[发明专利]一种城市场景重建方法及系统

摘要

本发明公开了一种城市场景重建方法及系统，涉及图像处理技术领域，首先利用基于连通域检测的空间平面拟合方法从城市场景图像的空间点中抽取充分且可靠的候选空间平面，然后在MRF能量最小化框架下为每个由城市场景图像分割获得的分割区域分配候选空间平面。本发明的方法能较好地克服传统方法可靠性差、重建场景不完整等缺点，同时具有较高的计算效率。

主权项

1.一种城市场景重建方法，其特征在于，包括：采集城市场景的图像，采集的图像组成图像集；采用Mean‑Shift算法将所述图像集中的图像进行过分割，获得多个分割区域；采用基于区域的语义标注算法对所述图像集中图像的天空、地面以及建筑物三个语义区域进行标注，并滤除所述图像集对应的空间点集中与已标注的天空和地面的语义区域对应的空间点；采用消影点检测方法确定待重建场景的垂直方向，并根据所述垂直方向以及任意一个空间点确定水平面；根据所述空间点集在所述水平面上投影点组成的连通域计算获得候选空间平面集；采用MRF能量最小化框架下的能量函数计算为每个所述分割区域分配的所述候选空间平面集中的候选空间平面；计算为每个所述分割区域分配的候选空间平面的平面空间可靠性度量，根据所述平面空间可靠性度量剔除不可靠的候选空间平面；其中，步骤根据所述空间点集在所述水平面上投影点组成的连通域计算获得候选空间平面集具体包括：根据设定的阈值ζ对原始投影图进行过滤，获得过滤投影图，所述空间点集中的空间点在所述水平面上的投影形成所述原始投影图，所述原始投影图中的点形成多个所述连通域；对所述过滤投影图中尺寸大于指定阈值ε的连通域中的投影点对应的空间点进行平面拟合，将拟合得到的平面保存至平面集H1，并从所述空间点集中删除已拟合的空间点，以及从所述原始投影图中删除与已拟合空间点对应的投影点组成的连通域，还将所述过滤投影图中尺寸小于或等于指定阈值ε的连通域保存至连通域集合{cj}；降低所述指定阈值ε再次进行平面拟合，直到所述过滤投影图中不存在尺寸大于所述指定阈值ε的连通域；将所述平面集H1中任意一个平面的法向量n沿场景的垂直方向和水平方向均在指定的可视角度范围内按指定角度间隔旋转，获得法向量集{ni}；根据所述连通域集合{cj}中连通域中的投影点对应的空间点的重心与所述法向量集{ni}中的法向量确定相应的空间平面集{hi,j}；计算所述空间点集中不在所述空间平面集{hi,j}中空间平面上的空间点到该空间平面的距离小于指定阈值的空间点的数量t1，以及所述空间点集中不在所述空间平面集{hi,j}中空间平面上的空间点到该空间平面的距离小于指定阈值的空间点相关的连通域数量t2，所述空间点相关的连通域即空间点对应的投影点所在的连通域；选取所述空间平面集{hi,j}中t2大于指定阈值ω的所有空间平面，将其中t1值最大的空间平面作为候选空间平面，并保存至平面集H2；将所述平面集H1和H2合并，将合并后的平面集中的相似空间平面剔除，获得所述候选空间平面集，同时在所述候选空间平面集中每个空间平面附近对与其平行的空间平面进行采样，将得到的指定数量的空间平面也保存至所述候选空间平面集中。