成果簡介
大規(guī)模傾斜攝影模型是智慧城市、智慧園區(qū)和城市3D數(shù)據(jù)底座等重要領域的數(shù)據(jù)基礎,主要是基于衛(wèi)星影像、無人機影像或者人工拍攝的二維圖像,通過三維重建恢復出場景的三維信息。為了提高計算效率,大規(guī)模傾斜攝影模型的重建過程通常是分布式或者并行地構建的,即將整個場景的數(shù)據(jù)按照區(qū)域進行分塊,然后在區(qū)域內(nèi)部分別獨立地進行構建。而區(qū)域與區(qū)域之間的邊界通過一致性約束來保證計算結果的一致性,從而達到邊界對齊的效果。
在實際的產(chǎn)業(yè)應用中,由于圖像數(shù)據(jù)采集量較大、機構采集資質的區(qū)域限制等因素,這些模型從圖像采集到模型重建通常都是按照區(qū)域分塊獨立地進行的,或者是由不同的機構獨立地完成的。由于系統(tǒng)誤差的存在和不同機構采用的重建算法不同,這些分塊的網(wǎng)格模型邊界通常是無法重疊在一起的,無法直接生成統(tǒng)一的大場景模型,嚴重影響了模型后續(xù)的處理、顯示和應用。因此,大規(guī)模傾斜攝影中的邊界融合算法,是在業(yè)界現(xiàn)有傾斜攝影模型構建流程的基礎上生成統(tǒng)一大場景模型的重要方法。
大規(guī)模傾斜攝影模型的網(wǎng)格通常是分塊重建,而且由于誤差的存在,這些網(wǎng)格邊界通常是無法直接對齊的,為生成統(tǒng)一的模型和后續(xù)的自動輕量化帶來了很大的困難。邊界融合算法,是目前世界上唯一能夠將傾斜攝影中的分塊網(wǎng)格融合成統(tǒng)一網(wǎng)格的方法。
邊界融合算法通過空間二叉樹將所有網(wǎng)格劃分為相鄰的網(wǎng)格,通過網(wǎng)格的包圍盒來檢測相鄰網(wǎng)格的重疊區(qū)域,并且對重疊區(qū)域進行裁剪使相鄰網(wǎng)格沿著分界面對齊。對于裁剪后的網(wǎng)格邊界上的頂點,使用最小空間距離進行匹配,將邊界分成許多分段的區(qū)間。對這些區(qū)間進行頂點插值,使相鄰網(wǎng)格的邊界頂點一一對應。最后,將對應的頂點和邊進行合并,完成網(wǎng)格的邊界融合。算法盡可能減少原始網(wǎng)格的改變,使用基礎的幾何算法和空間距離匹配的方法,通過邊界融合生成統(tǒng)一的網(wǎng)格模型。由于網(wǎng)格邊界不規(guī)則數(shù)據(jù)的干擾,空間劃分也不可能完全成功。通常情況下,空間劃分的成功率大于95%,融合的有效率不低于85%,單次融合時間低于3分鐘。
邊界融合算法解決了分塊重建的傾斜攝影模型進一步生成整體模型的問題,在不改變技術流程的基礎上,最大限度地使用現(xiàn)有的模型數(shù)據(jù),避免重復構建。目前對于這一問題,國內(nèi)外沒有合適的解決方案,邊界融合算法獨創(chuàng)地解決了這類問題,為現(xiàn)有傾斜攝影模型數(shù)據(jù)的重用提供了有力的技術支撐,達到國際先進水平。
該技術已經(jīng)可以成熟地應用于傾斜攝影模型的融合,適用范圍主要是分塊的傾斜攝影模型,可以用于單機部署也可以用于云平臺部署,具有較大的靈活性。該技術的安全性于平臺高度相關,如果是單機部署,其數(shù)據(jù)安全性較高;如果是云平臺部署,配合較好的系統(tǒng)安全管理和調(diào)度策略,也可以達到較高的安全性。目前技術存在的問題是需要加入對非流形網(wǎng)格的標準化預處理,且需要將融合的有效率提高到95%以上,使生成的網(wǎng)格質量更高。
在技術成果方面,公司研發(fā)團隊已經(jīng)發(fā)表SCI論文一篇,申請軟件著作權一項,有4項創(chuàng)新技術:基于空間二叉樹的相鄰網(wǎng)格匹配方法、基于交叉包圍盒的相鄰網(wǎng)格重疊區(qū)域的邊界三角形面片提取方法、基于交叉包圍盒延拓的相鄰網(wǎng)格方位判別方法、基于最小空間距離匹配與頂點插值的網(wǎng)格合并方法。其中,基于交叉包圍盒的相鄰網(wǎng)格重疊區(qū)域的邊界三角形面片提取方法已經(jīng)提交專利申請,未公開狀態(tài)。