(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211018265.5 (22)申请日 2022.08.24 (71)申请人 武汉柏汇达科技有限公司 地址 430000 湖北省武汉市东湖新 技术开 发区高新大道以南、 外环线以东武汉 国家地球空间信息产业化基地 （新区） 一期A1幢17层1、 2号 （工位号:K2 6） （自 贸区武汉片区） (72)发明人 李伟松　钟继超　王小宝　钟伟平　 徐冉臻　周文澳　张玉霞　杨博栾　 (74)专利代理 机构 武汉天领众智专利代理事务 所(普通合伙) 42300 专利代理师 陈三九 (51)Int.Cl. G06T 19/00(2011.01)G06T 17/00(2006.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种实景三维城市开发显示系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种实景三维城市开发显示 系统及方法， 属于城建开发技术领域， 通过进行 多角度图像坐标关系优化， 组建多角度图像透视 模型并且依据不同位置拍摄的多角度图像中对 应点的图像坐标， 计算出不同角度的建筑及物体 在三维空间中所对应点的三维坐标， 再对图像进 行去噪处理， 并采用点云配准将不同图像分配到 统一坐标系中， 过滤掉图像中的冗杂信息， 基于 传统方式而言， 本申请在不同规模的点云数据下 收敛性能均强于传统方式， 通过进行多角度图像 坐标关系优化， 提高图像三维模型精准性， 再降 低图像三维模 型构建中数据的冗余度， 减少三维 模型构建过程中算法的复杂 度， 提高图像三维模 型构造效率和配准效率， 从而避免重复建设的问 题。 权利要求书2页 说明书9页 附图1页 CN 115359223 A 2022.11.18 CN 115359223 A 1.一种实景三维城市开发显示系统， 包括数据采集单元和三维模型构建单元， 其特征 在于： 所述数据采集单元 的输出端与三维模型构建单元 的输入端连接， 所述三维模型构建 单元包括预处理模块， 所述预处理模块的输出端与点云计算模块的输入端连接， 所述点云 计算模块的输出端与点云匹配模块的输入端连接， 所述点云匹配模块的输出端通过数据融 合模块与图像表面生成与构件模块的输入端连接， 所述图像表面生成与构件模块的输出端 与三维模型渲染模块的输入端连接 。 2.根据权利要求1所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述无人机组 模块利用多组无 人机进行巡航， 设定 巡航路径， 实现无 人机定轨飞行的目的； 所述图像获取模块包括高清摄 像头和Ki nect传感器； 图像获取模块， 将图像获取模块装载于无人机组模块上， 用于对城市实景进行拍摄， 并 且通过Kinect传感器收集图像中物体的图像信息与之对应的彩色图像。 3.根据权利要求2所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述图像获取 模块获取的图像信息包括人工 建筑及自然地理位置等 实体对象及空间参数信息， 记录并拍 摄城市建筑外型尺寸， 外 部颜色纹 理， 以及障碍物信息 。 4.根据权利要求3所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述预处理模 块用于对图像获取模块获取 的图像进行去 噪处理， 提高图像的利用率， 得到具有二位信息 的去噪图像。 5.根据权利要求4所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述点云计算 模块用于将去 噪后的图像进行点云计算， 利用图像中各个像素点的值表示图像信息， 通过 Kinect传感器到物体表面的距离表示， 得到世界坐标系与图像中像素坐标关系， 并且进行 多角度图像坐标关系优化。 6.根据权利要求5所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述点云匹配 模块用于对物体进行多角度拍摄出现的重复部分进行参数转换， 点云配准将拍摄时间、 拍 摄角度和拍摄环境 不同的图像分别至统一 坐标系中， 消除冗杂 信息。 7.根据权利要求6所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述数据融合 模块用于将点云配准后杂乱分布的图像信息进行 数据融合， 提高三维模型构建的精度。 8.根据权利要求7所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述图像表面 生成与构建模块用于建立物体的可视等值面， 对原始灰度数据 的处理采用体素级重建算 法， 对图像进行三维模型的构建。 9.根据权利要求8所述的一种实景三维城市开发显示系统， 其特征在于： 所述三维模型 渲染模块用于将获取的图像点云模型， 在OpenGl条件下对点云模型实施渲染， 完成图像三 维模型的构建， 并且进行显示； 所述OpenGl条件下对物体顶点进行平移或旋转操作， 对由顶点构成的物体能够在空间 任意变换； 所述OpenGl条件下经过光照表达物体的三维特征， 从物体的顶点进行光照， 将顶点到 光源的距离， 方向向量和视觉 向量带入该光照的光照模型中得到物体顶点的颜色， 将物体 顶点颜色用物体的视觉点以及光源三者间的空间位置关系表达， 得到实景三 维城建的三 维 模型。 10.根据权利要求1 ‑9任一项所述的一种实景三维城市开发显示系统 的方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115359223 A 2于， 包括以下步骤： S100、 将高清摄像头和Kinect传感器装载于无人机组模块上， 用于对城市实景进行拍 摄， 并且通过 Kinect传感器收集图像中物体的图像信息与之对应的彩色图像； S200、 对图像获取模块获取的图像进行去噪处 理； S300、 将去噪后的图像进行点云计算， 利用图像中各个像素点的值表示图像信息， 通过 Kinect传感器到物体表面的距离表示， 得到世界坐标系与图像中像素坐标关系； S400、 对物体进行多角度拍摄出现的重复部分进行参数转换， 点云配准将拍摄时间、 拍 摄角度和拍摄环境 不同的图像分别至统一 坐标系中， 消除冗杂 信息； S500、 将点云配准后杂乱分布的图像信息进行 数据融合； S600、 建立物体的可视等值面， 对原始灰度数据的处理采用体素级重建算法， 对图像进 行三维模型的构建； S700、 将获取的图像点云模型， 在Op enGl条件下对点云模型实施渲染， 完成图像三维模 型的构建， 并且进行显示。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115359223 A 3