[发明专利]基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成方法与系统

权利要求书

1.一种基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1，以三维的城市空间地理信息为基础，叠加城市建筑、地上地下设施的BIM信息以及城市物联网信息，构建起三维数字空间的城市信息模型；

步骤2，利用无人机在城市上空对地面进行覆盖拍摄，通过红外滤光片切换器，得到有红外截止滤光片下的原始拜耳阵列、无红外截止滤光片的包含近红外信息的拜耳阵列；

步骤3，对原始拜耳阵列进行插值处理得到每个像素的RGB值；

步骤4，用包含近红外信息的拜耳阵列减去原始拜耳阵列，得到航拍图像近红外波段反射值NIR；

步骤5，计算航拍图像归一化植被指数NDVI：NDVI＝(NIR-R)/(NIR+R)；

步骤6，将航拍图像归一化植被指数NDVI与RGB数据联合形成四通道的输入数据，将输入数据与数据标签一起输入植被主干顶点提取网络，训练植被提取编码器、植被提取解码器；

步骤7，采用植被提取编码器对待测的输入数据进行特征提取，得到特征图；

步骤8，采用植被提取解码器对特征图进行上采样与特征提取，得到植被主干顶点热力图，热力图中热斑表征植被主干顶点的置信度；

步骤9，对植被主干顶点热力图进行后处理，得到植被主干顶点坐标；

步骤10，将植被主干顶点坐标投影到城市信息模型地面坐标系，使用三维建模软件得到植被模型，将植被模型匹配至植被主干顶点在城市信息模型地面坐标系的位置；

步骤11，结合WebGIS技术，调用信息交换模块实时更新Web端的三维空间模型，以对城市信息模型进行可视化；

制作数据标签具体为：对航拍图像中植被主干顶点的像素进行标注；针对标注的植被主干顶点进行高斯核卷积，生成植被点的热力图数据作为数据标签。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6中对航拍图像RGB数据进行归一化处理，与航拍图像归一化植被指数NDVI联合作为输入数据。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤6中训练网络采用的损失函数为：

其中，P_ij代表植被主干顶点在位置(i,j)处的得分，N代表真值图中的关键点数量，α、β为超参数。

4.一种基于航拍图像与CIM的植被模型辅助生成系统，其特征在于，该系统包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，具体执行如下步骤：

步骤1，以三维的城市空间地理信息为基础，叠加城市建筑、地上地下设施的BIM信息以及城市物联网信息，构建起三维数字空间的城市信息模型；

步骤2，利用无人机在城市上空对地面进行覆盖拍摄，通过红外滤光片切换器，得到有红外截止滤光片下的原始拜耳阵列、无红外截止滤光片的包含近红外信息的拜耳阵列；

步骤3，对原始拜耳阵列进行插值处理得到每个像素的RGB值；

步骤4，用包含近红外信息的拜耳阵列减去原始拜耳阵列，得到航拍图像近红外波段反射值NIR；

步骤5，计算航拍图像归一化植被指数NDVI：NDVI＝(NIR-R)/(NIR+R)；

步骤6，将航拍图像归一化植被指数NDVI与RGB数据联合形成四通道的输入数据，将输入数据与数据标签一起输入植被主干顶点提取网络，训练植被提取编码器、植被提取解码器；

步骤7，采用植被提取编码器对待测的输入数据进行特征提取，得到特征图；

步骤8，采用植被提取解码器对特征图进行上采样与特征提取，得到植被主干顶点热力图，热力图中热斑表征植被主干顶点的置信度；

步骤9，对植被主干顶点热力图进行后处理，得到植被主干顶点坐标；

步骤10，将植被主干顶点坐标投影到城市信息模型地面坐标系，使用三维建模软件得到植被模型，将植被模型匹配至植被主干顶点在城市信息模型地面坐标系的位置；

步骤11，结合WebGIS技术，调用信息交换模块实时更新Web端的三维空间模型，以对城市信息模型进行可视化；

制作数据标签具体为：对航拍图像中植被主干顶点的像素进行标注；针对标注的植被主干顶点进行高斯核卷积，生成植被点的热力图数据作为数据标签。