本發(fā)明涉及測(cè)繪圖像處理領(lǐng)域，具體涉及一種真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法。
背景技術(shù)：
：在城市發(fā)展過(guò)程中，城市規(guī)劃扮演了相當(dāng)重要的角色，控制并指導(dǎo)著整個(gè)城市發(fā)展的方向。目前我國(guó)城市規(guī)劃方案的展示方式主要有實(shí)體模型、渲染效果圖、三維動(dòng)畫(huà)等，這些展示方式要么造價(jià)較高，要么比較單一，也不能直觀展示規(guī)劃方案與周邊現(xiàn)狀的關(guān)系。規(guī)劃審批對(duì)規(guī)劃方案和實(shí)際現(xiàn)狀的關(guān)系越來(lái)越重視，特別是關(guān)系到重點(diǎn)片區(qū)、重點(diǎn)路段，許多領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家評(píng)審規(guī)劃方案時(shí)不僅僅局限于傳統(tǒng)的方案渲染效果圖，真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖能夠更好地反映待規(guī)劃建筑與其周?chē)h(huán)境的融合度及組合視覺(jué)效果。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明旨在提供一種真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法，該制作方法克服傳統(tǒng)渲染效果圖單一且不真實(shí)的缺陷，具有直觀、準(zhǔn)確、效率高的特點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法，包括以下步驟：1)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)全景拍攝，得到多張?jiān)加跋?，同時(shí)獲取拍攝點(diǎn)的初始坐標(biāo)；2)對(duì)原始影像進(jìn)行全景拼接處理，得到目標(biāo)區(qū)域的全景影像；3)在原始影像中選出一幅或幾幅全景圖像，獲取每幅圖像對(duì)應(yīng)的相機(jī)參數(shù)，并在該圖像中選取一定數(shù)量的控制點(diǎn)，記錄控制點(diǎn)在該圖像中的像素坐標(biāo)，并實(shí)地測(cè)量控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)，通過(guò)單像空間后方交會(huì)方法來(lái)求解拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)和拍攝實(shí)際角度；4)對(duì)待規(guī)劃建筑進(jìn)行人工三維建模，得到建筑三維模型；5)根據(jù)拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)、拍攝實(shí)際角度結(jié)合實(shí)景拍攝的光線(xiàn)情況對(duì)建筑三維模型進(jìn)行渲染，得到渲染模型；6)將渲染模型與全景影像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，得到建筑效果圖。優(yōu)選地，所述的步驟1)中，全景拍攝時(shí)，相機(jī)焦距保持不變，定點(diǎn)拍攝不同角度的多張照片，保證相鄰照片之間畫(huà)面重疊度不低于30％，得到原始影像。優(yōu)選地，所述的步驟2)的全景拼接處理具體為：利用圖像處理軟件，對(duì)原始影像進(jìn)行亮度、對(duì)比度、曝光度調(diào)整，使影像清晰、色調(diào)一致、色彩過(guò)渡自然；再利用全景軟件進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，生成全景影像。優(yōu)選地，所述的步驟3)中求解拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)和拍攝實(shí)際角度的過(guò)程具體如下：利用共線(xiàn)方程式(1)、(2)；其中：(XS,YS,ZS)為拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)，(X,Y,Z)為拍攝點(diǎn)初始坐標(biāo)，(x0,y0)為主點(diǎn)坐標(biāo)，(x,y)為控制點(diǎn)的像素坐標(biāo)，f為相機(jī)焦距，為控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)；其中參數(shù)a1-a3，b1-b3，c1-c3具體如下：b2＝cosωcosk；b3＝-sinω；將式(1)、(2)線(xiàn)性化，得到：其中為航向傾角，ω為旁向傾角，k為像片旋角；總誤差方程的矩陣形式為：V＝AΔX-L(4)；式中：V＝[vxvy]T；L＝[x-(x)y-(y)]T；其中，分別為內(nèi)、外方位元素近似值的改正數(shù)，常數(shù)項(xiàng)L中的(x)和(y)是將外方位元素初始值代入共線(xiàn)方程中計(jì)算出來(lái)的影像坐標(biāo)近似值；根據(jù)最小二乘間接平差原理，可列出法方程式：ATPAΔX＝ATPL(5)；式中：P為觀測(cè)值的權(quán)矩陣，由于是等精度量測(cè)，則P為單位矩陣，由此得到法方程解的表達(dá)式：ΔX＝(ATA)-1ATL(6)；從而可求出如下改正數(shù)：ΔXS、ΔYS、ΔZS、Δω、Δk、Δf、Δx0、Δy0；由于共線(xiàn)方程在線(xiàn)性化過(guò)程中各系數(shù)取自泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式的一次項(xiàng)，且未知數(shù)的初值是比較粗略的，因此進(jìn)行迭代計(jì)算，每次迭代時(shí)用未知數(shù)近似值與上次迭代計(jì)算的改正數(shù)之和作為新的近似值，重復(fù)計(jì)算過(guò)程，求出新的改正數(shù)，反復(fù)趨近，直到改正數(shù)小于限值為止，最后得出結(jié)果如式(7)-(15)所示：ω＝ω0+Δω1+Δω2+L(11)；k＝k0+Δk1+Δk2+L(12)；f＝f0+Δf1+Δf2+L(13)；從而計(jì)算得到拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)((XS,YS,ZS))和拍攝實(shí)際角度參數(shù)優(yōu)選地，所述的控制點(diǎn)的數(shù)量大于5個(gè)。優(yōu)選地，步驟中涉及的坐標(biāo)系為2000國(guó)家大地坐標(biāo)系。本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法，創(chuàng)新地將實(shí)景拍攝與建模渲染進(jìn)行結(jié)合，構(gòu)建出結(jié)合實(shí)景與模型的建筑效果圖，該方法相比于傳統(tǒng)的渲染效果圖等方式更為直觀、準(zhǔn)確、快速，同時(shí)克服了傳統(tǒng)渲染效果圖不真實(shí)的缺陷，更好地體現(xiàn)待規(guī)劃建筑與周邊實(shí)際環(huán)境的融合關(guān)系。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法的流程圖圖2為本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法用作求解拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)和拍攝實(shí)際角度的原始影像圖3為本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法的全景影像拼接過(guò)程示意圖圖4為本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法拼接后得到的全景影像圖5為本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法的渲染后的建筑三維模型圖6為本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法的建筑效果圖具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1如圖1所示，本實(shí)施例提供的真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法，包括以下步驟：1)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行定點(diǎn)全景拍攝，得到多張?jiān)加跋瘢瑫r(shí)獲取拍攝點(diǎn)的初始坐標(biāo)；全景拍攝時(shí)，相機(jī)焦距保持不變，定點(diǎn)拍攝不同角度的多張照片，保證相鄰照片之間畫(huà)面重疊度不低于30％，得到原始影像；2)對(duì)始影像進(jìn)行全景拼接處理，得到目標(biāo)區(qū)域的全景影像；全景拼接處理具體為：利用Photoshop圖像處理軟件，對(duì)原始影像進(jìn)行亮度、對(duì)比度、曝光度調(diào)整，使影像清晰、色調(diào)一致、色彩過(guò)渡自然；再利用PanoramaStudio全景軟件進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，生成全景影像，如圖3、4所示；3)在原始影像中選出一幅或幾幅全景圖像，獲取每幅圖像對(duì)應(yīng)的相機(jī)參數(shù)，并在該圖像中選取一定數(shù)量的控制點(diǎn)，記錄控制點(diǎn)在該圖像中的像素坐標(biāo)，并實(shí)地測(cè)量控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的空間坐標(biāo)，通過(guò)單像空間后方交會(huì)方法來(lái)求解拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)和拍攝實(shí)際角度；求解拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)和拍攝實(shí)際角度的過(guò)程具體如下：利用共線(xiàn)方程式(1)、(2)；其中：(XS,YS,ZS)為拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)，(X,Y,Z)為拍攝點(diǎn)初始坐標(biāo)，(x0,y0)為主點(diǎn)坐標(biāo)，(x,y)為控制點(diǎn)的像素坐標(biāo)，f為相機(jī)焦距，為控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)；其中參數(shù)a1-a3，b1-b3，c1-c3具體如下：b2＝cosωcosk；b3＝-sinω；將式(1)、(2)線(xiàn)性化，得到：其中為航向傾角，ω為旁向傾角，k為像片旋角；總誤差方程的矩陣形式為：V＝AΔX-L(4)；式中：V＝[vxvy]T；L＝[x-(x)y-(y)]T；其中，ΔXS、ΔYS、ΔZS、Δω、Δk、Δf、Δx0、Δy0分別為為內(nèi)、外方位元素近似值的改正數(shù)，常數(shù)項(xiàng)L中的(x)和(y)是將外方位元素初始值代入共線(xiàn)方程中計(jì)算出來(lái)的影像坐標(biāo)近似值；根據(jù)最小二乘間接平差原理，可列出法方程式：ATPAΔX＝ATPL(5)；式中：P為觀測(cè)值的權(quán)矩陣，由于是等精度量測(cè)，則P為單位矩陣，由此得到法方程解的表達(dá)式：ΔX＝(ATA)-1ATL(6)；從而可求出如下改正數(shù)：ΔXS、ΔYS、ΔZS、Δω、Δk、Δf、Δx0、Δy0；由于共線(xiàn)方程在線(xiàn)性化過(guò)程中各系數(shù)取自泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)式的一次項(xiàng)，且未知數(shù)的初值是比較粗略的，因此進(jìn)行迭代計(jì)算，每次迭代時(shí)用未知數(shù)近似值與上次迭代計(jì)算的改正數(shù)之和作為新的近似值，重復(fù)計(jì)算過(guò)程，求出新的改正數(shù)，反復(fù)趨近，直到改正數(shù)小于限值為止，最后得出結(jié)果如式(7)-(15)所示：ω＝ω0+Δω1+Δω2+L(11)；k＝k0+Δk1+Δk2+L(12)；f＝f0+Δf1+Δf2+L(13)；從而計(jì)算得到拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)(XS,YS,ZS)和拍攝實(shí)際角度參數(shù)4)對(duì)待規(guī)劃建筑進(jìn)行人工三維建模，得到建筑三維模型，如圖5所示；5)根據(jù)拍攝點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)、拍攝實(shí)際角度結(jié)合實(shí)景拍攝的光線(xiàn)情況對(duì)建筑三維建模型進(jìn)行渲染，得到渲染模型；6)將渲染模型與全景影像進(jìn)行配準(zhǔn)融合，得到建筑效果圖，如圖6所示。本實(shí)施例采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系，采用大疆的悟INSPIRE1無(wú)人機(jī)航拍獲取原始影像，搭載的是禪思X5航拍相機(jī)，1600萬(wàn)像素，焦距15mm，記錄拍攝點(diǎn)的初始坐標(biāo)數(shù)據(jù)為(X＝2518336，Y＝528566，Z＝190)，單位米；全景拍攝過(guò)程中，相機(jī)焦距保持不變，定點(diǎn)拍攝不同角度的6張照片構(gòu)成原始影像，畫(huà)面存在重疊部分的兩張照片之間的畫(huà)面重疊度為40％；初始條件f初＝15mm，本實(shí)施例選用圖2進(jìn)行求解計(jì)算，選取9個(gè)控制點(diǎn)，其空間坐標(biāo)及像素坐標(biāo)如下：空間坐標(biāo)，單位(米)：像素坐標(biāo)，單位(像素)：點(diǎn)號(hào)IJ1001824.00003059.000010021566.00002384.000010032375.00001774.00001004191.00001934.000010051690.00001418.000010064074.00001988.000010073172.00001215.000010083443.00003402.000010092329.00002405.0000通過(guò)單像空間后方交會(huì)方法計(jì)算后得到：f＝15.222mm；x0＝0.313m；y0＝-0.025mm；XS＝2518336.926m；YS＝528566.419m；ZS＝194.028m；ω＝1.02617°；k＝-16.35393°；圖3和圖4分別給出了全景影像拼接過(guò)程示意以及拼接后得到的全景影像，圖5為進(jìn)行渲染后得到的建筑三維模型，圖6為建筑三維模型與全景影像進(jìn)行融合后得到的建筑效果圖；由圖6可以看出，本發(fā)明真實(shí)環(huán)境下建筑效果圖制作方法可以高效逼真地實(shí)現(xiàn)了建筑模型與周邊實(shí)際環(huán)境的融合，較好地體現(xiàn)建筑效果。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3