[发明专利]一种基于互联网的移动端三维城市模型实时搜索与合成技术

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种基于互联网的移动端三维城市模型实时搜索与合成技术，属于空间信息技术领域。

二、背景技术

“十一五”期间，我国导航与位置服务应用发展速度极快，互联网地图服务开始从有线互联网向移动端发展，Google Maps、Nokia OVI、腾讯QQ地图、51地图等国内外地图产品均已经成功移植到iOS、Android、Sybian、Windows Mobile等多款移动终端操作系统平台上；进入“十二五”，面向公众的基于位置服务(LBS)产业正经历着地图跟踪导航、生活信息搜索、位置社交网络三个层次的演化。“互动智能、群体众包、实时反馈、自适应”成为面向公众的LBS产品的主要技术内涵。

目前互联网上的三维空间模型数目增长很快，很多网站(如Google 3D Warehouse)共享空间模型，供用户免费下载。相信随着空间技术和信息技术的进一步发展，互联网上的三维城市模型的数量、类型和逼真性会日臻完善，会更加开放；总体来说，目前利用互联网上资源，只能搜索到世界上著名城市的标志性三维模型。若无法获取待研究城市的三维模型，可通过搜索互联网上的图像，基于图像或视频序列渲染这部分模型，因为互联网上具有地球表面大部分区域不同视角的丰富影像。基于互联网上的三维空间模型搜索与合成的一个核心问题是如何从海量互联网数据中精确搜索三维模型。目前搜索引擎技术仍然局限在文本检索方面，对图像、视频、三维模型等的检索通常是通过检索其相关文本信息，故搜索这类数据、模型的精确性很低；另一方面，针对从大规模图形数据，如何索引、更新和查找也是亟待解决的一个关键技术问题。

本发明利用移动端(如智能手机、PDA等)拍摄的城市建筑正面影像，快速匹配和提取相应三维建筑模型，在移动端实现当前位置的三维场景浏览和查询。可以即刻获取用户所在位置的标志性建筑三维模型和周边信息，别的用户也可实时跟踪其位置，查看他所在区域的景观。本发明在行人导航、基于图像纹理的三维模型搜索、旅游、军事侦察等领域具有良好的应用前景。

三、发明内容

1、目的：在旅游景点或者陌生的城市环境，人们想要更好的了解自己所处的位置、附近的场景或者感兴趣建筑的全貌，也为了让别人分享他所在区域的三维场景，移动端将其所在的地理位置坐标发送到服务器上，该位置引导服务器定位用户在城市中的地理区域，同时移动端拍摄周围的地标性建筑，服务器在互联网上搜索或重建与该图片相匹配的三维建筑模型，随后三维建筑模型及对应的属性信息以压缩流的形式实时传到移动端，叠加到二维地图相应位置上，就可以在移动端上三维浏览和查询了，同时只要别的用户经授权登录到服务器上，也可以在各自的移动端同步查看。本发明可以广泛应用于行人导航、基于图像纹理的三维模型搜索、旅游、军事侦察等领域。

2、技术方案：

一种基于互联网的移动端三维城市模型实时搜索与合成技术，其特征在于，包括如下步骤：

根据待可视化建筑的信息(经纬度、建筑照片)，解析网页，利用文本挖掘技术，从非结构化web文档中提取相应建筑的语义信息，包括建筑分类、街区和用户对每栋建筑的评价等；利用网络爬虫基于模型空间上下文和几何形态自动从互联网上下载三维模型；有些模型若含有几栋建筑，就将其分割成单个对象，将这些大规模独立的模型对象组织成三维模型库，并从模型名字中提取文本标签；给定对象的形状、标签以及对象之间的空间关系，预测候选模型和场景中现有对象之间关系的强弱程度；用三维包围框指定城市场景的一个区域，查询后返回相关对象的一个列表；通过基于上下文的匹配算法，选择最终的三维模型，作为场景的一个对象可视化(图1)。

若在互联网上搜索到相应的三维建筑模型，就经无线互联网传输到移动端，并在移动端的二维电子地图相应位置显示；否则，根据移动端拍摄的图片，在互联网上继续搜索与之相关的图像，基于图像重建和合成该城市模型；由于网络上的影像是无序的，且含有大量“外围”影像与场景影像不共享几何关系，利用表面聚类算法去除不符合要求的图像，自动分析场景的任意角度、时刻、局部或整体的影像，利用Structure from Motion算法得到三维点线，进行识别和分割，辨识出每张影像之间的空间对应关系，根据影像拍摄的位置、方向以及相机的参数，建立该场景的三维环境，然后把规则化的影像还原到已经重建的三维环境中去，实现三维模型的逼真合成(图2)。

图3说明本发明技术流程，具体步骤如下：