全景叠加图斑渲染方法、地理国情监测方法及装置与流程

1.本发明涉及测绘技术以及图形渲染领域，尤其涉及一种全景叠加图斑渲染方法、地理国情监测方法及装置。


背景技术：

2.地理国情监测是综合利用全球卫星导航定位技术(gnss)、航空航天遥感技术(rs)、地理信息系统技术(gis)等现代测绘技术，综合已有数据，对敏感要素进行动态和定量化、空间化的监测分析，形成反映各种要素发展变化规律的相关结果。目前地理国情监测的影像来源是卫星照片，卫星照片是卫星搭载各种传感器获取的全面、真实且客观地反映地表特征的数据，这些数据通过专业的遥感技术处理，就成为了带有高精度地理坐标信息的卫星照片。
3.在使用卫星照片为基础的地理国情检测的过程中，限于卫星照片的分辨率，很多细节无法获取，并且由于卫星照片是俯视拍摄，缺少立体感，不能适用于精度要求较高的区域测绘。普通的低空航拍拼接的全景图片，可以实现更高分辨率的图片，并且可以提供很强的立体感。但是由于普通全景图没有精确的地理信息，无法与实际的gis图斑数据进行融合比对，无法做到对图像相关的地理信息的融合展示，比对分析。


技术实现要素：

4.本发明提供一种全景叠加图斑渲染方法、地理国情监测方法及装置，用以解决现有技术中使用卫星照片为基础的叠加图片缺少立体感且普通全景图不具备地理信息的缺陷，为地理国情监测提供了高清晰度，富有立体感，精确融合地理信息要素的展示方式。
5.本发明提供一种全景叠加图斑渲染方法，包括：
6.获取无人机拍摄的全景图片；
7.获取无人机拍摄点的地理信息以及无人机所在区域的图斑信息，所述图斑信息包括图斑的几何形状和图斑上每个点的地理坐标；
8.将所述图斑信息转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑信息；
9.将所述局部坐标系下的图斑信息与所述全景图片进行渲染，获得叠加图斑的全景图片渲染结果。
10.根据本发明提供的一种全景叠加图斑渲染方法，所述获取无人机拍摄的全景图片及拍摄点的地理坐标之前，包括：
11.设定所述无人机拍摄点以及设定无人机初始拍摄姿态为朝向同一方向，所述局部坐标系以东-天-北为坐标轴。
12.根据本发明提供的一种全景叠加图斑渲染方法，所述图斑信息包括标注信息。
13.根据本发明提供的一种全景叠加图斑渲染方法，所述局部坐标系下的图斑信息包括局部坐标系下图斑的几何形状和图斑上每个点的局部坐标。
14.根据本发明提供的一种全景叠加图斑渲染方法，所述将所述图斑数据转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑数据，包括：
15.将所述图斑数据中的图斑分割为多个三角面，将所述多个三角面转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑数据。
16.本发明还提供一种地理国情监测方法，包括：
17.获得同一拍摄点处无人机拍摄的当前全景图片和历史全景图片，并获得相邻拍摄点处无人机拍摄的相邻全景图片；
18.采用所述的全景叠加图斑渲染方法，生成叠加图斑的当前全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述历史全景图片获得叠加图斑的历史全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述相邻全景图片获得叠加图斑的相邻全景图片；
19.监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，并监测所述叠加图斑的当前全景图片和所述叠加图斑的相邻全景图片中相同图斑的变化，获得监测结果。
20.本发明还提供一种全景叠加图斑渲染装置，包括：
21.全景图片采集模块，用于获取无人机拍摄的全景图片及无人机拍摄点的地理信息；
22.图斑信息采集模块，用于获取无人机拍摄点所在区域的图斑信息，所述图斑信息包括图斑的几何形状和图斑上每个点的地理坐标；
23.转换模块，用于将所述图斑信息转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑信息；
24.渲染模块，将所述局部坐标系下的图斑信息与所述全景图片进行渲染，获得叠加图斑的全景图片的渲染效果。
25.根据本发明提供的一种全景叠加图斑渲染装置，还包括预处理模块，用于设定所述无人机拍摄点以及设定无人机初始拍摄姿态为朝向同一方向，所述局部坐标系以东-天-北为坐标轴。
26.本发明还提供一种地理国情监测装置，包括：
27.采集模块，用于获得同一拍摄点处无人机拍摄的当前全景图片和历史全景图片，并获得相邻拍摄点处无人机拍摄的相邻全景图片；
28.替换模块，用于采用所述全景叠加图斑渲染方法，生成叠加图斑的当前全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述历史全景图片获得叠加图斑的历史全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述相邻全景图片获得叠加图斑的相邻全景图片；
29.监测模块，用于监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，并监测所述叠加图斑的当前全景图片和所述叠加图斑的相邻全景图片中相同图斑的变化，获得监测结果。
30.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述全景叠加图斑渲染方法或所述地理国情监测方法的步骤。
31.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述全景叠加图斑渲染方法或所述地理国情监测方法的步骤。
32.本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述全景叠加图斑渲染方法或所述地理国情监测方法的步骤。
33.本发明提供的一种全景叠加图斑渲染方法、地理国情监测方法及装置，通过精确控制航拍位姿全景图和地理信息坐标的统一处理，对图像相关的地理信息进行融合展示，比对分析。地理国情监测提供了高清晰度，富有立体感，精确融合地理信息要素的展示方式。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明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。
35.图1是本发明实施例提供的全景叠加图斑渲染方法的流程示意图；
36.图2是本发明实施例提供的地理国情监测方法的流程示意图；
37.图3是本发明实施例提供的全景叠加图斑渲染装置的结构示意图；
38.图4是本发明实施例提供的理国情监测装置的结构示意图；
39.图5是本发明实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
40.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
41.在使用卫星照片为基础的地理国情检测的过程中，限于卫星照片的分辨率，很多细节无法获取，并且由于卫片是俯视拍摄，缺少立体感。普通的低空航拍拼接的全景图片，可以实现更高分辨率的图片，并且可以提供很强的立体感。但是由于普通全景图没有精确的地理信息，无法与实际的gis图斑数据进行融合比对，无法做到对图像相关的地理信息的融合展示，比对分析。
42.针对上述两种数据的优缺点，如图1所示，本发明实施例提供了一种全景叠加图斑渲染方法，包括：
43.步骤101、获取无人机拍摄的全景图片；
44.步骤102、获取无人机拍摄点地理信息和无人机拍摄点所在区域的图斑信息，所述图斑信息包括图斑的几何形状和图斑上每个点的地理坐标；
45.需要说明的是，所述图斑信息为gis图斑是shapefile文件格式可表示图形类型的一种，即polygon，一般是gis软件中标记出的一组经纬度坐标值。
46.步骤103、将所述图斑信息转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获
得局部坐标系下的图斑信息；
47.步骤104、将所述局部坐标系下的图斑信息与所述全景图片进行渲染，获得叠加图斑的全景图片。
48.需要说明的是，本发明能够结合近期的低空全景图片，叠加在gis软件中基于卫星图片标注图斑信息，查看对应图斑位置的水土，违建等的变化。
49.本发明实施例的全景叠加图斑渲染方法，通过建立无人机拍摄的全景图片与无人机拍摄点附近的图斑信息的联系，将图斑信息转换至无人机拍摄点的局部坐标系下，使得原本是平面呈现的图斑信息，在全景图片中有了立体表现形式。叠加图斑的全景图片兼具分辨率高和立体感强的优点，提供了一种融合地理信息的新的图像呈现形式。
50.与现有技术相比，本方法的成本较低，图片的分辨率更高，时效性更强。可以在可拖拽可交互，有一点立体感的全景中查看，可以在图斑附近的多个全景中查看图斑，能获得更有立体感的效果。而传统gis软件中的卫星图标只有俯瞰一个视角，缺乏立体感。
51.在本发明的至少一个实施例中，所述获取无人机拍摄的全景图片及拍摄点的地理坐标之前，包括：
52.设定所述无人机拍摄点以及设定无人机拍摄姿态为朝向正北方向。
53.本发明实施例的全景叠加图斑渲染方法，可获取无人机拍摄点的地理信息，所述地理信息包括经纬度和高度，通过设定无人机初始拍摄姿态为朝向同一方向。这样做因为全景图拼接后的初始朝向是以第一张拍摄的平面图片为准，无人机初始拍摄姿势统一的话，最终拼接的全景图的初始朝向也会统一。
54.优选的，设定无人机初始拍摄姿态为朝向正北方向，处理起来比较方便。
55.需要说明的是，获取全景图片之前，需根据实际情况对拍摄区域进行分片，制定拍摄计划，确定每张全景图片拍摄点的经纬度及高度。根据拍摄计划，使用无人机相关拍摄软件，自动将无人机定位至相关拍摄点位置，并总是以正北方向为第一张拍照姿态进行拍摄，保证生成的全景图的初始朝向在地理上一致且朝向正北方向。然后将无人机拍摄的航拍图，在微景平台进行全景拼接、分级、切分和部署，最终获得便于web端展示的全景图片。
56.需要说明的是，所述微景平台提供的功能，可以是全景拼接：hugin，全景分级切分：krpano。
57.在本发明的至少一个实施例中，所述局部坐标系以东-天-北为坐标轴。
58.需要说明的是，以全景图片拍摄点为原点，东-天-北为坐标轴的局部坐标系。这样设计能使三维场景的坐标轴与实际一致，处理方便，不需要进行额外的转换。
59.需要说明的是，所述无人机拍摄点所在区域以拍摄点地理坐标为圆心以r为半径的圆形区域，r优选为300米。
60.在本发明的至少一个实施例中，所述图斑信息包括标注信息。
61.需要说明的是，所述标注信息一般为人工添加或者通过聚类方式产生，标注信息为图斑根据实际的业务需求添加的属性，用以标记日期，所属行政区，标注区域面积，土地类型等。在本实施例中标注信息通常包括以下领域：
62.1、村级工业园改造
63.图斑标记了厂房位置，定期采集匹配，可以跟进拆除情况。
64.2、土地变更调查
65.自然资源每年做农业用地，工业用地，森林覆盖率等调查，都是靠图斑来记录的。
66.3、执法
67.查看是否存在违建。
68.4、有害物种入侵检测
69.5、矿产资源，地质监测
70.查看有没有特殊地势地貌，可能会产生风险，或者采集问题。
71.在本发明的至少一个实施例中，所述局部坐标系下的图斑信息包括局部坐标系下图斑的几何形状和图斑上每个点的局部坐标。
72.需要说明的是，局部坐标系下图斑的几何形状是依据全景图片生成的具有立体感的图形。
73.在本发明的至少一个实施例中，所述将所述图斑数据转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑数据，包括：
74.将所述图斑数据中的图斑分割为多个三角面，将所述多个三角面转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑数据。
75.需要说明的是，上述坐标转换过程采用使用的是wgs84转传高斯-克鲁格投影，本发明实施例中首先进行全景渲染，然后将图斑绘制在全景上。因为全景点和图斑的位置信息均是由同一经纬高坐标系转换为局部坐标系，所以其相对位置不变。所以图斑可以在全景上正确的反应实际情况。
76.本发明实施例中还提供一种地理国情监测方法，包括：
77.步骤201、获得同一拍摄点处无人机拍摄的当前全景图片和历史全景图片，并获得相邻拍摄点处无人机拍摄的相邻全景图片；
78.步骤202、采用所述的全景叠加图斑渲染方法，生成叠加图斑的当前全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述历史全景图片获得叠加图斑的历史全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述相邻全景图片获得叠加图斑的相邻全景图片；
79.步骤203、监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，并监测所述叠加图斑的当前全景图片和所述叠加图斑的相邻全景图片中相同图斑的变化，获得监测结果。
80.本发明实施例中提供的地理国情监测方法，通过监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，可以监测图斑对应区域内的建筑物或地貌的变化，为地理国情监测工作带来了极大的便利度和精确性。
81.下面结合图3对本发明提供的全景叠加图斑渲染装置进行描述，下文描述的全景叠加图斑渲染装置与上文描述的全景叠加图斑渲染方法可相互对应参照。
82.本发明实施例中还提供一种全景叠加图斑渲染装置，包括：
83.全景图片采集模块301，用于获取无人机拍摄的全景图片及无人机拍摄点的地理信息；
84.图斑信息采集模块302，用于获取无人机拍摄点所在区域的图斑信息，所述图斑信息包括图斑的几何形状和图斑上每个点的地理坐标；
85.转换模块303，用于将所述图斑信息转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐
标系中，获得局部坐标系下的图斑信息；
86.渲染模块304，将所述局部坐标系下的图斑信息与所述全景图片进行渲染，获得叠加图斑的全景图片的渲染效果。
87.本发明实施例的全景叠加图斑渲染装置，通过建立无人机拍摄的全景图片与无人机拍摄点附近的图斑信息的联系，将图斑信息转换至无人机拍摄点的局部坐标系下，使得原本是平面呈现的图斑信息，在全景图片中有了立体表现形式。叠加图斑的全景图片兼具分辨率高和立体感强的优点，提供了一种融合地理信息的新的图像呈现形式。
88.在本发明的至少一个实施例中，还包括预处理模块305，用于设定所述无人机拍摄点以及设定无人机拍摄姿态为朝向同一方向，优选为正北方向。
89.在本发明的至少一个实施例中，所述局部坐标系以东-天-北为坐标轴。
90.在本发明的至少一个实施例中，所述图斑信息包括标注信息。
91.下面结合图4，对本发明提供的地理国情监测装置进行描述，下文描述的地理国情监测装置与上文描述的地理国情监测方法可相互对应参照。
92.本发明实施例中还提供一种地理国情监测装置，包括：
93.采集模块401，用于获得同一拍摄点处无人机拍摄的当前全景图片和历史全景图片，并获得相邻拍摄点处无人机拍摄的相邻全景图片；
94.替换模块402，用于采用上述实施例中任一项全景叠加图斑渲染方法，生成叠加图斑的当前全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述历史全景图片获得叠加图斑的历史全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述相邻全景图片获得叠加图斑的相邻全景图片；
95.监测模块403，用于监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，并监测所述叠加图斑的当前全景图片和所述叠加图斑的相邻全景图片中相同图斑的变化，获得监测结果。
96.本发明实施例中提供的地理国情监测装置，通过监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，可以监测图斑对应区域内的建筑物或地貌的变化，为地理国情监测工作带来了极大的便利度和精确性。
97.图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communications interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行所述全景叠加图斑渲染方法或所述地理国情监测方法。
98.所述全景叠加图斑渲染方法，包括如下步骤：
99.获取无人机拍摄的全景图片；
100.获取无人机拍摄点的地理信息以及无人机所在区域的图斑信息，所述图斑信息包括图斑的几何形状和图斑上每个点的地理坐标；
101.将所述图斑信息转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑信息；
102.将所述局部坐标系下的图斑信息与所述全景图片进行渲染，获得叠加图斑的全景图片渲染结果。
103.所以地理国情监测方法，包括如下步骤：
104.获得同一拍摄点处无人机拍摄的当前全景图片和历史全景图片，并获得相邻拍摄点处无人机拍摄的相邻全景图片；
105.采用所述的全景叠加图斑渲染方法，生成叠加图斑的当前全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述历史全景图片获得叠加图斑的历史全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述相邻全景图片获得叠加图斑的相邻全景图片；
106.监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，并监测所述叠加图斑的当前全景图片和所述叠加图斑的相邻全景图片中相同图斑的变化，获得监测结果。
107.此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
108.另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的全景叠加图斑渲染方法或地理国情监测方法。
109.所述全景叠加图斑渲染方法，包括如下步骤：
110.获取无人机拍摄的全景图片；
111.获取无人机拍摄点的地理信息以及无人机所在区域的图斑信息，所述图斑信息包括图斑的几何形状和图斑上每个点的地理坐标；
112.将所述图斑信息转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑信息；
113.将所述局部坐标系下的图斑信息与所述全景图片进行渲染，获得叠加图斑的全景图片渲染结果。
114.所以地理国情监测方法，包括如下步骤：
115.获得同一拍摄点处无人机拍摄的当前全景图片和历史全景图片，并获得相邻拍摄点处无人机拍摄的相邻全景图片；
116.采用所述的全景叠加图斑渲染方法，生成叠加图斑的当前全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述历史全景图片获得叠加图斑的历史全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述相邻全景图片获得叠加图斑的相邻全景图片；
117.监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，并监测所述叠加图斑的当前全景图片和所述叠加图斑的相邻全景图片中相同图斑的变化，获得监测结果。
118.又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的全景叠加图斑渲染方法或地理国情监测方法。
119.所述全景叠加图斑渲染方法，包括如下步骤：
120.获取无人机拍摄的全景图片；
121.获取无人机拍摄点的地理信息以及无人机所在区域的图斑信息，所述图斑信息包括图斑的几何形状和图斑上每个点的地理坐标；
122.将所述图斑信息转换至以所述无人机拍摄点为原点的局部坐标系中，获得局部坐标系下的图斑信息；
123.将所述局部坐标系下的图斑信息与所述全景图片进行渲染，获得叠加图斑的全景图片渲染结果。
124.所以地理国情监测方法，包括如下步骤：
125.获得同一拍摄点处无人机拍摄的当前全景图片和历史全景图片，并获得相邻拍摄点处无人机拍摄的相邻全景图片；
126.采用所述的全景叠加图斑渲染方法，生成叠加图斑的当前全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述历史全景图片获得叠加图斑的历史全景图片，将所述叠加图斑的当前全景图片中的当前全景图片替换为所述相邻全景图片获得叠加图斑的相邻全景图片；
127.监测所述叠加图斑的当前全景图片和叠加图斑的历史全景图片中图斑区域的变化，并监测所述叠加图斑的当前全景图片和所述叠加图斑的相邻全景图片中相同图斑的变化，获得监测结果。
128.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述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。
129.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)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
130.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。