[发明专利]一种基于单张图片的建筑物俯视轮廓的快速提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机视觉领域，尤其涉及一种基于单张图片的建筑物俯视轮廓的快速提取方法。

背景技术

三维重构在计算机视觉领域一直以来是个被深入研究但依然还存在很多未解问题的话题。三维重构在各种应用场合、生活场景中都起到了重要的作用，例如机器人的视觉导航、城市三维地图的重建等。从非俯视图片中提取建筑物顶部轮廓在某种程度上可以视为三维重构的子问题。现有的某些基于多张图片或者视频(等价于多张图片)的三维重构的技术方案是利用空间几何关系的约束(例如三角定位法)来估算图片里每个特征点的深度来进行三维重构。而基于单张图片的三维重构往往需要复杂的机器学习或者基于一些假设的求解线性规划的方法。其中一种方法认为大多数三维场景可以被分割为许多小块的近似平面，因此输入一张图片后，它先用超像素分割算法把图片里的三维场景分割为许多近似平面的超像素，然后对于每个超像素平面，它试图推测其位置和朝向。对于人们来讲，超像素的位置信息可以从不同的视觉深度线索来判断，比如草坪的材质从近处看和从远处看就不太一样；绿色的部分更可能是地上的草；蓝色的部分更可能是天空等等。因此文中通过有指导学习的方法先事学习这些视觉线索和不同深度之间的关系。具体的学习算法采用了马尔科夫条件随机场，这样就可以考虑邻近超像素平面之间相对深度的约束。例如两块相邻的图块更可能是同一个深度或者甚至是共平面的，而不是相距很远的。然后再根据事先学习好的知识推断图片中每个超像素块的三维关系。但是，这种方法的计算量大，常常需要较大的时延来计算出结果，且精度低，需要事先进行有指导学习。

发明内容

本发明的目的在于通过一种基于单张图片的建筑物俯视轮廓的快速提取方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于单张图片的建筑物俯视轮廓的快速提取方法，假设图片中目标建筑为最高建筑，且图片里的场景符合曼哈顿世界假设，该方法步骤如下：

A、利用线段检测算法从图片中检测出所有线段；

B、从图片顶部开始，查找建筑物上最高的线段即目标建筑顶部轮廓的线段，并选取找到的第一根线段的端点作为根节点；

C、依据线段相对水平面上两个消点的位置，将从所述根节点起查找出的所有线段分为两类；

D、根据步骤C中的两类线段生成两条新线段，其中，所述两条新线段的方向为每类线段的平均方向，两条新线段的长度为每类线段中最长线段的长度；

E、把所述新线段链接到根节点上，并将新线段的另一个端点作为新的根节点，重新执行步骤C，开始重复添加新的线段，直至从所述新的根节点起再也找不到新的线段，从而得到所述目标建筑顶部轮廓线段的链表；

F、根据线段所属消点的类型以及线段的朝向校正它们之间的夹角，获得目标建筑物的俯视轮廓。

特别地，所述步骤F中根据线段所属消点的类型以及线段的朝向校正它们之间的夹角，具体包括：

根据线段所属消点的类型以及线段的朝向校正它们之间的夹角，计算公式如下：