维空间的数字模型为argmax[p(y|x)]。

其中，所述采样分布函数表示一个给定的、以激光扫描器与激光脉冲的夹角θ，沿着所述激光脉冲的方向，对垂直分布信息x中给定待测目标的位置的测量数据y返回的概率。

本发明三维模型的建立系统还包括激光脉冲发射模块(图中未示出)，所述激光脉冲发射模块用于向所述待测目标在设定范围内发射激光脉冲信号；所述激光脉冲信号是向设定范围内连续发射的激光脉冲信号。

所述采集模块21采集激光信号返回的测量数据y_t包括采集所述设定范围内的任意范围返回的离散的激光脉冲，得到该范围的测量数据y_t。

所述获取模块22获取所述待测目标在设定范围内的垂直分布信息x具体包括：采集当前环境参数，所述环境参数包括海拔、温度、湿度及风速中至少一者；根据所述当前环境参数确定垂直分布信息x，所述垂直分布信息x表征待测目标的位置、尺寸、形状及特征密度。

所述确定模块23包括：光束概率确定单元231和返回概率确定单元232。所述光束概率确定单元231，用于根据公式p＝e^-(kρS)cosθ确定光束概率，其中，p是没被反射的激光脉冲的概率，k是投射到与激光脉冲垂直的待测目标上后返回的测量数据，ρ是待测目标的特征密度，S是激光脉冲通过待测目标的距离，θ是激光脉冲与所述激光扫描器竖直方向上的夹角。所述返回概率确定单元232根据p(y|x)∝∏_t∈Tp(y_t|x)p(x)确定相对于垂直分布信息x中给定待测目标的位置的测量数据y返回的概率，其中，t表示测量数据y_t的激光脉冲路径向量，T表示扫描空间，表示所有与从激光扫描器到底面的所有发射激光脉冲的所有路径的向量集合，t∈T。

该方法根据任意范围返回的激光脉冲能够实现大面积的目标范围的森林空间数字模型，从而更好的观测森林的地形地貌。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。