1.一种从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)获取待重建建筑物的倾斜摄影模型,对所述倾斜摄影模型表明的三角网使用区域增长算法,得到多个超面;
2)选择面积最大的超面为基准面,将所述倾斜摄影模型的平面坐标系旋转至与所述基准面的法向量重合;
3)在经步骤2)处理后的倾斜摄影模型上按高程从下至上追踪等高距为 的闭合轮廓线;
4)由高程从下至上,对比相邻两条闭合轮廓线,根据闭合轮廓线的面积和重心位置变化情况,构建轮廓树,获得多个由拓扑关系发生变化的两条闭合轮廓线组成的分割轮廓线组;
5)基于所述分割轮廓线组,以高程自下而上的方式分割所述倾斜摄影模型,得到多个倾斜摄影模型部件;
6)使用最小外接长方体近似表达每个所述倾斜摄影模型部件,每个所述倾斜摄影模型部件形成一个长方体集;
7)对长方体集进行平面选择,消除倾斜摄影模型数据中原本不存在的平面,保留真实的平面,组成建筑物的立面模型。
2.根据权利要求1所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,步骤2)中,还将旋转后的倾斜摄影模型重心化。
3.根据权利要求1所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,步骤4)的具体实现过程包括:将拓扑关系相同的闭合轮廓线设置于同一个子树内,所有的子树构成所述轮廓树;相邻两个子树中的相邻两条闭合轮廓线构成一个分割轮廓线组。
4.根据权利要求3所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,根据下述方法判断闭合轮廓线的拓扑关系是否相同:判断相邻两条闭合轮廓线的面积是否相差在1m2以内,且重心的投影点距离相差在1m以内,则判定该两条闭合轮廓线的拓扑关系相同;否则,该相邻两条闭合轮廓线的拓扑关系发生了变化。
5.根据权利要求1~4之一所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,步骤5)的具体实现过程包括:
I)清除高程最低的任一分割轮廓线组中两条闭合轮廓线高程中的数据,对剩余的三角网数据进行区域增长,获得高程低于分割轮廓线组的倾斜摄影模型部件;
II)对其余高程不等于所述最低的分割轮廓线组高程的分割轮廓线组,重复步骤I);
III)判断不同高程的分割轮廓线组是否都已执行完步骤I)和步骤II)的操作,若是,则结束;否则,返回执行步骤I)。
6.根据权利要求5所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,对于每个所述倾斜摄影模型部件,将该倾斜摄影模型部件中最靠近对应分割轮廓线组的点的高程修改为该对应分割轮廓线组的高程平均值,以修改后的倾斜摄影模型部件作为最终的倾斜摄影模型部件。
7.根据权利要求7所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,步骤6)中,对于每个所述倾斜摄影模型部件,获取所述长方体集的具体实现过程包括:A)确定所述倾斜摄影模型部件坐标值最大的点的坐标(Xmax,Ymax,Zmax)和坐标值最小的点的坐标(Xmin,Ymin,Zmin);利用(Xmax,Ymax,Zmax)和(Xmin,Ymin,Zmin)组合得到八个顶点坐标,利用所述八个顶点坐标确定第一级外接长方体;
B)获取与第一级外接长方体不重叠的倾斜摄影模型部件区域,当该不重叠的倾斜摄影模型部件区域面积大于给定阈值时,将所述不重叠区域上最靠近第一级外接长方体的点移动至所述第一级外接长方体上;当该不重叠的倾斜摄影模型部件区域面积小于给定阈值时,舍弃该不重叠的倾斜摄影模型部件区域;
C)返回步骤A),获取倾斜摄影模型部件中面积大于所述给定阈值的不重叠的倾斜摄影模型部件区域的外接长方体,即获得下一级外接长方体;
D)重复步骤A)~C),直至处理完所有的面积大于所述给定阈值的不重叠的倾斜摄影模型部件区域。
8.根据权利要求7所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,利用下述步骤调整长方体集中每一级外接长方体的参数:i)对于所述第一级外接长方体的四个侧面,确定与每个侧面的距离在第一阈值范围内的倾斜摄影模型的点,将所述第一阈值均分为N个子段,寻找出所述点数量最多的子段;
ii)利用所述点数量最多的子段上的数据,通过最小二乘法拟合对应的侧面,得到拟合后的第一级外接长方体;
iii)对于第二级外接长方体,重复步骤i)和步骤ii),进行第二级外接长方体拟合,根据生成第二级外接长方体的不重叠的倾斜摄影模型部件区域靠近第一级外接长方体的面判断第二级外接长方体处于第一级外接长方体的其中一个角落上或是其中一个面上,修改当前级外接长方体顶点坐标使共同的角点重叠,或同一平面上的面重叠;
iv)重复上述步骤iii),得到拟合后的每一级外接长方体。
9.根据权利要求8所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,步骤ii)中,利用下式得到拟合后的四个侧面vn-平面1~vn-平面4:其中,(XI,YI,ZI)为用于拟合的倾斜摄影模型
顶点坐标;x0、y0、w0、l0为模型参数的改正数;(X0,Y0,Z0,W0,L0,H0)分别为当前拟合的长方体的横坐标、纵坐标、z方向坐标、宽度、长度、高度。
10.根据权利要求1所述的从倾斜摄影模型自动重建建筑物规则立面三维模型的方法,其特征在于,步骤7)的具体实现过程包括:获取长方体集中每一个长方体顶面的四条边,即
4条线段,获取每条线段上当前级外接长方体的下级外接长方体的顶点,将每条线段上的点以坐标从小到大的顺序排列,对于相邻两个点,将该两个点的z方向坐标减去当前级外接长方体的高度,得到当前级外接长方体底面的对应两点,该相邻两个点和底面两点形成平面,依此类推,形成一系列平面,去除重复的平面,对于任一剩下的平面,当距离该剩下的平面在距离阈值内的倾斜摄影模型部件区域点数大于设定阈值时,保留该剩下的平面,所有剩下的平面组成建筑物的立面模型。