数字建筑模型整体投影真正射影像制作中的遮蔽检测方法.pdf

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1、第４２卷第１期武汉大学学报·信息科学版Ｖｏｌ．４２Ｎｏ．１２０１７年１月ＧｅｏｍａｔｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅｏｆＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＪａｎ．２０１７ＤＯＩ：１０．１３２０３／ｊ．ｗｈｕｇｉｓ２０１４０６６０文章编号：１６７１－８８６０（２０１７）０１－００９７－０６数字建筑模型整体投影真正射影像制作中的遮蔽检测方法邓非１１，２３１４李朋龙阚酉浔康俊华万方１武汉大学测绘学院，湖北武汉，４３００７９２重庆市地理信息中心，重庆，４０１１２１３湖北省国土资源厅国土整治局，湖北武汉，

2、４３００７１４湖北工业大学计算机学院，湖北武汉，４３００６８摘要：为解决城市大比例尺真正射影像制作问题，提出了一种数字建筑模型（ｄｉｇｉｔａｌｂｕｉｌｄｉｎｇｍｏｄｅｌ，ＤＢＭ）整体投影遮蔽检测方法。该方法利用ＤＢＭ表面以矢量三角面存储和平面图形投影内部栅格互不遮蔽的特点，首先以三角面为单元对整个建筑物进行正射投影得到房顶多边形；然后进行透视投影得到整个建筑物在像方的成像多边形，通过数字高程模型（ｄｉｇｉｔａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ＤＥＭ）投影迭代算法得到该建筑物在传统正射影像上的成像多边形，两者求

3、差集得到建筑物的遮蔽区域物方多边形；最后选取最优辅助影像对遮蔽区域进行纹理补偿，制作出真正射影像。实验结果表明，该方法能够快速准确地检测出影像遮蔽区域，为生成高质量真正射影像提供了保障和前提。关键词：真正射影像；ＤＢＭ整体投影；遮蔽检测；纹理补偿中图法分类号：Ｐ２３７．３；ＴＰ７５１文献标志码：Ａ传统正射影像是利用定向后的影像结合数字息的ＤＳＭ，ＤＢＭ能够准确地描述建筑物的边界高程模型（ｄｉｇｉｔａｌｅｌｅｖａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ，ＤＥＭ），通过数特征。自文献［２］提出基于矢量建筑物模型进行［１］字微分纠正得

4、到的。由于未考虑人工建筑物等遮蔽检测的Ｚ－Ｂｕｆｆｅｒ算法以来，国内外学者提出空间目标，传统正射影像只消除了由地形起伏和了很多基于ＤＢＭ遮蔽检测的方法。文献［８］提相机倾斜引起的投影变形，影像中依旧存在建筑出的基于最小边界扇形的遮蔽检测方法（ｍｉｎｉ－物错位、影像遮蔽、信息缺失等。随着航空影像分ｍｕｍｂｏｕｎｄａｒｙｒｅｃｔａｎｇｌｅ，ＭＢＳ）对Ｚ－Ｂｕｆｆｅｒ算法辨率达到０．１ｍ，传统正射影像已经不能满足城进行了改进，以最小扇形为边界进行遮蔽区域搜市大比例影像地图的要求，国内外学者提出了真索，减少了搜索区

5、域，提高了检测效率。文献［９］［２－４］正射影像的概念。真正射影像是完全消除地提出的基于高程面投影的迭代检测算法先提取矢形起伏与地面三维目标投影变形的正射影像，不量ＤＢＭ上房顶、墙面多边形的顶点信息，然后将存在人工地物的偏移与遮蔽现象。建筑物遮蔽区这些多边形沿投影方向投影到某一高程面，将多域的消除主要是根据数字表面模型（ｄｉｇｉｔａｌｓｕｒ－边形栅格化，然后根据ＤＥＭ迭代逼近方法，逐像ｆａｃｅｍｏｄｅｌ，ＤＳＭ）或数字建筑模型（ｄｉｇｉｔａｌｂｕｉｌｄ－素计算出摄影光线与地面的真实交点。该算法较ｉｎｇｍｏｄ

6、ｅｌ，ＤＢＭ）进行可见性分析，检测遮蔽区Ｚ－Ｂｕｆｆｅｒ算法检测效果和效率有了一定的提高，域，然后利用辅助影像或是仿真方法对遮蔽区域但是对于复杂的地形可能出现迭代不收敛的情［５－６］进行纹理修复。况。文献［１０］提出的基于多边形反演成像遮蔽检遮蔽区域检测是真正射影像制作中最关键的测方法（ｐｏｌｙｇｏｎｂａｓｅｄｉｎｖｅｒｓｉｏｎｉｍａｇｉｎｇ，ＰＢＩ）是［７］技术，主要分为基于ＤＳＭ的和基于ＤＢＭ的遮将建筑物表面多边形逆投影到像方，栅格化投影蔽检测两类。相比于无法准确描述建筑物边界信后的多边形，通过判断重叠

7、部分的像素归属确定收稿日期：２０１５－０９－１６项目资助：国家自然科学基金（４１２７１４３１）。第一作者：邓非，博士，教授，主要从事摄影测量与遥感、计算机视觉、三维ＧＩＳ等方面的研究。ｆｄｅｎｇ＠ｓｇｇ．ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：李朋龙，硕士生。ｐｅｎｇｌｏｎｇｌｉ＠ｗｈｕ．ｅｄｕ．ｃｏｍ９８武汉大学学报·信息科学版２０１７年１月多边形之间的遮蔽情况。该方法通过稳健地栅格拓扑关系投影不变原理，相连结的三角形投影之化复杂房屋模型和综合滤波多边形边界减少伪遮后依然连结，将整个三角网整体投影到任意平面，蔽和伪

8、可见问题，得到了很好的实验结果。文献得到的都是一个无洞的多边形。由于正射投影的［１１－１２］提出的利用三角网的遮蔽检测算法是用特点，对建筑物进行正射投影等同于对所有房顶地面不规则三角网和建筑物三角面组成联合三角三角形进行正射投影。同时，平面多边形作任意网，以三角形为检测单元，通过对三角形进行视觉投影内部栅格互不遮蔽，因此可以以三角形为单排序进行遮蔽检测。该算法通过矢量计算提高了元对ＤＢＭ进行整体投影。遮蔽检测的效