[发明专利]静态三维地图建筑物轮廓线的自动提取方法及系统

说明书

本发明公开了一种静态三维地图建筑物轮廓线的自动提取方法及系统，涉及地理信息技术领域。本发明根据帧缓存大小、地图分辨率分块加载三维模型，采用深度缓冲区分割算法，获取单个建筑物对象的颜色缓冲区，利用Canny算子对其进行边缘检测，然后进行边缘处理和直线段之间的连接，再基于图论以线段作为顶点，线段的连接概率作为弧的权值，通过知觉组织方法对线段进行编组，提取建筑物模型的轮廓。本发明能从任意视角可靠、迅速地自动提取静态三维地图中建筑物轮廓线。

技术领域

本发明涉及地理信息技术领域，具体是涉及一种静态三维地图建筑物轮廓线的自动提取方法及系统。

背景技术

传统二维地图不能真实完整的反映现实世界，三维地图数据结构复杂，数据量较大且加载效率低。静态三维地图是一种展示三维模型效果的二维地图，不仅具有二维地图在数据采集、分析与处理等方面的优点，还具有直观和真实的空间表现能力，且数据量小、网上传输速度快，满足了在现有的网络环境下对三维地图的快速浏览访问。静态三维地图弥补了二维地图和三维地图的缺陷，但其为栅格图像，无法直接操作单个对象，因此，需要对建筑物提取轮廓线来标注属性信息，这对静态三维地图的推广使用非常重要。

目前，静态三维地图中建筑物的轮廓线通常都是人工交互提取的，当制作多个视角的城市静态三维地图时，不仅建筑轮廓线的制作会非常繁琐，且提取出的轮廓线也较为粗糙。越来越多的城市建立了精细化的三维城市模型，静态三维地图的应用会日益广泛，对建筑物轮廓线提取提出了更高的要求。面对海量的建筑物模型，人工交互提取静态三维地图上的建筑物轮廓线已明显不能满足要求，亟须自动提取轮廓线的方法，减少人工处理的工作量，提高轮廓线质量和提取效率。

目前，基于高分辨影像自动提取建筑物轮廓的方法已经逐渐成熟，但其都是针对建筑物顶部轮廓的，无法适用于任意视角下静态三维地图上的建筑物轮廓线的提取。针对其他三维物体的轮廓线提取方法也有很多，取得了不错的效果，但是其往往针对的是单个模型，而未考虑到平行投影下静态三维地图的建筑模型的加载、互相遮挡、投影空间边缘轮廓线不完整等问题。静态三维地图包含丰富的内容，单纯基于该地图难以自动精确提取建筑物轮廓线。因此，实现自动高效地提取静态三维地图中的建筑物轮廓线是一项非常必要的工作。

目前，轮廓线提取方法主要有以下几种：

(1)基于边缘的轮廓提取方法

由于建筑物与背景具有不同的灰度值、颜色或纹理，它们之间存在着不连续或突变的地方就是边缘，是图像信息识别中抽取的重要属性。基于边缘的轮廓提取方法主要包括边缘检测和边缘编组两个步骤。边缘检测就是根据遥感影像的每个像素点的亮度将其转换为灰度影像，通过计算灰度影像中的梯度值，找出建筑物边缘点。边缘检测算子利用边缘邻近一阶或二阶方向导数变化规律提取边缘，定位准确、速度快，一阶导数微分算子有Canny，Robert、sobel、Pfewitt、Robinson等，二阶导数微分算子如LapIacian，Marr-Hildreth(LOG)算子。边缘编组是从边缘图中按照某种规则提取最显著的轮廓，常用的方法有边缘连接、动态规划和轮廓编组，此外，还有利用粒子滤波进行轮廓提取的方法。TaejungKim(1999)等将边缘线段组成线段空间关系图，通过搜索图的方法寻找建筑物轮廓的线段集合。基于边缘的轮廓提取方法充分利用边缘图像中的线段，采用边缘检测算子和边缘编组方法提取轮廓线，但容易产生干扰线段，且搜索的时间复杂度高。

(2)基于区域的轮廓提取方法