城市天際輪廓線立面正射影像圖的快速獲取和測(cè)量方法
成果介紹本發(fā)明公開(kāi)了一種城市天際輪廓線立面正射影像圖的快速獲取和測(cè)量方法,包括以下步驟:利用攜帶坐標(biāo)獲取裝置的照相機(jī)逐段拍攝城市天際輪廓線立面的局部影像,并記錄每個(gè)拍攝時(shí)刻照相機(jī)的坐標(biāo)方位和鏡頭朝向;獲取每個(gè)拍攝點(diǎn)與所拍攝對(duì)象之間的水平距離;建立拍攝點(diǎn)與拍攝圖像的幾何映射關(guān)系,生成城市天際輪廓線立面的正射影像圖;綜合城市天際輪廓線立面與其正射影像圖的幾何比例,輸出城市天際輪廓線立面正射影像圖的測(cè)量數(shù)據(jù)。本發(fā)明縮小了常規(guī)技術(shù)帶來(lái)的圖像畸變誤差,提高了測(cè)量精度。本發(fā)明的目的是提供一種 城市天際輪廓線立面正射影像圖的快速獲取和測(cè)量方法,縮小了常規(guī)技術(shù)帶來(lái)的 圖像畸變誤差,提高了測(cè)量精度。技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種城市天際輪 廓線立面正射影像圖的快速獲取和測(cè)量方法,包括以下步驟:1)利用攜帶坐標(biāo)獲取裝置的照相機(jī)逐段拍攝城市天際輪廓線立面的局部影 像,并記錄每個(gè)拍攝時(shí)刻照相機(jī)的坐標(biāo)方位和鏡頭朝向;2)獲取每個(gè)拍攝點(diǎn)與所拍攝對(duì)象之間的水平距離;3)建立拍攝點(diǎn)與拍攝圖像的幾何映射關(guān)系,生成城市天際輪廓線立面的正 射影像圖;4)綜合城市天際輪廓線立面與其正射影像圖的幾何比例,輸出城市天際輪 廓線立面正射影像圖的測(cè)量數(shù)據(jù)。技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)及參數(shù)1.1)利用攜帶坐標(biāo)獲取裝置的照相機(jī)(800萬(wàn)以上像素)逐段拍攝城市天際輪 廓線立面的局部影像,所述影像中城市天際輪廓線位于圖幅中心;1.2)通過(guò)攜帶坐標(biāo)獲取裝置的照相機(jī)(800萬(wàn)以上像素),在每一次拍攝局部 影像時(shí),記錄拍攝時(shí)相機(jī)坐標(biāo)方位的經(jīng)度、緯度以及鏡頭朝向。進(jìn)一步的,所述步驟2)包括:2.1)分別獲取步驟1)各局部影像所拍攝對(duì)象上左右兩端點(diǎn)A1和A2的經(jīng)緯 度坐標(biāo),以及兩點(diǎn)之間的距離K;2.2)由拍攝點(diǎn)向步驟2.1)中的兩點(diǎn)連線做垂線,垂線與所述兩點(diǎn)連線有一 交點(diǎn),記錄拍攝點(diǎn)至所述交點(diǎn)的距離,該距離為拍攝點(diǎn)與所拍攝對(duì)象之間的水平 距離S。進(jìn)一步的,所述步驟3)包括:3.1)任選城市天際輪廓線立面的某一局部影像為標(biāo)準(zhǔn),其拍攝點(diǎn)至所拍攝 對(duì)象之間的水平距離為S0,所拍攝局部影像所拍攝對(duì)象上左右兩端點(diǎn)之間的距離 K0,拍攝得到局部影像的寬度為A0;3.2)以所選局部影像為標(biāo)準(zhǔn),對(duì)其他局部影像的邊長(zhǎng)進(jìn)行縮放調(diào)整,,公式 為:A i = S i S 0 A 0式中,Si為局部影像i其拍攝點(diǎn)至所拍攝對(duì)象之間的水平距離(參考步驟 2.2)的方法獲得),Ai為該局部影像縮放后的影像寬度。3.3)將經(jīng)過(guò)縮放調(diào)整的局部影像依照?qǐng)D像序列進(jìn)行拼接,得到完整的城市 天際輪廓線立面正射影像圖。進(jìn)一步的,所述步驟4)包括:4.1)于步驟3.3)拼合得到的城市天際輪廓線立面正射影像圖上進(jìn)行測(cè)量, 天際輪廓線的圖面高度為H0,圖面長(zhǎng)度為L(zhǎng)0;4.2)計(jì)算城市天際輪廓線的實(shí)際高度H,公式為:H = K 0 A 0 H 04.3)計(jì)算城市天際輪廓線的實(shí)際長(zhǎng)度L,公式為:L = K 0 A 0 L 0式中,K0即為步驟3.1)所選局部影像的拍攝對(duì)象左右端點(diǎn)的實(shí)際距離(參 考步驟2.1)的方法獲得)。4.4)輸出城市天際輪廓線的實(shí)際高度H和實(shí)際長(zhǎng)度L。市場(chǎng)前景城市天際輪廓線,亦稱(chēng)城市天際線,是由城市中的高層建筑構(gòu)成的整體形象, 或由高層建筑群構(gòu)成的局部形象。城市天際輪廓線直接取決于城市用地建設(shè)的發(fā) 展布局,又是城市規(guī)劃建設(shè)成果的直觀反映,因此,城市天際輪廓線是城市規(guī)劃 建設(shè)部門(mén)進(jìn)行城市建設(shè)和調(diào)整的重要內(nèi)容。獲得現(xiàn)狀的城市天際輪廓線的立面正射影像圖是城市規(guī)劃建設(shè)部門(mén)進(jìn)行天 際線建設(shè)和空間調(diào)整的首要和重要技術(shù)環(huán)節(jié)。但是,構(gòu)成城市天際輪廓線的城市 建筑群的分布往往呈曲線形態(tài)蜿蜒綿延,實(shí)際長(zhǎng)度往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里以上,甚至超 過(guò)5公里,在采用定點(diǎn)單張拍攝的方式時(shí),同樣出現(xiàn)在影像上的被攝物體其實(shí)際 距拍攝點(diǎn)的距離往往相差很大,造成定點(diǎn)單張拍攝的城市天際輪廓線圖像存在很 大的透視變形,當(dāng)采用同樣方法進(jìn)行測(cè)算時(shí),圖像兩端的建筑會(huì)比圖像正中的建 筑尺度偏小,造成城市天際輪廓線的高度、長(zhǎng)度等數(shù)據(jù)的測(cè)算誤差,這種因透視 造成的測(cè)算誤差,雖然可以通過(guò)攝像器材進(jìn)行校正,但仍舊無(wú)法完全消除。這使 城市規(guī)劃建設(shè)部門(mén)在城市天際線建設(shè)和空間引導(dǎo)建設(shè)中,缺乏準(zhǔn)確有效的圖像信息和測(cè)量數(shù)據(jù)。1.減少傳統(tǒng)技術(shù)做法的圖像誤差:本發(fā)明針對(duì)了傳統(tǒng)城市天際輪 廓線立面影像圖獲取方法應(yīng)透視帶來(lái)的圖像畸變和數(shù)據(jù)測(cè)量誤差,提出一種利用 多點(diǎn)拍攝并自動(dòng)校正拼合的獲取方式,輸出城市天際輪廓線立面的正射影像圖, 基本消除了透視帶來(lái)的圖像誤差。2.自動(dòng)輸出測(cè)算數(shù)據(jù),節(jié)省工期:通過(guò)附加坐標(biāo)獲取裝置的攝像器材,將圖 像和坐標(biāo)同步輸入,可以自動(dòng)進(jìn)行空間解算,輸出天際輪廓線立面正射影像圖和 測(cè)算數(shù)據(jù),交互方式簡(jiǎn)便,提高工作效率,節(jié)省工作時(shí)間。
東南大學(xué)
2021-04-11