一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法与流程

本发明涉及一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法。

背景技术：

三维云建模是利用云计算技术将用户上传的多张图像进行三维空间解算，并恢复出照片中物体的三维模型的技术。随着无人机的普及，利用无人机进行地表图像采集，通过云端服务器进行三维云建模，作为一种地表三维测绘的新兴技术，正逐步被测绘行业所接受。

由于无人机航拍不可避免地会涵盖有目标区域外的物体，不限定建模范围会出现模型边缘质量差，外观丑陋的问题。通常解决办法是由人工勾勒出目标区域，只对在目标区域内的数据进行建模，得到完整的三维模型，并降低三维云建模的运行成本。

然而，人工勾勒建模目标区域的方法不仅阻碍了整个重建过程的自动化，也降低了云建模的效率。因此，急需一种自动提取三维云建模目标区域轮廓的方法，能够根据用户上传的无人机照片的拍摄坐标点信息由机器确定三维云建模的目标区域，实现建模自动化，提高云建模效率。

技术实现要素：

为解决三维云建模需要人工选取目标区域轮廓而无法实现三维云建模全自动化的问题，本发明设计了一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法。该方法利用照片的拍摄坐标点信息，排除掉三维空间解算结果中孤立无用的点云小块，自动计算目标区域的多边形轮廓。具体步骤如下：

1)、获取用于建模的照片拍摄位置的信息；

2)、将一个无人机拍摄区域的平面划分为若干个二级区域，获取由二级区域形成的连通区域的边界；

3)、生成按顺时针排列的建模目标区域轮廓点。

该三维云建模的区域轮廓计算方法依托于无人机照片的拍摄坐标点信息，将照片拍摄点构成的离散点集转化为平面直角坐标系中的连通集，通过提取该连通集所形成的连通区域的轮廓，实现三维云建模目标区域的自动计算。

在上述的一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法中，步骤(1)获取的是照片元数据中的经纬度信息。

进一步，所述步骤(1)是指通过读取无人机照片可交换图像文件格式(exif)信息获得所有无人机照片的拍摄坐标点数据，或者通过其他设备获取到照片拍摄位置的经纬度信息。

在上述的一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法中，步骤(2)中所述二级区域是沿经纬度方向划分的矩形区域。

在上述的一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法中，根据二级区域构建平面直角坐标系，使其满足不同二级区域对应于坐标系中不同的整点。

在上述的一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法中，标记包含有照片拍摄坐标的二级区域的整点所形成的连通区域中的边界点。

在上述的一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法中，标记包含有照片拍摄坐标的二级区域的整点所形成的连通区域中的边界点的具体步骤包括：

2.1)、标记所有包含有照片拍摄点的二级区域对应的整点，标记完成后所有标记点形成连通区域；

2.2)、分别记录所有标记点八邻接点中被标记的点的数量，当该数量等于8或者小于等于3则取消标记。

在上述的一种针对三维云建模的目标区域计算方法中，通过标记点对应的二级区域内照片拍摄坐标点的平均值确定标记点的坐标。

在上述的一种针对三维云建模的目标区域计算方法中，使用八邻域扫描法对标记的连通区域边界点进行扫描得到按顺时针排列的目标区域轮廓点。

在上述的一种针对三维云建模的目标区域计算方法中，利用用于建模的照片的拍摄坐标自动生成三维云建模的目标区域。

本发明的优点在于：通过照片拍摄点坐标自动确定三维云建模目标区域；将离散点集求轮廓问题转化为连通区域求边界问题计算效率高；根据照片拍摄点分布特征自适应约束建模范围使其准确而美观；解决了人为选取建模区域的问题，实现了机器自动提取三维云建模目标区域。

附图说明

图1为本发明的流程图

图2为八邻域扫描方法的示意图

具体实施方式

参照附图，进一步说明本发明：

一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法，包括以下步骤：

1)、获取用于建模的照片拍摄位置的信息；

2)、将一个无人机拍摄区域的平面划分为若干个二级区域，获取由二级区域形成的连通区域的边界；

3)、生成按顺时针排列的建模目标区域轮廓点。

该三维云建模的区域轮廓计算方法依托于无人机照片的拍摄坐标点信息，将照片拍摄点构成的离散点集转化为平面直角坐标系中的连通集，通过提取该连通集所形成的连通区域的轮廓，实现三维云建模目标区域的自动计算，步骤(1)获取的是照片元数据中的经纬度信息，所述步骤(1)是指通过读取无人机照片可交换图像文件格式(exif)信息获得所有无人机照片的拍摄坐标点数据，或者通过其他设备获取到照片拍摄位置的经纬度信息，步骤(2)中所述二级区域是沿经纬度方向划分的矩形区域。

进一步地，根据二级区域构建平面直角坐标系，使其满足不同二级区域对应于坐标系中不同的整点，标记包含有照片拍摄坐标的二级区域的整点所形成的连通区域中的边界点，标记包含有照片拍摄坐标的二级区域的整点所形成的连通区域中的边界点的具体步骤包括：

2.1)、标记所有包含有照片拍摄点的二级区域对应的整点，标记完成后所有标记点形成连通区域；

2.2)、分别记录所有标记点八邻接点中被标记的点的数量，当该数量等于8或者小于等于3则取消标记。

具体来说，通过标记点对应的二级区域内照片拍摄坐标点的平均值确定标记点的坐标。

作为优选地，使用八邻域扫描法对标记的连通区域边界点进行扫描得到按顺时针排列的目标区域轮廓点。

图2所示的是八邻域扫描法的示意图，假设上一记录点为图中数字0所在的位置，上一扫描方向如图中由0到3的箭头所示，则本次选择上一扫描方向逆时针旋转90°方向开始扫描，即从数字1所在的位置开始顺时针扫描，顺序依次是1,2,3,4,5,6,7,8，扫描过程中将遇到的第一个具有标记的点作为新的记录点，停止本轮扫描，以0到该点的方向作为上一扫描方向，该点作为上一记录点开始新一轮八邻域扫描。

进一步，所述的步骤(3)主要包括以下步骤：

(3.1)取被标记整点中的最左侧一列最上方的点作为轮廓的第一个点；

(3.2)使用八邻域扫描法从第一个轮廓点开始扫描，规定初始八邻域扫描方向为平面坐标系的正x轴方向，每次扫描下一点时，以上一轮廓点的八邻接点中选择上一扫描方向逆时针旋转90°方向上的点作为起始点，顺时针遍历上一轮廓点的八邻域中的点，若遍历到的点具有标记则该标记点作为下一个轮廓点并开始新一轮扫描，回到第一个轮廓点时停止扫描，此时可得到连通区域的轮廓点集，按顺序排列其对应的坐标即得所求轮廓。

在上述的一种针对三维云建模的目标区域计算方法中，利用用于建模的照片的三维坐标自动生成三维云建模的目标区域。

目前，在三维云建模领域，对目标区域的提取还依赖于人工勾勒的方式。本发明针对人工勾勒目标区域浪费人力资源、效率低下等不足，提出了一种针对三维云建模的区域范围计算方法，实现了三维云建模提取目标区域的自动化。

本发明的技术构思是：为提取三维云建模模型完整的感兴趣区域，本发明提出了一种提取三维云建模目标区域轮廓的方法，实现了三维云建模的自动化，提高了三维云建模的效率，从而降低后期三维云建模的运行成本。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。