專利名稱：一種全景實景立體測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立體測量技術(shù)，具體的說是一種全景實景立體測量方法。
背景技術(shù)：
地理信息是用來描述現(xiàn)實世界各種目標(biāo)的空間位置和分布情況的信息，是人類最 重要的、基礎(chǔ)性的信息資源之一。在人類的社會實踐中，人們通常采用測量方法來獲取現(xiàn)實 世界的地理信息。隨著社會的發(fā)展，由于城市建設(shè)、土地規(guī)劃、工程選址、甚至軍事等領(lǐng)域的 實際需求，地理信息的測繪技術(shù)也在不斷進(jìn)步。早期的測繪使用的是簡單工具，如繩尺、步弓等進(jìn)行測量。這些測量工具都是機械 式的，而且以量測距離為主，測量精度較低。17世紀(jì)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)明使得測繪工具開始進(jìn)入變 革階段。1617年，荷蘭的斯涅耳(W. Snell)為了進(jìn)行弧度測量而首創(chuàng)三角測量法，開始了角 度測量。1730年，英國的西森(Sisson)制成測角用的第一架經(jīng)緯儀，大大促進(jìn)了三角測量 的發(fā)展。19世紀(jì)50年代，洛斯達(dá)首創(chuàng)攝影測量法。20世紀(jì)以后，隨著飛機的發(fā)明，出現(xiàn)了 航空攝影測繪地圖的方法。人造衛(wèi)星升空后，衛(wèi)星定位技術(shù)(GPQ和遙感技術(shù)(舊)得以廣 泛應(yīng)用，它們與地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)合稱“3S技術(shù)”。目前，現(xiàn)有的測繪技術(shù)可以實現(xiàn)對現(xiàn)實世界任意的空間位置、角度、距離等信息進(jìn) 行測量。在進(jìn)行實地測繪時，測繪人員通常預(yù)先判斷需要對哪些數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，然后進(jìn)行場 景實測。如果需要對一些新位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量，那么測量工作需要到實地進(jìn)行重測，工程 量較大、效率較低。因此，在測繪領(lǐng)域通常采用將真實的場景在三維空間中進(jìn)行建模的方法 將場景建模所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次性采集，然后在三維空間將真實場景的地形地貌、樓宇 建筑等按照現(xiàn)實世界的尺寸進(jìn)行一定比例的縮放。當(dāng)需要對該處場景進(jìn)行測繪時，只需要 在已經(jīng)建立好的三維場景中進(jìn)行模擬測量，即可以得到真實場景的實際地理數(shù)據(jù)。采用這 種方法進(jìn)行場景測繪或者城市規(guī)劃測量，雖然很大限度的避免了重復(fù)性工作，使測繪工作 的效率得到了很大的提高，然而對于場景的一些細(xì)節(jié)的建模工作仍然十分的繁瑣。另外，由 于在三維場景中一些地理位置的細(xì)節(jié)信息(比如城市建筑上的窗體位置、路面上斑馬線位 置等)沒有被詳細(xì)標(biāo)定，人們無法精確得到這些未標(biāo)定位置的地理信息。全景實景圖像(Panoramic Image)是近十幾年發(fā)展起來的一種能夠再現(xiàn)真實場 景，采用基于圖像繪制技術(shù)(Image-Based Rendering)合成的360°全方位廣角圖像。全景 實景圖像能夠包含在拍攝視點位置場景的全部視覺信息，即場景中在整個三維空間上所有 可見的細(xì)節(jié)信息。由于利用全景實景圖像能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜場景的實時繪制和顯示，能夠?qū)?景的幾何特征建模問題轉(zhuǎn)化為更直接的場景圖像重建問題，使觀察者能夠獲得更直觀、更 真實的現(xiàn)場感和更完整的環(huán)境信息細(xì)節(jié)。因此，全景實景圖像通常被用來構(gòu)建具有高度真 實感和沉浸感的虛擬現(xiàn)實空間。為了實現(xiàn)利用少量實際測量得到的場景地理信息再現(xiàn)具有完整地理信息的場景 三維模型，需要將基于全景實景圖像建模技術(shù)與基于場景測繪的三維建模技術(shù)相結(jié)合。這 樣建立起的真實場景的三維空間模型可以實現(xiàn)對空間中任意可見位置進(jìn)行準(zhǔn)確測量。而目4前具備上述特性立體測量方法尚未報道。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中無法精確得到未經(jīng)實際測量位置的地理信息等不足，本發(fā)明要解 決的技術(shù)問題是提供一種通過對少量現(xiàn)實場景地理信息的實際測量建立現(xiàn)實場景完整的 空間三維模型的全景實景立體測量方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明一種全景實景立體測量方法包括以下步驟采集全景實景圖像并記錄圖像采集點的地理信息數(shù)據(jù)；在計算機上創(chuàng)建全景實景立體測量平臺；測量現(xiàn)實場景景物的輪廓數(shù)據(jù)以及地理信息，建立場景三維模型；將場景三維模型導(dǎo)入全景實景立體測量平臺；有機融合場景三維模型和全景實景圖像，從而實現(xiàn)場景的立體測量。所述采集全景實景圖像并記錄圖像采集點的地理信息包括搭建數(shù)據(jù)采集平臺，對全景實景圖像數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集；將每幀全景實景圖像數(shù)據(jù)與該幀所對應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)以連續(xù)方式存儲于數(shù)據(jù) 采集存儲器并轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)管理器中的數(shù)據(jù)存儲單元，在數(shù)據(jù)存儲單元中將所存儲的每幀圖 像數(shù)據(jù)的存盤路徑與該幀對應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)建立關(guān)系表并存儲于數(shù)據(jù)庫單元中。所述在計算機上創(chuàng)建全景實景立體測量平臺包括采用3D圖形程序接口建立三維空間，在該三維空間中創(chuàng)建全景實景顯示外幕；在上述三維空間中創(chuàng)建虛擬地面，并標(biāo)定用戶視點、虛擬地面以及全景實景顯示 外幕之間位置關(guān)系；標(biāo)定三維空間與現(xiàn)實世界尺寸的轉(zhuǎn)換關(guān)系。所述在該三維空間中創(chuàng)建全景實景顯示外幕為首先繪制場景顯示外幕；然后將采集到的全景實景圖像數(shù)據(jù)利用3D圖形程序接 口紋理映射到場景顯示外幕，得到全景實景顯示外幕。所述標(biāo)定用戶視點、虛擬地面以及全景實景顯示外幕之間位置關(guān)系為在已建好的虛擬地面上繪制平行直線，其延伸方向與全景實景顯示外幕上顯示的 全景實景圖像中景物的平行直線的延伸方向相一致；調(diào)節(jié)虛擬地面和用戶視點在三維空間中的高度，當(dāng)從用戶視點觀測虛擬地面上的 平行直線與全景實景顯示外幕上顯示的全景實景圖像中景物的平行直線相平行時，再進(jìn)一 步調(diào)節(jié)虛擬地面上平行直線之間的距離；當(dāng)虛擬地面上平行直線與全景實景圖像中景物的 平行直線完全重合時，則透視關(guān)系標(biāo)定完畢，從而確定用戶視點、虛擬地面以及全景實景顯 示外幕之間位置關(guān)系。所述標(biāo)定三維空間與現(xiàn)實世界尺寸的轉(zhuǎn)換關(guān)系包括將用戶視點、虛擬地面以及全景實景顯示外幕在三維空間中的相對高度固定，并 將用戶視點在三維空間的位置與全景實景顯示外幕之間的相對位置固定；測量現(xiàn)實世界中某景物的實際尺寸，并利用全景實景圖像與三維空間的透視關(guān)系 獲取該景物在三維空間中的尺寸，該景物的實際尺寸與其在三維空間中的尺寸的比例關(guān)系即為所構(gòu)建的三維空間與現(xiàn)實世界的尺寸轉(zhuǎn)換關(guān)系。所述將場景三維模型導(dǎo)入全景實景立體測量平臺包括將已經(jīng)建立好的場景三維模型文件進(jìn)行存儲，得到場景三維模型的原始數(shù)據(jù)；將 這些原始數(shù)據(jù)利用程序接口讀入全景實景立體測量平臺中的三維空間；將全景實景圖像 初始拍攝點在場景三維模型中所在的位置與三維空間中全景實景顯示外幕拍攝點在虛擬 地面上投影位置進(jìn)行對準(zhǔn)，并調(diào)整場景三維模型在全景實景立體測量平臺三維空間中的方 向，使場景三維模型與全景實景顯示外幕上的圖像透視關(guān)系對準(zhǔn)，實現(xiàn)場景三維模型的導(dǎo) 入。所述有機融合場景三維模型和全景實景圖像為將場景三維模型在全景實景立體測量平臺的三維空間中進(jìn)行透明化處理，使全景 實景圖像上的所有信息按照已經(jīng)標(biāo)定好的在三維空間中全景實景顯示外幕上所顯示圖像 與場景三維模型之間的透視關(guān)系，全部透射到場景三維模型的表面。所述場景的立體測量通過以下方法實現(xiàn)在創(chuàng)建好的三維空間里，拾取場景中景物上的點在三維空間中的坐標(biāo)；通過已經(jīng) 標(biāo)定好的三維空間與現(xiàn)實世界之間地理信息的對應(yīng)關(guān)系得到三維空間坐標(biāo)在現(xiàn)實世界中 的真實的地理信息數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)在建立好的虛擬環(huán)境中對現(xiàn)實世界進(jìn)行模擬測繪。所述三維空間與現(xiàn)實世界之間地理信息的對應(yīng)關(guān)系通過以下方法得到將全景實景圖像的初始拍攝點的實測地理信息數(shù)據(jù)作為全景實景立體測量平臺 三維空間顯示場景中的基準(zhǔn)點的地理信息數(shù)據(jù)；通過三維空間中其他點與該基準(zhǔn)點之間的 空間位置關(guān)系以及標(biāo)定好的三維空間與現(xiàn)實世界尺寸轉(zhuǎn)換關(guān)系求得它們在現(xiàn)實世界中的 經(jīng)度、緯度及海拔高度。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點1.本發(fā)明采用現(xiàn)有測繪技術(shù)在現(xiàn)實場景中測量場景外觀輪廓的地理信息并在三 維空間中進(jìn)行建模，將全景實景圖像中的場景細(xì)節(jié)信息透射到三維模型表面，實現(xiàn)了全景 實景圖像與基于場景測繪的三維模型相結(jié)合，從而使全景實景圖像數(shù)據(jù)對三維模型場景信 息進(jìn)行有效的補充，可以使用戶實現(xiàn)對空間中任意可見位置進(jìn)行準(zhǔn)確測量。2.由于本發(fā)明采用將全景實景圖像與基于場景測繪的三維技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)，既 能夠最大限度的減少實際測繪的工作量，又能夠為需要對場景進(jìn)行實際測量的使用者提供 十分完備的場景地理信息，這種全景實景立體測量方法的提出為城市規(guī)劃、土地測量等需 要對場景進(jìn)行測繪的領(lǐng)域提供的一種新的、高效的解決途徑。3.本發(fā)明用戶界面簡潔友好，易于操作，信息量大。


圖1為本發(fā)明方法的架構(gòu)示意圖。圖2A為全景實景圖像與三維空間的透視關(guān)系標(biāo)定方法示意圖(一)。圖2B為全景實景圖像與三維空間的透視關(guān)系標(biāo)定方法示意圖(二)。圖3為全景實景圖像與場景三維模型透視關(guān)系對準(zhǔn)示意圖。
具體實施例方式本實施例以城市環(huán)境作為測繪場景，采用本發(fā)明全景實景立體測量方法對城市環(huán) 境進(jìn)行測繪。全景實景的立體測量方法包括以下步驟1.采集全景實景圖像并記錄圖像采集點的地理信息數(shù)據(jù)如圖1所示，首先搭建數(shù)據(jù)采集平臺，對全景實景圖像數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)(包括 全景實景圖像采集點位置的經(jīng)度、緯度和海拔高度)進(jìn)行采集。數(shù)據(jù)采集平臺由全景圖像 采集器、地理信息采集器(本實施例采用GPS系統(tǒng))、數(shù)據(jù)采集控制程序、數(shù)據(jù)采集存儲器以 及地理信息測繪儀器(用于測繪場景建筑、景物輪廓數(shù)據(jù))組成。全景圖像采集器(如全 景攝像機)負(fù)責(zé)采集全景實景圖像數(shù)據(jù)；地理信息采集器負(fù)責(zé)采集地理信息數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采 集控制程序使用兩個線程分別控制全景圖像采集器與地理信息采集器，并采用同一時鐘頻 率信號對二者進(jìn)行同步觸發(fā)，將每幀的全景實景圖像數(shù)據(jù)與該幀所對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)以連續(xù) 方式存儲于數(shù)據(jù)采集存儲器。將每幀全景實景圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨保存(比如存為JPEG格 式或BMP格式等，本實施例為JPEG圖像格式)，最后將采集到的全景實景圖像數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)采 集存儲器轉(zhuǎn)存于數(shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù)存儲單元中；將數(shù)據(jù)存儲單元所存儲的每幀全景實景圖 像數(shù)據(jù)的存盤路徑與該幀對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)建立關(guān)系表，將關(guān)系表存儲于數(shù)據(jù)管理器的數(shù)據(jù) 庫單元中。于是，在數(shù)據(jù)庫單元中每幀全景實景圖像的存盤路徑與該幀全景實景圖像數(shù)據(jù) 的GPS數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，通過每幀全景實景圖像的存盤路徑可以獲得該幀全景實景圖像數(shù)據(jù) 及其對應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)。2.在計算機上創(chuàng)建全景實景立體測量平臺如圖1所示，全景實景立體測量平臺是利用OpenGL或Direct3D等3D圖形程序接 口(本實施例采用OpenGL圖形程序接口 )將三維空間在基于MFC的單文檔程序界面的客 戶區(qū)進(jìn)行顯示，在三維空間中構(gòu)建一個將全景實景圖像與場景測繪數(shù)據(jù)相結(jié)合的全景實景 立體測量平臺。(1)創(chuàng)建全景實景顯示外幕在已經(jīng)建立好的三維空間中繪制場景顯示外幕(本實施例的場景顯示外幕采用 球形場景顯示外幕)；將采集到的全景實景圖像數(shù)據(jù)利用3D圖形程序接口中的紋理映射方 法將全景實景圖像數(shù)據(jù)紋理映射到球形場景顯示外幕，得到球形全景實景顯示外幕；(2)創(chuàng)建虛擬地面，并標(biāo)定用戶視點、虛擬地面、球形全景實景顯示外幕之間位置關(guān)系。a.虛擬地面的創(chuàng)建在已經(jīng)構(gòu)建好的三維空間中建立虛擬地面。虛擬地面為一個不可見面，在整個三 維空間中作為與現(xiàn)實世界中相對應(yīng)的地面，用于承載通過測繪構(gòu)建的三維建筑物實體或其 他景物實體等。即將所有需要在三維空間中顯示的三維實體添加到虛擬地面上。b.用戶視點、虛擬地面以及球形全景實景顯示外幕之間位置關(guān)系的標(biāo)定為了保證從用戶視點上觀測到的全景實景圖像上的細(xì)節(jié)信息能夠與通過測繪建 立好的場景三維模型完全對應(yīng)，需要將用戶視點、虛擬地面以及球形全景實景顯示外幕之 間的位置關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定。標(biāo)定原則是保證在球形全景實景顯示外幕上顯示的全景實景圖像 與建立的三維空間的透視關(guān)系相一致。具體做法如下如圖2A、2B所示，在已經(jīng)建立好的虛擬地面2上繪制兩條平行直線6，其延伸的方向與球形全景實景顯示外幕3上顯示的全景實景圖像4中公路5兩側(cè)直線的延伸方向相一 致。設(shè)定球形全景實景顯示外幕3的球心位置在三維空間原點即坐標(biāo)(0，0，0)點所在的水 平面上。調(diào)節(jié)虛擬地面2和用戶視點1在三維空間中的高度。從用戶視點1上觀測虛擬地 面2上的兩條平行直線6與兩條公路5直線相平行，再進(jìn)一步調(diào)節(jié)虛擬地面2上兩條平行 直線6之間的距離，當(dāng)其與公路5的兩條直線在用戶視點1位置觀測結(jié)果為完全重合時，則 透視關(guān)系標(biāo)定完畢。虛擬地面2的位置以及用戶視點1的位置由此可以確定。(3)三維空間與現(xiàn)實世界尺寸轉(zhuǎn)換關(guān)系的標(biāo)定如圖2A、2B所示，在用戶視點1、虛擬地面2以及球形全景實景顯示外幕3之間位 置標(biāo)定完成之后，將這三者在三維空間中的相對高度固定，并將用戶視點1在三維空間的 位置與球形全景實景顯示外幕3之間的相對位置進(jìn)行固定。然后，測定用戶視點1到虛擬 地面2的垂直距離7。這個垂直距離7與在實際拍攝過程中全景攝像機主光軸與地面之間 實際距離的比例關(guān)系即為所構(gòu)建的三維空間與現(xiàn)實世界實際尺寸的轉(zhuǎn)換關(guān)系。利用這個轉(zhuǎn) 換關(guān)系就可以將三維空間的場景距離轉(zhuǎn)化成為現(xiàn)實世界的實際距離。3.測量現(xiàn)實場景建筑物的輪廓數(shù)據(jù)以及現(xiàn)實場景建筑物的實際分布位置，建立場 景三維模型采用地理信息測繪儀器(如3D激光掃描儀或全站儀等儀器，本實施例采用激光 全站儀)對所選定的城市場景進(jìn)行實地測繪。主要對現(xiàn)實場景建筑物的外形輪廓、各現(xiàn)實 場景建筑物之間的分布位置進(jìn)行測定。并采用三維建模軟件(如3Dmax、Maya等，本實施 例采用3DmaX)對測得的場景數(shù)據(jù)進(jìn)行建模。建模尺寸按照已經(jīng)標(biāo)定好的三維空間與現(xiàn)實 世界的尺寸轉(zhuǎn)換關(guān)系確定，并標(biāo)定出全景實景圖像初始拍攝點在場景三維模型中所在的位 置，該位置用于與三維空間中球形全景實景顯示外幕拍攝點即球心在虛擬地面上投影位置 的對準(zhǔn)。4.將場景三維模型導(dǎo)入全景實景立體測量平臺將建立好的場景三維模型導(dǎo)入創(chuàng)建好的全景實景立體測量平臺，具體導(dǎo)入方法如 下將已經(jīng)建立好的場景三維模型文件以如3ds、maX或ma等文件格式進(jìn)行存儲，得到場景 三維模型的原始數(shù)據(jù)(這些原始數(shù)據(jù)包括場景三維模型在三維空間中的點和線的相對位 置)。將這些點和線等的原始數(shù)據(jù)利用程序接口讀入基于MFC單文檔程序創(chuàng)建的三維空間， 實現(xiàn)場景三維模型的導(dǎo)入；將全景實景圖像初始拍攝點在場景三維模型中所在的位置與三 維空間中球形全景實景顯示外幕3拍攝點即球心在虛擬地面2上投影位置進(jìn)行對準(zhǔn)，并調(diào) 整場景三維模型在全景實景立體測量平臺三維空間中的方向，使場景三維模型與球形全景 實景顯示外幕3上的圖像透視關(guān)系對準(zhǔn)。5.全景實景立體測量平臺場景顯示的處理與立體測量的實現(xiàn)如圖3所示，由于將場景三維模型9與球形全景實景顯示外幕3上所顯示的全景 實景圖像1進(jìn)行了透視關(guān)系的對準(zhǔn)，會造成在用戶視點1觀察方向上場景三維模型9對全 景實景圖像4的遮擋，而導(dǎo)致全景實景圖像信息沒有被有效的利用。因此，本發(fā)明采用將場 景三維模型9全部透明化的方法，避免了對球形全景實景顯示外幕3上所顯示內(nèi)容(如場 景三維模型在全景實景圖像中對應(yīng)的景物8)的遮擋。按照已經(jīng)標(biāo)定好的在三維空間中球 形全景實景顯示外幕3上所顯示的全景實景圖像4與場景三維模型9之間的透視關(guān)系，全 景實景圖像4上的所有信息可以全部透射到場景三維模型9的表面，因而此時用戶所見的是全景實景圖像4的內(nèi)容，所測量到的則是這些全景實景圖像內(nèi)容對應(yīng)的場景三維模型所 在的三維空間位置，通過三維空間與現(xiàn)實世界尺寸轉(zhuǎn)換關(guān)系得到場景內(nèi)容實際地理信息數(shù) 據(jù)。測量的具體實現(xiàn)方法如下在利用全景實景圖像與場景三維模型相結(jié)合由3D圖形程序接口創(chuàng)建的三維空 間里，通過鼠標(biāo)點選的方法，拾取場景中三維建筑或其他景物上的點在三維空間中的坐標(biāo) (拾取方法由3D圖形程序接口實現(xiàn)，為現(xiàn)有技術(shù))。通過已經(jīng)標(biāo)定好的三維空間與現(xiàn)實世 界之間地理信息的對應(yīng)關(guān)系可以得到三維空間坐標(biāo)在現(xiàn)實世界中的真實的GPS數(shù)據(jù)。因此 可以在利用這些數(shù)據(jù)建立好的虛擬環(huán)境中對現(xiàn)實世界進(jìn)行精確的模擬測繪。三維空間與現(xiàn)實世界之間地理信息的對應(yīng)關(guān)系具體如下由于三維空間球形全景 實景顯示外幕球心位置對應(yīng)了一個由GPS系統(tǒng)實際測得的在現(xiàn)實世界拍攝地點的GPS數(shù)據(jù) (即該拍攝地點的經(jīng)度、緯度、海拔高度)，那么將全景實景圖像的初始拍攝點的實測GPS數(shù) 據(jù)作為全景實景立體測量平臺三維空間顯示場景中的基準(zhǔn)點的地理信息數(shù)據(jù)；通過三維空 間中其他點與該基準(zhǔn)點之間的空間位置關(guān)系以及標(biāo)定好的三維空間與現(xiàn)實世界尺寸轉(zhuǎn)換 關(guān)系求得它們在現(xiàn)實世界中的經(jīng)度、緯度及海拔高度。
權(quán)利要求
1.一種全景實景立體測量方法，其特征在于包括以下步驟 采集全景實景圖像并記錄圖像采集點的地理信息數(shù)據(jù)； 在計算機上創(chuàng)建全景實景立體測量平臺；測量現(xiàn)實場景景物的輪廓數(shù)據(jù)以及地理信息，建立場景三維模型；將場景三維模型導(dǎo)入全景實景立體測量平臺；有機融合場景三維模型和全景實景圖像，從而實現(xiàn)場景的立體測量。
2.按照權(quán)利要求1所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述采集全景實景圖 像并記錄圖像采集點的地理信息包括搭建數(shù)據(jù)采集平臺，對全景實景圖像數(shù)據(jù)、地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集； 將每幀全景實景圖像數(shù)據(jù)與該幀所對應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)以連續(xù)方式存儲于數(shù)據(jù)采集 存儲器并轉(zhuǎn)存到數(shù)據(jù)管理器中的數(shù)據(jù)存儲單元，在數(shù)據(jù)存儲單元中將所存儲的每幀圖像數(shù) 據(jù)的存盤路徑與該幀對應(yīng)的地理信息數(shù)據(jù)建立關(guān)系表并存儲于數(shù)據(jù)庫單元中。
3.按照權(quán)利要求1所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述在計算機上創(chuàng)建 全景實景立體測量平臺包括采用3D圖形程序接口建立三維空間，在該三維空間中創(chuàng)建全景實景顯示外幕； 在上述三維空間中創(chuàng)建虛擬地面，并標(biāo)定用戶視點、虛擬地面以及全景實景顯示外幕 之間位置關(guān)系；標(biāo)定三維空間與現(xiàn)實世界尺寸的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
4.按照權(quán)利要求3所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述在該三維空間中 創(chuàng)建全景實景顯示外幕為首先繪制場景顯示外幕；然后將采集到的全景實景圖像數(shù)據(jù)利用3D圖形程序接口紋 理映射到場景顯示外幕，得到全景實景顯示外幕。
5.按照權(quán)利要求3所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述標(biāo)定用戶視點、虛 擬地面以及全景實景顯示外幕之間位置關(guān)系為在已建好的虛擬地面上繪制平行直線，其延伸方向與全景實景顯示外幕上顯示的全景 實景圖像中景物的平行直線的延伸方向相一致；調(diào)節(jié)虛擬地面和用戶視點在三維空間中的高度，當(dāng)從用戶視點觀測虛擬地面上的平行 直線與全景實景顯示外幕上顯示的全景實景圖像中景物的平行直線相平行時，再進(jìn)一步調(diào) 節(jié)虛擬地面上平行直線之間的距離；當(dāng)虛擬地面上平行直線與全景實景圖像中景物的平行 直線完全重合時，則透視關(guān)系標(biāo)定完畢，從而確定用戶視點、虛擬地面以及全景實景顯示外 幕之間位置關(guān)系。
6.按照權(quán)利要求3所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述標(biāo)定三維空間與 現(xiàn)實世界尺寸的轉(zhuǎn)換關(guān)系包括將用戶視點、虛擬地面以及全景實景顯示外幕在三維空間中的相對高度固定，并將用 戶視點在三維空間的位置與全景實景顯示外幕之間的相對位置固定；測量現(xiàn)實世界中某景物的實際尺寸，并利用全景實景圖像與三維空間的透視關(guān)系獲取 該景物在三維空間中的尺寸，該景物的實際尺寸與其在三維空間中的尺寸的比例關(guān)系即為 所構(gòu)建的三維空間與現(xiàn)實世界的尺寸轉(zhuǎn)換關(guān)系。
7.按照權(quán)利要求1所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述將場景三維模型導(dǎo)入全景實景立體測量平臺包括將已經(jīng)建立好的場景三維模型文件進(jìn)行存儲，得到場景三維模型的原始數(shù)據(jù)；將這些 原始數(shù)據(jù)利用程序接口讀入全景實景立體測量平臺中的三維空間；將全景實景圖像初始拍 攝點在場景三維模型中所在的位置與三維空間中全景實景顯示外幕拍攝點在虛擬地面上 投影位置進(jìn)行對準(zhǔn)，并調(diào)整場景三維模型在全景實景立體測量平臺三維空間中的方向，使 場景三維模型與全景實景顯示外幕上的圖像透視關(guān)系對準(zhǔn)，實現(xiàn)場景三維模型的導(dǎo)入。
8.按照權(quán)利要求1所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述有機融合場景三 維模型和全景實景圖像為將場景三維模型在全景實景立體測量平臺的三維空間中進(jìn)行透明化處理，使全景實景 圖像上的所有信息按照已經(jīng)標(biāo)定好的在三維空間中全景實景顯示外幕上所顯示圖像與場 景三維模型之間的透視關(guān)系，全部透射到場景三維模型的表面。
9.按權(quán)利要求1所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述場景的立體測量通 過以下方法實現(xiàn)在創(chuàng)建好的三維空間里，拾取場景中景物上的點在三維空間中的坐標(biāo)；通過已經(jīng)標(biāo)定 好的三維空間與現(xiàn)實世界之間地理信息的對應(yīng)關(guān)系得到三維空間坐標(biāo)在現(xiàn)實世界中的真 實的地理信息數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)在建立好的虛擬環(huán)境中對現(xiàn)實世界進(jìn)行模擬測繪。
10.按照權(quán)利要求9所述的全景實景立體測量方法，其特征在于所述三維空間與現(xiàn)實 世界之間地理信息的對應(yīng)關(guān)系通過以下方法得到將全景實景圖像的初始拍攝點的實測地理信息數(shù)據(jù)作為全景實景立體測量平臺三維 空間顯示場景中的基準(zhǔn)點的地理信息數(shù)據(jù)；通過三維空間中其他點與該基準(zhǔn)點之間的空間 位置關(guān)系以及標(biāo)定好的三維空間與現(xiàn)實世界尺寸轉(zhuǎn)換關(guān)系求得它們在現(xiàn)實世界中的經(jīng)度、 緯度及海拔高度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全景實景立體測量方法，包括以下步驟采集全景實景圖像并記錄圖像采集點的地理信息數(shù)據(jù)；在計算機上創(chuàng)建全景實景立體測量平臺；測量現(xiàn)實場景景物的輪廓數(shù)據(jù)以及地理信息，建立場景三維模型；將場景三維模型導(dǎo)入全景實景立體測量平臺；有機融合場景三維模型和全景實景圖像，從而實現(xiàn)場景的立體測量。本發(fā)明實現(xiàn)了全景實景圖像與基于場景測繪的三維建模技術(shù)相結(jié)合，使用戶實現(xiàn)對空間中任意可見位置進(jìn)行準(zhǔn)確測量，該方法的提出為城市規(guī)劃、土地測量等需要對場景進(jìn)行測繪的領(lǐng)域提供的一種新的、高效的解決途徑。
文檔編號G06F17/30GK102052916SQ20091021961
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者佟國峰, 侯文博, 劉汀, 姜斌, 渠瀛, 薛秋艷 申請人:沈陽隆惠科技有限公司