CN108648269B - 三维建筑物模型的单体化方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供三维建筑物模型的单体化方法和系统。其中，方法包括：根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模；分别将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像；根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，获得目标建筑物的单体化模型。本发明实施例提供的三维建筑物模型的单体化方法和系统，通过将建筑信息模型数据的几何信息与遥感影像的纹理信息进行有机结合，一方面能快速、方便地实现三维建筑物模型的单体化，效率较高，另一方面能有效识别与区分三维地理信息系统中的独立地物，能提高三维建筑物模型单体化的准确性。

Description

三维建筑物模型的单体化方法和系统

技术领域

本发明实施例涉及地理信息技术领域，尤其涉及三维建筑物模型的单体化方法和系统。

背景技术

单体化的目标是构建三维对象模型，核心是在兼顾效率的情况下，实现三维场景中的模型独立并且能够被高效地管理与分析。目前，在三维地理信息系统(GeographicInformation System或Geo－Information system，简称GIS)精细化应用领域，单体化建模方法主要有三种，即传统手工建模、三维激光扫描建模技术以及倾斜摄影测量自动化建模技术。针对这三种方法，均有不同的单体化解决方案。总体来讲，目前单体化方法趋向两个极端方向：一种是从几何模型构建到纹理贴图，全人工手动构建；另一种是全自动化建模方案。前一种方法单体化模型虽然精细，但是需要耗费大量的人力、物力，整体效率低，难以满足大规模工程化应用需求。后一种方法尽管能够快速构建城市大规模三维场景模型，但无法有效识别与区分三维GIS场景中的独立地物。

因此，单体化问题仍没有较为完善的解决方案，严重阻碍了三维GIS的分析功能与行业应用。现有的单体化方法以及商用GIS软件中采用的单体化方法也都存在不同程度的局限性，效果不理想。

发明内容

针对现有技术存在的模型单体化的效果不理想的问题，本发明实施例提供三维建筑物模型的单体化方法和系统。

根据本发明的第一方面，本发明实施例提供一种三维建筑物模型的单体化方法，包括：

根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模；

分别将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像；

根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，获得目标建筑物的单体化模型。

根据本发明的第三方面，本发明实施例提供一种三维建筑物模型的单体化系统，包括：

白模获取模块，用于将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的白模；

纹理获取模块，用于分别将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像；

纹理映射模块，根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，获得目标建筑物的单体化模型。

根据本发明的第三方面，本发明实施例提供一种三维建筑物模型的单体化设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行本发明实施例三维建筑物模型的单体化方法及其所有可选实施例的分析方法。

根据本发明的第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行本发明实施例三维建筑物模型的单体化方法及其所有可选实施例的分析方法。

本发明实施例提供的三维建筑物模型的单体化方法，通过将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的白模，将目标建筑物各个面的倾斜遥感影像转化为目标建筑物各个面的正视纹理影像，并将目标建筑物各个面的正视纹理影像渲染于目标建筑物的白模上，获得目标建筑物的单体化模型，通过将BIM数据的几何信息与遥感影像的纹理信息进行有机结合，一方面能快速、方便地实现三维建筑物模型的单体化，效率较高，另一方面能有效识别与区分三维GIS场景中的独立地物，能提高三维建筑物模型单体化的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例三维建筑物模型的单体化方法的流程图；

图2为本发明实施例获取目标建筑物的白模的方法的流程图；

图3为本发明实施例获取正视影像的轮廓顶点的坐标的原理图。

图4为本发明实施例对目标建筑物的白模进行渲染的方法的流程图；

图5为本发明实施例三维建筑物模型的单体化方法的流程图；

图6为本发明实施例三维建筑物模型的单体化装置的功能框图；

图7为本发明实施例三维建筑物模型的单体化设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例三维建筑物模型的单体化方法的流程图。如图1所示，一种三维建筑物模型的单体化方法包括：步骤S101、根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模。

建筑信息模型(Building Information Model，简称BIM)，指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的“可计算数码信息”。而这些数码信息能够被计算机软件自动管理，使得经过这些数码信息所计算出来的各种文件，自动地具有彼此吻合、一致的特性。

可以将建筑信息模型视为数码化的建筑三维几何模型。BIM中，所有建筑构件所包含的信息中，除几何信息外，还具有建筑或工程的数据。这些数据提供计算机软件充分的计算依据，使这些计算机软件能根据构件的数据，自动计算出查询者所需要的准确信息。此处所指的信息可能具有很多种表达形式诸如建筑的平面图、立面、剖面、详图、三维立体视图、透视图、材料表或是计算每个房间自然采光的照明效果、所需要的空调通风量、冬、夏季需要的空调电力消耗等。

BIM是一个单体建筑对象在物理和功能上的计算信息化表达，它采用三维信息技术对建筑全生命周期各个阶段进行必要的信息管理。BIM本身具备单体化的特性，包含单体建筑对象丰富的几何结构信息和建筑施工属性信息。将BIM作为GIS中单体化模型的几何白模具有天然的优势，能够为GIS提供丰富的建筑景观几何信息和属性信息。

建筑实体本身固有的BIM在工程建设施工阶段一般是通过诸如Revit等软件建模得到，格式为.rvt，一般无法直接应用到三维GIS平台中。因此，需要对目标建筑物的建筑信息模型进行处理，获取能应用到三维GIS平台中的目标建筑物的白模。

目标建筑物的白模，是面向三维GIS单体化应用的几何白模。几何白模指未经渲染的模型，仅保留了建筑物的几何信息。

步骤S102、分别将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像。

倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。

可以理解的是，对三维建筑物模型进行单体化之前，即步骤S102之前，通过基于倾斜摄影的遥感技术，采集目标建筑物各个面的倾斜遥感影像。

例如，建筑物通常为长方体，在步骤S102之前，采集目标建筑物的顶面和四个侧面的倾斜遥感影像。

优选地，目标建筑物各个面的倾斜遥感影像通过无人机(Unmanned AerialVehicle，简称UAV)采集，即通过无人机遥感技术采集目标建筑物各个面的倾斜遥感影像。

轻小型无人机遥感技术的发展越来越成熟，随着一大批无人机企业的崛起，相关技术已经能够快速高效地获取城市大范围建筑景观丰富的纹理信息。

由于采集的目标建筑物各个面的倾斜遥感影像不是正视图，对于目标建筑物每个面的倾斜遥感影像，通过合适的算法，将该面的倾斜遥感影像转换为该面的正视纹理影像。

步骤S103、根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，获得目标建筑物的单体化模型。

获取目标建筑物各个面的正视纹理影像和目标建筑物的白模后，根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，即将目标建筑物各个面的正视纹理影像渲染于相应的目标建筑物的白模的面上，获得目标建筑物的单体化模型。

可以理解的是，步骤S101和步骤S102的执行顺序可以是先执行步骤S101、后执行步骤S102，也可以是先执行步骤S102、后执行步骤S101。通过步骤S101和步骤S102分别获取目标建筑物的白模和目标建筑物各个面的正视纹理影像后，执行步骤S103，实现三维建筑物模型的单体化。

本发明实施例通过将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的白模，将目标建筑物各个面的倾斜遥感影像转化为目标建筑物各个面的正视纹理影像，并将目标建筑物各个面的正视纹理影像渲染于目标建筑物的白模上，获得目标建筑物的单体化模型，通过将BIM数据的几何信息与遥感影像的纹理信息进行有机结合，一方面能快速、方便地实现三维建筑物模型的单体化，效率较高，另一方面能有效识别与区分三维GIS场景中的独立地物，能提高三维建筑物模型单体化的准确性。

基于上述实施例，步骤S101、根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模的具体步骤包括：步骤S1011、将目标建筑物的建筑信息模型重构为适用于地理信息系统的目标建筑物的三维模型。

具体地，由于建筑实体本身固有的BIM在工程建设施工阶段一般是通过诸如Revit等软件建模得到，格式为.rvt，一般无法直接应用到三维GIS平台中。因此，需要将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型。

可以通过三维建模渲染软件，将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型。

优选地，通过3D Studio Max(简称3d Max或3ds MAX)或Autodesk Maya(简称Maya)软件，将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型。

步骤S1012、将适用于地理信息系统的目标建筑物的三维模型进行轻量化，获取目标建筑物的白模。

由于建筑信息模型(BIM)是一个集大数据的大平台模型，其最终表现形式是可视化的多维度、多用途、多功能的计算机图形模型。所以BIM最终以维度、多用途、多功能的模型计算机图形的形式显示在设备上。因此，BIM占用的存储空间太大，少则几百兆，大至几吉，对计算机的图形处理能力是个严峻的考验，严重制约对模型的处理。

具体地，将目标建筑物的建筑信息模型将转换为目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型后，通过三维建模渲染软件将目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型轻量化，将轻量化后的目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型作为目标建筑物的白模。

优选地，通过3D Studio Max或Autodesk Maya软件，将目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型轻量化。

轻量化后的模型不包含模型中的非几何信息，仅保留了建筑物的结构和几何拓扑关系。轻量化后的模型信息会大量减少，所占用的空间也会大大减少，方便进行处理。

经3d Max或Maya轻量化后获得的目标建筑物的白模可保存为obj文件。

图2为本发明实施例获取目标建筑物的白模的方法的流程图。如图2所示，将目标建筑物的建筑信息模型的连接导入3D Studio Max后，保留标建筑物的建筑信息模型的轮廓顶点、法线等信息，并通过合适的焊接、剔除、桥接、封口等操作，重构出目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型；将目标建筑物的可应用于三维GIS平台的三维模型轻量化，生成轻量化OBJ模型，作为目标建筑物的白模。

基于上述实施例，步骤S102、将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物每个面的正视纹理影像的具体步骤包括：步骤S1021、对于目标建筑物每个面，将该面的倾斜遥感影像进行预处理。

具体地，对于目标建筑物每个面，采用基于双线性内插的仿射变换方法对该面的倾斜遥感影像进行辐射校正、视场调节等预处理操作。

仿射变换，又称仿射映射，是指在几何中，一个向量空间进行一次线性变换并接上一个平移，变换为另一个向量空间。

步骤S1022、检测预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点，确定角点中的该面的四边形轮廓顶点。

根据角点检测算法，获取预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点。

角点就是极值点，即在某方面属性特别突出的点。角点是图像很重要的特征，对图像图形的理解和分析有很重要的作用。

角点检测算法可归纳为3类：基于灰度图像的角点检测、基于二值图像的角点检测、基于轮廓曲线的角点检测。基于灰度图像的角点检测又可分为基于梯度、基于模板和基于模板梯度组合3类方法，其中基于模板的方法主要考虑像素领域点的灰度变化，即图像亮度的变化，将与邻点亮度对比足够大的点定义为角点。常见的基于模板的角点检测算法有Kitchen-Rosenfeld角点检测算法、Harris角点检测算法、KLT角点检测算法及SUSAN角点检测算法。

优选地，采用Shi-Tomasi角点检测算法获取预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点。

获取预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点后，由于建筑物的顶面和立面通常为矩形，矩形包括四个顶点，从获取的角点中确定四个角点作为该面的四边形轮廓顶点。

从获取的角点中确定四个角点作为该面的四边形轮廓顶点，实现对目标建筑的顶面和各立面的四边形轮廓顶点进行精确拾取，可以采用自动化方法，也可以采用人机交互半自动化的方式。

步骤S1023、根据透视变换方法，将该面的四边形轮廓顶点包围的倾斜遥感影像转化为该面的正视影像。

由于该面的四边形轮廓顶点包围的图形通常为不规则的四边形，而该面通常为矩形，获取该面的四边形轮廓顶点后，将预处理后的该面的倾斜遥感影像置于二维坐标系中，采用透视变换方法，根据该面的四边形轮廓顶点的原坐标计算该面的四边形轮廓顶点的新坐标，将新坐标作为该面的正视影像的轮廓顶点的坐标。

图3为本发明实施例正视影像的轮廓顶点的坐标的原理图。图3示出了根据该面的四边形轮廓顶点的原坐标，获取正视影像的轮廓顶点的坐标的基本原理。

根据该面的正视影像的轮廓顶点的坐标和该面的四边形轮廓顶点的原坐标，对该面的四边形轮廓顶点包围的倾斜遥感影像进行变换，将该面的四边形轮廓顶点包围的倾斜遥感影像转换为矩形的该面的正视影像。

透视变换(Perspective Transformation)是指利用透视中心、像点、目标点三点共线的条件，按透视旋转定律使承影面(透视面)绕迹线(透视轴)旋转某一角度，破坏原有的投影光线束，仍能保持承影面上投影几何图形不变的变换。

步骤S1024、根据目标建筑物的建筑信息模型中该面的几何信息，将该面的正视影像转换为该面的正视纹理影像。

根据透视变换方法获得的该面的正视影像的长宽比等几何信息可能与该面的实际几何信息不一致，根据目标建筑物的建筑信息模型中该面的几何信息，将该面的正视影像转换为该面的正视纹理影像，使该面的正视纹理影像的几何信息与该面的几何信息相匹配。

基于上述实施例，步骤S1022中确定角点中的该面的四边形轮廓顶点的具体步骤包括：将预处理后的该面的倾斜遥感影像置于二维坐标系中，获取各角点的坐标，将横坐标最大、横坐标最小、纵坐标最大和纵坐标最小的角点确定为该面的四边形轮廓顶点。

具体地，将预处理后的该面的倾斜遥感影像置于二维坐标系中，获取预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点后，获取各角点的坐标；根据各角点的坐标，确定横坐标最大、横坐标最小、纵坐标最大和纵坐标最小的角点，将横坐标最大、横坐标最小、纵坐标最大和纵坐标最小的角点确定为该面的四边形轮廓顶点。

基于上述实施例，步骤S1024、根据目标建筑物的建筑信息模型中该面的几何信息，将该面的正视影像转换为该面的正视纹理影像的具体步骤包括：根据目标建筑物的建筑信息模型中该面的几何信息，对该面的正视影像进行缩放和校准，获取该面的正视纹理影像。

具体地，由于根据透视变换方法获得的该面的正视影像的长宽比等几何信息可能与该面的实际几何信息不一致，根据目标建筑物的建筑信息模型中该面的几何信息，对该面的正视影像进行不均匀缩放变换和校准，使进行不均匀缩放变换和校准后的正视影像的几何信息与该面的几何信息相匹配，并将进行不均匀缩放变换和校准后的正视影像作为该面的正视纹理影像。

目标建筑物各个面的正视纹理影像构成面向单体化的建筑纹理面片。

基于上述实施例，步骤S103、根据目标建筑物每个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染的具体步骤包括：步骤S1031、对于目标建筑物每个面，根据碰撞检测算法获取该面对应的目标建筑物的白模的面，并获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码。

需要说明的是，本发明实施例中步骤S103根据目标建筑物每个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染基于OpenGL实现。

OpenGL(全写Open Graphics Library)是指定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口规格的专业的图形程序接口。它用于三维图像(二维的亦可)，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。

具体地，步骤S1031，对于目标建筑物每个面，鼠标选取该面对应的目标建筑物的白模的面时，根据碰撞检测算法确定该面对应的目标建筑物的白模的面，并获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码。该标识码是唯一的。

步骤S1032、根据标识码，确定该面对应的目标建筑物的白模的面的贴图掩码。

具体地，获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码后，根据该唯一的标识码，分配该面对应的目标建筑物的白模的面的贴图掩码。

步骤S1033、根据贴图掩码和该面的正视纹理影像，对该面对应的目标建筑物的白模的面进行渲染。

具体地，分配该面对应的目标建筑物的白模的面的贴图掩码后，根据该贴图掩码，将该面的正视纹理影像渲染于该面对应的目标建筑物的白模的面上。

基于上述实施例，步骤S1031中获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码之后还包括：根据标识码，确定该面对应的目标建筑物的白模的面的高亮掩码。

作为一个可选实施例，步骤S1031中获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码之后，根据该唯一的标识码，分配该面对应的目标建筑物的白模的面的高亮掩码。

相应地，步骤S1033中对该面对应的目标建筑物的白模的面进行渲染之后还包括：根据高亮掩码，对渲染后的该面对应的目标建筑物的白模的面进行高亮显示。

具体地，将该面的正视纹理影像渲染于该面对应的目标建筑物的白模的面上之后，根据高亮掩码，对渲染后的该面对应的目标建筑物的白模的面进行高亮处理，使该面对应的目标建筑物的白模的面高亮显示。

通过将目标建筑物的各个面对应的目标建筑物的白模的面高亮显示，实现将目标建筑物的单体化模型的高亮显示。

下面通过一个实施例说明对目标建筑物的白模进行渲染的方法。图4为本发明实施例对目标建筑物的白模进行渲染的方法的流程图。

需要说明的是，图4所示的根据目标建筑物每个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染的方法基于OSG实现。

OpenSceneGraph(简称OSG)使用OpenGL技术开发，是一套基于C++平台的应用程序接口(API)，它让程序员能够更加快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形程序。它作为中间件(middleware)为应用软件提供了各种高级渲染特性，IO，以及空间结构组织函数；而更低层次的OpenGL硬件抽象层(HAL)实现了底层硬件显示的驱动。

根据目标建筑物每个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，可以成为纹理映射，关键在于人机交互碰撞检测确定选取的面信息，对其进行唯一标识掩码标记，传递给OpenGL片元着色器，并辅助顶点着色器信息对选取面进行纹理映射。

初始化阶段需要向OSG场景中导入BIM重构后的白模，存储在CPU中，与此同时，CPU会将白模的顶点、法线、纹理坐标等信息存入OpengGL内置变量，例如将顶点存入gl_Vertex，法线存入gl_normal，纹理坐标存入gl_MultiTexCoord0。VertexShader顶点着色器中通过shader varying变量与FragmentShader片元着色器进行通信，向片元着色器传递白模的法线、顶点、纹理等信息，为对模型进行渲染绘制做准备。

如图4所示，通过鼠标选取该面对应的目标建筑物的白模的面时，鼠标的点击操作产生射线，称为鼠标射线。

通过人机交互进行鼠标射线交互选取后，依据碰撞检测算法，通过点积计算，在OSG场景中采用osgUtil::LineSegmentIntersector类求得鼠标射线与目标建筑物的白模的全部交点，并获得各交点处该交点所在的白模的面的法线。交点所在的白模的面，即鼠标射线与白模的相交面。

对于各交点处该交点所在的白模的面的法线，判断各交点所在的白模的面是否为鼠标选取的面，即是否为目标面。

若各交点所在的白模的面均不是目标面，则重新进行碰撞检测；若任一交点所在的白模的面是目标面，则对于所在的白模的面是目标面的各交点，将该交点所在的白模的面的法线进行归一化，并根据模型目标法线，求得最为接近的一个面，并返回该面的ID值。该面的ID值，即该面的标识码。

获取该面的ID值后，根据该面的ID值，分配贴图掩码和高亮掩码。将贴图掩码、高亮掩码、该面的正视纹理影像传递至片元着色器。

片元着色器根据贴图掩码、高亮掩码、该面的正视纹理影像以及白模的法线、顶点、纹理等信息，对该面进行图像绘制，实现将目标面的正视纹理影像渲染于目标面对应的白模的面上并高亮显示。

下面通过一个实施例说明本发明实施例三维建筑物模型的单体化方法。

图5为本发明实施例三维建筑物模型的单体化方法的流程图。三维建筑物模型的单体化方法的流程如图5所示。

目标建筑物的建筑信息模型可以通过两种方法获取，但不限于此。目标建筑物的建筑信息模型通常为RVT格式。

一种获取目标建筑物的建筑信息模型的方法包括：获取目标建筑物基于CAD的DWG格式的图纸，根据DWG格式的图纸进行BIM快速建模，并获取墙面、门、轴网等构件的信息。

另一种获取目标建筑物的建筑信息模型的方法包括：对于已有的目标建筑物(或景观)的建筑信息模型，剔除建筑或景观的内部细节，获得简化的BIM作为目标建筑物的建筑信息模型。

基于UAV获得遥感建筑纹理影像后，进行辐射校正、视场调节、交点检测，获得目标建筑物各个面的轮廓角点；对于目标建筑物各个面的轮廓角点，进行正视坐标计算，获取各个面的正视影像中轮廓角点的坐标，根据正视影像中轮廓角点的坐标，对轮廓角点包围的倾斜遥感影像进行透视变换，获得该面的正视影像；根据BIM中各个面的几何信息，对各个面的正视影像进行缩放变换和校准，获得各个面的正视纹理影像，即面向单体化应用的建筑纹理面片。

将目标建筑物的建筑信息模型通过重构，并经过转换，获得轻量OBJ模型，作为目标建筑物的白模。

目标建筑物的白模导入OpenGL时，通过模型矩阵转换为摄像机视口图像；摄像机视口图像通过投影矩阵转化为OpenGL屏幕模型，实现将目标建筑物的白模显示在屏幕上，便于进行人机交互。

根据OpenGL屏幕模型进行人机交互，将面向单体化应用的建筑纹理面片渲染于目标建筑物的白模上，获得UAV遥感协同BIM的单体化模型，实现对三维建筑物模型的单体化。

图6为本发明三维建筑物模型的单体化系统实施例的功能框图。基于上述实施例，如图6所示，一种三维建筑物模型的单体化系统包括：白模获取模块601，用于将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的白模；纹理获取模块602，用于分别将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像；纹理映射模块603，根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，获得目标建筑物的单体化模型。

本发明提供的三维建筑物模型的单体化系统用于执行本发明提供的三维建筑物模型的单体化方法，三维建筑物模型的单体化系统包括的各模块实现相应功能的具体方法和流程详见上述三维建筑物模型的单体化方法的实施例，此处不再赘述。

图7为本发明三维建筑物模型的单体化设备实施例的结构框图。基于上述实施例，如图7所示，三维建筑物模型的单体化设备包括：处理器(processor)701、存储器(memory)702和总线703；其中，处理器701和存储器702通过总线703完成相互间的通信；处理器701用于调用存储器702中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：三维建筑物模型的单体化方法；根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模的方法；将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像的方法；根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染的方法；检测预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点的方法；确定四边形轮廓顶点的方法；将倾斜遥感影像转化为正视影像的方法；根据目标建筑物的建筑信息模型的几何信息，将正视影像转换为正视纹理影像的方法；对渲染后的目标建筑物的白模的面进行高亮显示的方法。

本发明另一实施例公开一种计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：三维建筑物模型的单体化方法；根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模的方法；将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像的方法；根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染的方法；检测预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点的方法；确定四边形轮廓顶点的方法；将倾斜遥感影像转化为正视影像的方法；根据目标建筑物的建筑信息模型的几何信息，将正视影像转换为正视纹理影像的方法；对渲染后的目标建筑物的白模的面进行高亮显示的方法。

本发明另一实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：三维建筑物模型的单体化方法；根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模的方法；将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像的方法；根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染的方法；检测预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点的方法；确定四边形轮廓顶点的方法；将倾斜遥感影像转化为正视影像的方法；根据目标建筑物的建筑信息模型的几何信息，将正视影像转换为正视纹理影像的方法；对渲染后的目标建筑物的白模的面进行高亮显示的方法。

以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行上述各个实施例或者实施例的某些部分的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种三维建筑物模型的单体化方法，其特征在于，包括：

根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模；

分别将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像；所述目标建筑物每个面的倾斜遥感影像，是基于倾斜摄影技术得到的；

根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，获得目标建筑物的单体化模型；

所述根据目标建筑物的建筑信息模型获取目标建筑物的白模的具体步骤包括：

将目标建筑物的建筑信息模型重构为适用于地理信息系统的目标建筑物的三维模型；

将适用于地理信息系统的目标建筑物的三维模型进行轻量化，生成轻量化OBJ模型，获取目标建筑物的白模；

所述将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物每个面的正视纹理影像的具体步骤包括：

对于目标建筑物每个面，采用基于双线性内插的仿射变换方法对该面的倾斜遥感影像进行预处理操作；所述预处理操作包括辐射校正和视场调节；

检测预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点，确定所述角点中的该面的四边形轮廓顶点；

根据透视变换方法，将该面的四边形轮廓顶点包围的倾斜遥感影像转化为该面的正视影像；

根据目标建筑物的建筑信息模型中该面的几何信息，对该面的正视影像进行缩放变换和校准，将该面的正视影像转换为该面的正视纹理影像；

所述根据目标建筑物每个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染的具体步骤包括：

对于目标建筑物每个面，根据碰撞检测算法获取该面对应的目标建筑物的白模的面，并获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码；

根据标识码，确定该面对应的目标建筑物的白模的面的贴图掩码；

根据所述贴图掩码和该面的正视纹理影像，对该面对应的目标建筑物的白模的面进行渲染。

2.根据权利要求1所述的三维建筑物模型的单体化方法，其特征在于，所述获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码之后还包括：

根据标识码，确定该面对应的目标建筑物的白模的面的高亮掩码；

相应地，对该面对应的目标建筑物的白模的面进行渲染之后还包括：

根据所述高亮掩码，对渲染后的该面对应的目标建筑物的白模的面进行高亮显示。

3.根据权利要求1所述的三维建筑物模型的单体化方法，其特征在于，所述确定所述角点中的该面的四边形轮廓顶点的具体步骤包括：

将预处理后的该面的倾斜遥感影像置于二维坐标系中，获取各角点的坐标，将横坐标最大、横坐标最小、纵坐标最大和纵坐标最小的角点确定为该面的四边形轮廓顶点。

4.一种三维建筑物模型的单体化系统，其特征在于，包括：

白模获取模块，用于将目标建筑物的建筑信息模型转换为目标建筑物的白模；

纹理获取模块，用于分别将目标建筑物每个面的倾斜遥感影像进行处理，获取目标建筑物各个面的正视纹理影像；所述目标建筑物每个面的倾斜遥感影像，是基于倾斜摄影技术得到的；

纹理映射模块，用于根据目标建筑物各个面的正视纹理影像对目标建筑物的白模进行渲染，获得目标建筑物的单体化模型；

所述白模获取模块，具体用于将目标建筑物的建筑信息模型重构为适用于地理信息系统的目标建筑物的三维模型；将适用于地理信息系统的目标建筑物的三维模型进行轻量化，获取目标建筑物的白模；

所述纹理获取模块，具体用于对于目标建筑物每个面，将该面的倾斜遥感影像进行预处理；检测预处理后的该面的倾斜遥感影像中的角点，确定所述角点中的该面的四边形轮廓顶点；根据透视变换方法，将该面的四边形轮廓顶点包围的倾斜遥感影像转化为该面的正视影像；根据目标建筑物的建筑信息模型中该面的几何信息，对该面的正视影像进行缩放变换和校准，将该面的正视影像转换为该面的正视纹理影像；

所述纹理映射模块，具体用于对于目标建筑物每个面，根据碰撞检测算法获取该面对应的目标建筑物的白模的面，并获取该面对应的目标建筑物的白模的面的标识码；根据标识码，确定该面对应的目标建筑物的白模的面的贴图掩码；根据所述贴图掩码和该面的正视纹理影像，对该面对应的目标建筑物的白模的面进行渲染。

5.一种三维建筑物模型的单体化设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至3任一所述的方法。

6.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行如权利要求1至3任一所述的方法。