基于无人机航拍的智慧城市CIM道路贴图方法与流程

基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图方法
技术领域
1.本发明属于图像处理技术领域，尤其涉及基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图方法。


背景技术：

2.城市信息模型是以建筑信息模型、地理信息系统、物联网等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史现状未来多维多尺度信息模型数据和城市感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机综合体。
3.cim基础平台是在城市基础地理信息的基础上，建立建筑物、基础设施等三维数字模型，表达和管理城市三维空间的基础平台，是城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操作平台，是智慧城市的基础性、关键性和实体性信息基础设施。
4.在当前的城市信息模型建立过程中，贴图主要通过人为制作或相机拍摄获取，然后进行贴图处理，因此存在贴图效率低的问题。


技术实现要素：

5.本发明实施例的目的在于提供基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图方法，旨在解决现有的城市信息模型中贴图效率低的问题，本发明通过对航拍得到的图片进行特征提取，从而调取与之匹配的图片进行贴图，提高贴图效率。
6.本发明实施例是这样实现的，基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图方法，所述方法包括：
7.获取城市数据，并构建城市信息基础模型，所述建城市信息基础模型至少包括道路模型以及道路中心线；
8.获取航拍数据，并建立贴图中心数据库，所述贴图中心数据库中包括不同类型道路的贴图以及每种贴图对应的标准实拍图像；
9.根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，得到贴图数据集，所述贴图数据集中包含了航拍数据对应的所有贴图；
10.对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，并为不同类别的道路模型赋予不同的贴图。
11.优选的，所述获取航拍数据，并建立贴图中心数据库的步骤，具体包括：
12.获取航拍数据，对航拍数据进行分类，得到多组道路图像集，每组所述道路图像集中包含多种相同道路的航拍数据；
13.对每一组道路图像集中航拍数据进行特征提取，生成道路特征数据；
14.根据道路特征数据生成道路虚拟贴图，并构建贴图中心数据库，所述道路虚拟贴图均存储于贴图中心数据库中。
15.优选的，所述根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，得到贴图数据集的步骤，具体包括：
16.读取航拍数据，并对航拍数据进行预处理，生成标准航拍图集；
17.对标准航拍图集进行特征提取，生成航拍道路特征；
18.根据航拍道路特征遍历贴图中心数据库，查询得到对应的贴图，保存查询得到的贴图，并生成贴图数据集。
19.优选的，所述对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，并为不同类别的道路模型赋予不同的贴图的步骤，具体包括：
20.根据预设的道路划分表，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类，得到分类道路模型；
21.为每一种分类道路模型进行特征标记，得到标记道路模型；
22.根据道路划分表以及贴图数据集为一种标记道路模型进行贴图作业。
23.优选的，所述对航拍数据进行预处理的步骤中，至少包括对航拍数据进行灰度处理以及画面矫正。
24.优选的，所述道路中心线设置在道路模型的中线所在的位置。
25.优选的，所述对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别的步骤之后，对不同类别的道路模型进行编号。
26.优选的，所述为不同类别的道路模型赋予不同的贴图的步骤之后，对城市信息基础模型进行重新渲染。
27.优选的，贴图后的城市信息基础模型中保留道路模型的中心线。
28.优选的，所述为每一种分类道路模型进行特征标记的步骤之后，为每一种类型的道路模型赋予不同的颜色。
29.本发明的另一目的在于提供基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图系统，所述系统包括：
30.建模模块，用于获取城市数据，并构建城市信息基础模型，所述建城市信息基础模型至少包括道路模型以及道路中心线；
31.贴图生成模块，用于获取航拍数据，并建立贴图中心数据库，所述贴图中心数据库中包括不同类型道路的贴图以及每种贴图对应的标准实拍图像；
32.数据查询模块，用于根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，得到贴图数据集，所述贴图数据集中包含了航拍数据对应的所有贴图；
33.模型贴图模块，用于对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，并为不同类别的道路模型赋予不同的贴图。
34.优选的，所述贴图生成模块包括：
35.数据分类单元，用于获取航拍数据，对航拍数据进行分类，得到多组道路图像集，每组所述道路图像集中包含多种相同道路的航拍数据；
36.特征提取单元，用于对每一组道路图像集中航拍数据进行特征提取，生成道路特征数据；
37.贴图生成单元，用于根据道路特征数据生成道路虚拟贴图，并构建贴图中心数据库，所述道路虚拟贴图均存储于贴图中心数据库中。
38.优选的，所述数据查询模块包括：
39.读取航拍数据，并对航拍数据进行预处理，生成标准航拍图集；
40.图集特征提取单元，用于对标准航拍图集进行特征提取，生成航拍道路特征；
41.贴图查询单元，用于根据航拍道路特征遍历贴图中心数据库，查询得到对应的贴图，保存查询得到的贴图，并生成贴图数据集。
42.优选的，所述模型贴图模块包括：
43.道路分类单元，用于根据预设的道路划分表，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类，得到分类道路模型；
44.特征标记单元，用于为每一种分类道路模型进行特征标记，得到标记道路模型；
45.贴图单元，用于根据道路划分表以及贴图数据集为一种标记道路模型进行贴图作业。
46.本发明实施例提供的基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图方法，通过航拍等手段进行真实图像采集，进而建立贴图数据库，对采集得到的真实图像进行特征提取，根据得到的图像特征从贴图数据库中调取对应的预设贴图，进而完成城市信息模型的构建，提高了贴图效率。
附图说明
47.图1为本发明实施例提供的基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图方法的流程图；
48.图2为本发明实施例提供的获取航拍数据，并建立贴图中心数据库的步骤的流程图；
49.图3为本发明实施例提供的根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，得到贴图数据集的步骤的流程图；
50.图4为本发明实施例提供的对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，并为不同类别的道路模型赋予不同的贴图的步骤的流程图；
51.图5为本发明实施例提供的基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图系统的架构图；
52.图6为本发明实施例提供的贴图生成模块的架构图；
53.图7为本发明实施例提供的数据查询模块的架构图；
54.图8为本发明实施例提供的模型贴图模块的架构图。
具体实施方式
55.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
56.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。
57.cim基础平台是在城市基础地理信息的基础上，建立建筑物、基础设施等三维数字模型，表达和管理城市三维空间的基础平台，是城市规划、建设、管理、运行工作的基础性操
作平台，是智慧城市的基础性、关键性和实体性信息基础设施。在当前的城市信息模型建立过程中，贴图主要通过人为制作或相机拍摄获取，然后进行贴图处理，因此存在贴图效率低的问题。
58.在本发明中，通过航拍等手段进行真实图像采集，进而建立贴图数据库，对采集得到的真实图像进行特征提取，根据得到的图像特征从贴图数据库中调取对应的预设贴图，进而完成城市信息模型的构建，提高了贴图效率。
59.如图1所示，为本发明实施例提供的基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图方法的流程图，所述方法包括：
60.s100，获取城市数据，并构建城市信息基础模型，所述建城市信息基础模型至少包括道路模型以及道路中心线。
61.在本步骤中，获取城市数据，从而进行城市信息基础模型的构建，城市信息基础模型至少包括道路模型以及道路中心线，还包括建筑物模型等，其中道路中心线位于道路模型的中线位置。
62.s200，获取航拍数据，并建立贴图中心数据库，所述贴图中心数据库中包括不同类型道路的贴图以及每种贴图对应的标准实拍图像。
63.在本步骤中，获取航拍数据，所述航拍数据可以采用航拍设备进行拍摄，所述航拍数据即为拍摄得到的单独图片或者视频，如果航拍数据为视频，则对视频进行解析，以将其转换为一系列的图片，根据航拍得到的图片生成虚拟的贴图，并构建贴图中心数据库，贴图中心数据库中包括不同类型道路的贴图以及每种贴图对应的标准实拍图像。
64.s300，根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，得到贴图数据集，所述贴图数据集中包含了航拍数据对应的所有贴图。
65.在本步骤中，根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，即将航拍数据与贴图中心数据库中的标准实拍图像进行比对，从而确定每种标准实拍图像对应的贴图，即得到贴图数据集，贴图数据集中包含了航拍数据对应的所有贴图。
66.s400，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，并为不同类别的道路模型赋予不同的贴图。
67.在本步骤中，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，通过对道路进行识别，对道路进行分级分类，例如划分道路为一级道路，二级道路，也可以根据需要划分混凝土道路、沥青道路以及其他道路，然后赋予不同类型道路以不同的贴图，利用贴图对道路进行视觉上的区分；所述对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别的步骤之后，对不同类别的道路模型进行编号；为不同类别的道路模型赋予不同的贴图的步骤之后，对城市信息基础模型进行重新渲染；贴图后的城市信息基础模型中保留道路模型的中心线。
68.如图2所示，作为本发明的一个优选实施例，所述获取航拍数据，并建立贴图中心数据库的步骤，具体包括：
69.s201，获取航拍数据，对航拍数据进行分类，得到多组道路图像集，每组所述道路图像集中包含多种相同道路的航拍数据。
70.在本步骤中，获取航拍数据，即对视频数据进行分解，以得到连续的图片，然后对航拍数据进行分类，即根据实拍道路的类别进行分类，从而获得多组道路图像集，每组所述道路图像集中包含多种相同道路的航拍数据。
71.s202，对每一组道路图像集中航拍数据进行特征提取，生成道路特征数据。
72.在本步骤中，对每一组道路图像集中航拍数据进行特征提取，即读取每一张图片，对其中的道路部分进行特征提取，包括对道路的颜色分布、道路划分以及宽度情况进行提取，生成道路特征数据。
73.s203，根据道路特征数据生成道路虚拟贴图，并构建贴图中心数据库，所述道路虚拟贴图均存储于贴图中心数据库中。
74.在本步骤中，根据道路特征数据生成道路虚拟贴图，道路虚拟贴图应该反应实拍道路的显著性特征，从而将生成的道路虚拟贴图存储于贴图中心数据库中。
75.如图3所示，作为本发明的一个优选实施例，所述根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，得到贴图数据集的步骤，具体包括：
76.s301，读取航拍数据，并对航拍数据进行预处理，生成标准航拍图集。
77.在本步骤中，读取航拍数据，并对航拍数据进行预处理，预处理即对航拍数据中的道路图片进行画面矫正，并对道路部分进行截取，得到多组道路图片，即得到标准航拍图集；对航拍数据进行预处理的步骤中，至少包括对航拍数据进行灰度处理以及画面矫正。
78.s302，对标准航拍图集进行特征提取，生成航拍道路特征。
79.在本步骤中，对标准航拍图集进行特征提取，同样的，读取每一张图片，对其中的道路部分进行特征提取，包括对道路的颜色分布、道路划分以及宽度情况进行提取，即得到航拍道路特征。
80.s303，根据航拍道路特征遍历贴图中心数据库，查询得到对应的贴图，保存查询得到的贴图，并生成贴图数据集。
81.在本步骤中，根据航拍道路特征遍历贴图中心数据库，通过遍历的方式，寻找对应的贴图，由于贴图与实拍图片之间是一一对应的，因此能够准确的查到得到正确的贴图，生成贴图数据集。
82.如图4所示，作为本发明的一个优选实施例，所述对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，并为不同类别的道路模型赋予不同的贴图的步骤，具体包括：
83.s401，根据预设的道路划分表，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类，得到分类道路模型。
84.在本步骤中，读取预设的道路划分表，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类，由于在城市规划中，已经对每一条道路进行分类，因此可以按照城市规划时形成的道路划分情况建立道路划分表，最终得到分类道路模型。
85.s402，为每一种分类道路模型进行特征标记，得到标记道路模型。
86.s403，根据道路划分表以及贴图数据集为一种标记道路模型进行贴图作业。
87.在本步骤中，为每一种分类道路模型进行特征标记，从而确定每一种标记道路对应的贴图，然后调取对应的贴图在标记道路模型中进行贴图作业；为每一种分类道路模型进行特征标记的步骤之后，为每一种类型的道路模型赋予不同的颜色。
88.如图5所示，为本发明提供的一种基于无人机航拍的智慧城市cim道路贴图系统，其特征在于，所述系统包括：
89.建模模块100，用于获取城市数据，并构建城市信息基础模型，所述建城市信息基础模型至少包括道路模型以及道路中心线。
90.在本系统中，建模模块100获取城市数据，从而进行城市信息基础模型的构建，城市信息基础模型至少包括道路模型以及道路中心线，还包括建筑物模型等，其中道路中心线位于道路模型的中线位置。
91.贴图生成模块200，用于获取航拍数据，并建立贴图中心数据库，所述贴图中心数据库中包括不同类型道路的贴图以及每种贴图对应的标准实拍图像。
92.在本系统中，贴图生成模块200获取航拍数据，所述航拍数据可以采用航拍设备进行拍摄，所述航拍数据即为拍摄得到的单独图片或者视频，如果航拍数据为视频，则对视频进行解析，以将其转换为一系列的图片，根据航拍得到的图片生成虚拟的贴图，并构建贴图中心数据库，贴图中心数据库中包括不同类型道路的贴图以及每种贴图对应的标准实拍图像。
93.数据查询模块300，用于根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，得到贴图数据集，所述贴图数据集中包含了航拍数据对应的所有贴图。
94.在本系统中，在本系统根据航拍数据对贴图中心数据库进行查询，即将航拍数据与贴图中心数据库中的标准实拍图像进行比对，从而确定每种标准实拍图像对应的贴图，即得到贴图数据集，贴图数据集中包含了航拍数据对应的所有贴图。
95.模型贴图模块400，用于对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，并为不同类别的道路模型赋予不同的贴图。
96.在本系统中，模型贴图模块400对城市信息基础模型中的道路模型进行分类识别，通过对道路进行识别，对道路进行分级分类，例如划分道路为一级道路，二级道路，也可以根据需要划分混凝土道路、沥青道路以及其他道路，然后赋予不同类型道路以不同的贴图，利用贴图对道路进行视觉上的区分。
97.如图6所示，作为本发明的一个优选实施例，所述贴图生成模块200包括：
98.数据分类单元201，用于获取航拍数据，对航拍数据进行分类，得到多组道路图像集，每组所述道路图像集中包含多种相同道路的航拍数据。
99.在本模块中，数据分类单元201获取航拍数据，即对视频数据进行分解，以得到连续的图片，然后对航拍数据进行分类，即根据实拍道路的类别进行分类，从而获得多组道路图像集，每组所述道路图像集中包含多种相同道路的航拍数据。
100.特征提取单元202，用于对每一组道路图像集中航拍数据进行特征提取，生成道路特征数据。
101.在本模块中，特征提取单元202对每一组道路图像集中航拍数据进行特征提取，即读取每一张图片，对其中的道路部分进行特征提取，包括对道路的颜色分布、道路划分以及宽度情况进行提取，生成道路特征数据。
102.贴图生成单元203，用于根据道路特征数据生成道路虚拟贴图，并构建贴图中心数据库，所述道路虚拟贴图均存储于贴图中心数据库中。
103.在本模块中，贴图生成单元203根据道路特征数据生成道路虚拟贴图，道路虚拟贴图应该反应实拍道路的显著性特征，从而将生成的道路虚拟贴图存储于贴图中心数据库中。
104.如图7所示，作为本发明的一个优选实施例，所述数据查询模块300包括：
105.数据读取单元301，用于读取航拍数据，并对航拍数据进行预处理，生成标准航拍
图集。
106.在本模块中，数据读取单元301读取航拍数据，并对航拍数据进行预处理，预处理即对航拍数据中的道路图片进行画面矫正，并对道路部分进行截取，得到多组道路图片，即得到标准航拍图集。
107.图集特征提取单元302，用于对标准航拍图集进行特征提取，生成航拍道路特征。
108.在本模块中，图集特征提取单元302对标准航拍图集进行特征提取，同样的，读取每一张图片，对其中的道路部分进行特征提取，包括对道路的颜色分布、道路划分以及宽度情况进行提取，即得到航拍道路特征。
109.贴图查询单元303，用于根据航拍道路特征遍历贴图中心数据库，查询得到对应的贴图，保存查询得到的贴图，并生成贴图数据集。
110.在本模块中，贴图查询单元303根据航拍道路特征遍历贴图中心数据库，通过遍历的方式，寻找对应的贴图，由于贴图与实拍图片之间是一一对应的，因此能够准确的查到得到正确的贴图，生成贴图数据集。
111.如图8所示，作为本发明的一个优选实施例，所述模型贴图模块400包括：
112.道路分类单元401，用于根据预设的道路划分表，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类，得到分类道路模型。
113.在本模块中，道路分类单元401读取预设的道路划分表，对城市信息基础模型中的道路模型进行分类，由于在城市规划中，已经对每一条道路进行分类，因此可以按照城市规划时形成的道路划分情况建立道路划分表，最终得到分类道路模型。
114.特征标记单元402，用于为每一种分类道路模型进行特征标记，得到标记道路模型。
115.贴图单元403，用于根据道路划分表以及贴图数据集为一种标记道路模型进行贴图作业。
116.在本模块中，为每一种分类道路模型进行特征标记，从而确定每一种标记道路对应的贴图，然后调取对应的贴图在标记道路模型中进行贴图作业；为每一种分类道路模型进行特征标记的步骤之后，为每一种类型的道路模型赋予不同的颜色。
117.应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
118.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器
(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
119.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
120.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
121.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。