【成果推介】一种海量城市街景全景图片质量评价与快速三维建模方法

【应用行业】城市建设

【技术领域】遥感技术

【知识产权】发明专利

【成果完成单位】华中师范大学

【成果完成人姓名】林安琪、樊凯旋、吴浩

【完成人团队简介】团队主要研究地理信息时空大数据挖掘与信息决策、城市环境遥感动态监测与模拟分析、高精度卫星导航定位与应急服务

【成果完成时间】2024-04-12

【专利号】CN2024104400399

【授权日期】2024-07-05

【技术成熟度】研发阶段

【应用背景】城市三维建模在描述和理解城市空间方面具有重要意义，为城市规划、土地利用规划和基础设施规划提供了直观的可视化工具，使决策者能够更全面地了解城市的空间结构和布局，从而制定更科学、合理的城市发展策略。特别是建筑物尺度的三维建模在城市设计和建筑设计领域扮演着重要角色，为设计师提供了直观的参考，有助于优化建筑布局，提升城市的整体美感和可持续性。更为重要的是，城市建筑物三维建模还在紧急救援、城市管理和市民服务等方面具有广泛应用，为应对自然灾害、城市规划调整等提供了科学依据。

传统的建筑物尺度城市三维建模方法需要大量的实地调查和内业处理，一方面，实地调查耗时耗力，且受制于天气、地形等自然条件，难以快速获取大范围内城市的三维信息；另一方面，内业处理需要大量人力资源和时间，成本较高。随着传感器技术的迅速发展，倾斜摄影、激光雷达等专业测绘技术已为建筑物尺度的城市三维建模提供了重要的数据支持，有效提升了建模的精度和效率。然而，这些技术的使用通常需要专业人员操作高度精密的设备，导致数据采集过程的复杂性和高昂的培训成本。值得注意的是，传感器搭载平台主要为无人机，这一设备的运营和维护成本高昂，加上对许可和空域管理的限制，进一步提高了数据获取的整体成本。上述问题限制了专业测绘技术在建筑物尺度上大规模城市三维建模中进行推广应用。

随着互联网和电子地图的迅速发展，开放的街景全景图片为大范围建筑物三维建模提供了一种新的替代数据源。街景全景图片由安装在车顶的全景摄像机捕捉，该摄像机从行人的视角连续拍摄街道沿线的城市场景，具有覆盖广泛、获取免费以及包含丰富城市三维信息的特点。然而，目前主流方法是先获取全部街景全景图片，再对可用的街景全景图片进行人工目视解译的筛选。这种方法难以控制街景全景图片的采集效率和对建筑物的观测质量，一方面，街景图片之间的观测范围存在重叠，即同一个建筑物可能在多张街景图片中出现，因此不必要采集所有街景全景图片以保证100%的建筑物观测覆盖度；另一方面，街景全景图片中存在一些建筑物观测质量较低的情况，例如建筑物观测数量少、建筑物观测范围狭窄等，这严重影响了城市三维建模的准确性。在基于街景全景图片进行建筑物尺度的大范围城市三维建模应用中，考虑到很大一部分的时间消耗来自于对数据的采集、处理和筛选，亟需发展一种街景全景图片对建筑物观测质量的预判和筛选方法，平衡三维建模中街景全景图片的观测质量和采集效率需求。

本发明提出的一种海量城市街景全景图片质量评价与快速三维建模方法，采用开放的街景全景图片，综合考虑了街景全景图片的采集效率和质量，弥补了城市三维建模中对街景全景图片获取缺乏质量预判与采集规划的不足，以最少的街景全景图片实现对建筑物的最佳观测质量，同时无需额外的采集成本，节省了时间和资源，能够同时满足大范围三维建模的效率与精度需求。本发明的方法具有良好的通用性和扩展性，可以适用于不同的城市和地区，为大范围的快速三维建模提供了一种有效的解决方案。

【成果简介】本成果发明了一种海量城市街景全景图片质量评价与快速三维建模方法：获取三维建模区域内建筑足迹数据和道路信息，生成街景采集点；计算街景采集点对应的建筑物观测质量；三维建模区域内除建筑物足迹数据以外的区域构建三角网，每个三角网格中筛选保留一个建筑物观测质量最高的街景采集点，并请求对应的街景全景图片；计算筛选后的街景采集点对应的街景全景图片中的建筑物高度，完成三维建模。本成果弥补了快速三维建模中对街景全景图片获取缺乏质量预判与采集规划的不足，以最少的街景全景图片实现对建筑物的最佳观测质量，能够实现快速和高质量的城市三维建模。

【成果图片】

【联系方式】段治国、安红高、刘树楠、吴涛，02767868068，02767868067，02767862769