三维可视化实现智慧城市的虚拟显示方法及系统与流程

本发明涉及虚拟显示，尤其涉及一种三维可视化实现智慧城市的虚拟显示方法及系统。

背景技术：

1、三维城市的虚拟显示可以利用图表、地图等数据可视化工具，将智慧城市相关的数据以直观的方式展示出来。

2、目前，对于智慧城市的虚拟显示主要基于智能手机应用程序或者网站让用户能够方便快捷的随时随地获取各类城市服务和信息，比如公交查询、停车位预约、快递查询等，这种展示方法能够增加城市的便利性和智能化程度，然而通过这种方法对于智慧城市的城市信息展示不够全面。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种三维可视化实现智慧城市的虚拟显示方法及系统，可以提高智慧城市的展示信息量。

2、第一方面，本发明提供了一种三维可视化实现智慧城市的虚拟显示方法，包括：

3、提取用于采集智慧城市的遥感图像的无人机的飞行轨迹，基于所述遥感图像的纹理质量，从所述飞行轨迹中选取目标飞行轨迹，基于所述目标飞行轨迹，利用所述无人机采集所述智慧城市的目标遥感图像和所述目标遥感图像的城市坐标，并对所述目标遥感图像进行图像预处理，得到预处理图像；

4、检测所述预处理图像中的移动目标，在将所述移动目标从所述预处理图像中剔除之后，对所述移动目标在所述预处理图像中对应的图像模块进行图像修复，得到修复图像；

5、基于所述城市坐标，对所述修复图像中的重叠建筑进行重叠分割，得到分割图像，融合所述分割图像中的每个分割图像，得到融合图像；

6、识别所述融合图像中的城市中心点，基于所述城市中心点与所述城市坐标之间的第一映射关系，构建所述智慧城市的空间三维坐标，利用所述融合图像中像素点坐标与所述空间三维坐标之间的第二映射关系，对所述空间三维坐标中的每个空间三维坐标进行坐标连接，得到空间三维结构；

7、对所述空间三维结构进行颜色渲染，得到颜色渲染结构，对所述颜色渲染结构进行纹理渲染，得到纹理渲染结构，并将所述纹理渲染结构作为所述智慧城市的三维可视化模型；

8、标记所述三维可视化模型中的城市属性，将所述三维可视化模型和所述城市属性加载至预构建的可视化平台中，利用所述可视化平台完成所述智慧城市的三维虚拟显示，得到所述智慧城市的三维虚拟显示结果。

9、在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述目标遥感图像进行图像预处理，得到预处理图像，包括：

10、利用下述公式对所述目标遥感图像进行图像滤波，得到滤波图像：

11、

12、其中，ω表示滤波图像，m表示目标遥感图像的像素点总量，arg表示窗口函数，(i，j)表示目标遥感图像中的待滤波像素点，q(i，j)表示所述待滤波像素的像素灰度值，

13、对所述滤波图像进行倾斜矫正，得到预处理图像。

14、在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述滤波图像进行倾斜矫正，得到预处理图像，包括：

15、以所述滤波图像的图像中心点为坐标原点，并以所述滤波图像的图像对角点为平面；

16、基于所述坐标原点与所述平面，构建所述滤波图像的空间坐标系，利用下述公式对所述滤波图像进行坐标旋转，得到旋转坐标点：

17、

18、其中，a2，b2，c2表示坐标旋转后的旋转坐标点，a1，b1，c1表示所述滤波图像在所述空间坐标系的原始空间坐标点，εa，εb，εc表示旋转矩阵中的旋转角度，

19、基于所述旋转坐标点，对所述滤波图像的倾斜角度进行逆向旋转，得到倾斜矫正图像。

20、在第一方面的一种可能实现方式中，所述检测所述预处理图像中的移动目标，包括：

21、将所述预处理图像输入至预配置的卷积神经网络中，以利用所述卷积神经网络结合下述公式识别所述预处理图像的图像特征：

22、

23、其中，θ表示向量特征，f表示激活函数，a、b、c表示卷积模型中卷积核立方体的长、宽、高，为图像上(a,b,c)位置上的值与第u层第k个卷积核的计算值，为图像(α+o，β+p，γ+q)位置上的值与卷积核的第u-1层第m个卷积核的计算值，cku表示卷积核第u层第k个卷积核的一个超参数，α、β、γ表示(a,b,c)位置的偏移量，

24、根据所述图像特征，识别所述倾斜矫正图像的图像信息，并识别所述图像信息中对应的移动目标。

25、在第一方面的一种可能实现方式中，所述对所述移动目标在所述预处理图像中对应的图像模块进行图像修复，得到修复图像，包括：

26、查询所述预处理图像对应的历史图像，提取所述历史图像中与所述预处理图像缺失部分所对应的区域，得到补偿图；

27、计算所述补偿图与所述预处理图像的像素差，基于所述像素差对所述补偿图进行像素补正，得到补正图；

28、利用所述补正图对所述预处理图像中的缺失部分进行图像缺失修复，得到修复图像。

29、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述城市坐标，对所述修复图像中的重叠建筑进行重叠分割，得到分割图像，包括：

30、将所述修复图像转化为灰度图像，对所述灰度图像进行特征匹配，得到特征匹配结果；

31、基于所述特征匹配结果，确定所述修复图像中的重叠建筑，并对所述重叠建筑进行重叠分割，得到分割图像。

32、在第一方面的一种可能实现方式中，所述融合所述分割图像中的每个分割图像，得到融合图像，包括：

33、对所述分割图像进行特征点标记，得到标记点；

34、构建所述分割图像的标记转换矩阵，利用所述标记转换矩阵与所述标记点对所述分割图像进行图像融合，得到融合图像。

35、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述标记转换矩阵与所述标记点对所述分割图像进行图像融合，得到融合图像，包括：

36、利用所述标记转换矩阵结合下述公式对所述标记点进行标记转换，得到转换标记：

37、

38、其中，表示所述转换标记，α1表示转换之前的第一个标记点，β1表示转换之前的第二个标记点，α2表示转换之后的第一个标记点，β2表示转换之后的第二个标记点，μ1，μ2表示旋转变换参数，μ3，μ4表示平移变换参数，μ5，μ6表示尺度变换参数，μ7，μ8表示透视变换参数，表示标记转换矩阵，

39、利用所述转换标记对所述分割图像进行进行图像融合，得到融合图像。

40、第二方面，本发明提供了一种三维可视化实现智慧城市的虚拟显示系统，所述系统包括：

41、图像预处理模块，用于提取用于采集智慧城市的遥感图像的无人机的飞行轨迹，基于所述遥感图像的纹理质量，从所述飞行轨迹中选取目标飞行轨迹，基于所述目标飞行轨迹，利用所述无人机采集所述智慧城市的目标遥感图像和所述目标遥感图像的城市坐标，并对所述目标遥感图像进行图像预处理，得到预处理图像；

42、图像修复模块，用于检测所述预处理图像中的移动目标，在将所述移动目标从所述预处理图像中剔除之后，对所述移动目标在所述预处理图像中对应的图像模块进行图像修复，得到修复图像；

43、图像融合模块，用于基于所述城市坐标，对所述修复图像中的重叠建筑进行重叠分割，得到分割图像，融合所述分割图像中的每个分割图像，得到融合图像；

44、三维结构构建模块，用于识别所述融合图像中的城市中心点，基于所述城市中心点与所述城市坐标之间的第一映射关系，构建所述智慧城市的空间三维坐标，利用所述融合图像中像素点坐标与所述空间三维坐标之间的第二映射关系，对所述空间三维坐标中的每个空间三维坐标进行坐标连接，得到空间三维结构；

45、模型渲染模块，用于对所述空间三维结构进行颜色渲染，得到颜色渲染结构，对所述颜色渲染结构进行纹理渲染，得到纹理渲染结构，并将所述纹理渲染结构作为所述智慧城市的三维可视化模型。

46、三维展示模块，用于标记所述三维可视化模型中的城市属性，将所述三维可视化模型和所述城市属性加载至预构建的可视化平台中，利用所述可视化平台完成所述智慧城市的三维虚拟显示，得到所述智慧城市的三维虚拟显示结果。

47、与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：

48、本发明实施例通过提取用于采集所述智慧城市的遥感图像的无人机的飞行轨迹可以为所述智慧城市的城市信息采集提供大量的无人机飞行方案，进而可以选取出较为合理的方案，进一步地，本发明实施例通过基于所述遥感图像的纹理质量，从所述飞行轨迹中选取目标飞行轨迹可以得到一个比较优秀的航拍路径，本发明实施例通过检测所述预处理图像中的移动目标可以识别出图像中易造成干扰的目标，所述移动目标是指图像中对应城市地理中非固定建筑如行人、车辆等，本发明实施例通过基于所述城市坐标，对所述修复图像中的重叠建筑进行重叠分割，得到分割图像可以将在对所述智慧城市进行航拍时航拍图像中内容重叠的部分除去，进一步地，本发明实施例通过识别所述融合图像中的城市中心点可以为所述智慧城市在三维展示时提供基础的构建点，使得三维图中对应城市建筑的分布更加均匀，本发明实施例通过基于所述城市中心点与所述城市坐标之间的第一映射关系，构建所述智慧城市的空间三维坐标可以为所述智慧城市的虚拟显示构建基础框架，其中，所述第一映射关系是指图像二维坐标与现实空间三维坐标的对应关系，进一步地，本发明实施例通过对所述空间三维结构进行颜色渲染，得到颜色渲染结构可以使得所述空间三维结构的颜色更加丰富饱满，视觉效果更好，其中，所述颜色渲染是指通过改变图像的色彩和饱和度，以及应用各种视觉效果来增强图像的感官表现力，及标记所述三维可视化模型中的城市属性可以在查看城市模型中了解各个地域的详细信息如建筑名称、街道名称、江、湖等。其中，所述城市属性是指用以描述城市中各种数据的信息，如城市道路的名称，距离以及地标建筑名称和所处区域等信息。因此，本发明实施例提出的一种三维可视化实现智慧城市的虚拟显示方法及系统，可以提高智慧城市的展示信息量。