基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，通過對(duì)影像的處理、不同時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM配準(zhǔn)、高程變化的檢測(cè)、以及違章建筑的確認(rèn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中基于光譜特征或紋理特征忽視建筑高程變化的問題，使得基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法以三維影像的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精度高，不受陰影、天氣等環(huán)境因素影響不易發(fā)生誤判。
【專利說明】
基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及無人機(jī)航拍影像及高分辨率衛(wèi)星遙感影像判讀技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一 種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)城市化、工業(yè)化和信息的進(jìn)一步推進(jìn)，建設(shè)用地開發(fā)利用的程度越來越 大，違法占用土地、違規(guī)建筑的現(xiàn)象十分普遍，嚴(yán)重影響土地的合理有效利用及城市的可持 續(xù)發(fā)展，給城市管理帶來很大阻礙。實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確掌握城鎮(zhèn)建設(shè)用地，并利用現(xiàn)狀及建筑 物變更狀況，快速發(fā)現(xiàn)違章建筑并及時(shí)制止違法建設(shè)行為，是加強(qiáng)城市規(guī)劃和土地資源動(dòng) 態(tài)管理、確保土地利用總體規(guī)劃和城市總體規(guī)劃順利實(shí)施的必要前提條件。
[0003] 無人機(jī)航拍監(jiān)測(cè)以其靈活方便、操控簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)成為普查監(jiān)測(cè)違章建筑的一種新 手段。無人機(jī)具有設(shè)備廉價(jià)、易操控的特點(diǎn)，且其資質(zhì)獲取易、飛行高度低、法律風(fēng)險(xiǎn)低、一 線人員接受程度高。與傳統(tǒng)衛(wèi)星遙感和航空遙感相比，無人機(jī)航拍具有短周期、高時(shí)效、高 分辨率、低成本、低損耗、低風(fēng)險(xiǎn)、客觀準(zhǔn)確、及可重復(fù)等諸多優(yōu)勢(shì)，能夠快速獲取國(guó)土、資 源、環(huán)境等空間要素，其應(yīng)用領(lǐng)域也從早期的軍事應(yīng)用逐漸擴(kuò)大到城市監(jiān)測(cè)、大地測(cè)量、災(zāi) 害監(jiān)測(cè)、氣象監(jiān)測(cè)、資源調(diào)查等民用領(lǐng)域。利用無人機(jī)航攝遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)可以快速獲取生動(dòng) 直觀、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的高清晰地表影像數(shù)據(jù)，通過后期加工處理和數(shù)據(jù)利用，可生成數(shù)字表面模 型（DSM，Digital Surface Model)、數(shù)字高程模型（DEM，Digital Elevation Model)、數(shù)字 正射影像圖（D0M，Digital Orthophoto Map)、三維虛擬景觀模型、三維地表模型等多種數(shù) 據(jù)產(chǎn)品，為解決城市發(fā)展過程中面臨的違章建筑監(jiān)測(cè)與查巡難題提供了一種良好的工具和 全新的技術(shù)手段，使城市違章建筑監(jiān)測(cè)與查巡變得更加快速、低成本，讓城市管理工作更加 科學(xué)、高效、快捷。無人機(jī)影像相比衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，空間信息的內(nèi)容更豐富，細(xì)節(jié)表現(xiàn)力 更強(qiáng)，地物幾何結(jié)構(gòu)和紋理信息更加清晰多樣，因此，無人機(jī)影像數(shù)據(jù)應(yīng)用范圍更廣，成果 的準(zhǔn)確性更高。
[0004] 借助高分辨率無人機(jī)影像，從不同時(shí)間獲取的無人機(jī)航拍影像中通過一定的算法 自動(dòng)檢測(cè)并獲取變化圖斑，再結(jié)合外業(yè)核查變化圖斑情況，能夠有效實(shí)現(xiàn)國(guó)土部門違法違 章建筑監(jiān)測(cè)的智能化，快速、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)違章建筑情況，有利于國(guó)土和城市規(guī)劃建設(shè)部 門迅速做出決策，及時(shí)遏制違法使用土地行為的發(fā)生，極大提高土地違法監(jiān)察工作的效率， 從而更好更快地為政府部門監(jiān)測(cè)和查處違章建筑提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)。同時(shí)，這種方 式用時(shí)短、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)、成本低，還能夠?yàn)橥恋貓?zhí)法部門提供實(shí)時(shí)客觀的定量依據(jù)。
[0005] 目前已有許多學(xué)者提出了多種利用無人機(jī)航拍影像/衛(wèi)星影像進(jìn)行建筑物自動(dòng)變 化檢測(cè)的方法，這些方法可以分為監(jiān)督法和非監(jiān)督法兩大類。監(jiān)督法是指根據(jù)地面真實(shí)數(shù) 據(jù)來獲取變化區(qū)域的訓(xùn)練樣本，然后從衛(wèi)星影像中自動(dòng)分類出變化區(qū)域;非監(jiān)督法是指直 接對(duì)不同時(shí)相的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，找出相對(duì)于上一個(gè)時(shí)相變化了的區(qū)域。相對(duì)于監(jiān) 督法，非監(jiān)督法不需要地面的真實(shí)信息，易于操作，因此被廣泛采用。
[0006] 但是，不管是監(jiān)督法還是非監(jiān)督法，它們進(jìn)行變化檢測(cè)所采用的特征主要是地物 光譜特征和影像紋理特征。自然界中任何地物都具有其自身的電磁輻射規(guī)律，如具有反射， 吸收外來的紫外線、可見光、紅外線和微波的某些波段的特性;它們又都具有發(fā)射某些紅外 線、微波的特性;少數(shù)地物還具有透射電磁波的特性，這種特性稱為地物的光譜特征。不同 的地物類型有著不同的光譜特征，單同一區(qū)域的地物發(fā)生變換時(shí)，其對(duì)應(yīng)的光譜特征也會(huì) 產(chǎn)生變化。通過分析這些光譜特征的變化情況，就可以檢測(cè)出哪些地方發(fā)生了變化，是否可 能有違章建筑存在。基于光譜特征的變化檢測(cè)一般包括地物光譜特征采集、光譜校正。絕大 多數(shù)光譜影像的空間分辨率不高，因此基于光譜特征不能檢測(cè)出較小的變化區(qū)域。且光譜 特征易受外界的影響，如季節(jié)的變化、天氣的變化、植被狀況變化等等，容易產(chǎn)生"偽變化信 息"。紋理特征是指圖像灰度在空間上的重復(fù)性變化或圖像中反復(fù)出現(xiàn)的局部模式及其排 列規(guī)則。不同的地物，紋理特征也不一樣。隨著遙感影像空間分辨率的提高，影像中包含的 紋理信息也更加豐富。通過對(duì)比紋理的變化，即可分析出影像中的變化區(qū)域，從而找出疑似 違章建筑物?；诩y理特征的變化檢測(cè)需要經(jīng)過紋理特征提取、傅里葉變換、主成分分析、 閥值分割等一系列步驟，過程十分繁瑣。且紋理特征易受陰影、光照等外界環(huán)境的干擾，造 成"偽變化信息"。不管是光譜特征還是紋理特征，均是直接從二維平面影像中提取出來的 二維空間特征。
[0007] 因此，現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)的基于光譜特征或紋理特征的遙感影像違章建筑監(jiān)測(cè)方法 都忽視了違章建筑在高程上的變化。目前基于無人機(jī)航拍影像或衛(wèi)星遙感影像的違章建筑 自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法均不能取得較為理想的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng) 監(jiān)測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中基于光譜特征或紋理特征忽視建筑高程變化的 問題，使得基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法以三維影像的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精 度高，不受陰影、天氣等環(huán)境因素影響不易發(fā)生誤判。
[0009] 于是，本發(fā)明提供了一種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，包括： 根據(jù)影像生成數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M，并剔除數(shù)字表面模型DSM和數(shù) 字正攝影像圖D0M中的植被區(qū)域，保留建筑區(qū)域； 將數(shù)字正攝影像圖D0M映射到相同時(shí)相下的數(shù)字表面模型DSM上，形成帶紋理的數(shù)字表 面模型DSM，并構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度； 將不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM的分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一； 對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)，之后再對(duì)其進(jìn)行像素級(jí)精 配準(zhǔn)，得到精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM; 將所述精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM坐標(biāo)歸一到同一參考系下，并對(duì)不同時(shí)相下的 兩幅數(shù)字表面模型DSM的高程值進(jìn)行逐像素對(duì)比，計(jì)算不同時(shí)相相同位置上的高程差值， 其中，紀(jì)表示第一時(shí)相DSM的第i個(gè)像素上的高程值，IJ表示配準(zhǔn)后第二時(shí)相DSM的第i 個(gè)像素上的高程值，i表示像素序列編號(hào)。
[0010] 當(dāng)高程差值&的絕對(duì)值大于預(yù)置的閾值@時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后兩個(gè)時(shí) 相間具有顯著的變化;當(dāng)高程差值的絕對(duì)值小于預(yù)置的閾值^^時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上 前后兩個(gè)時(shí)相間具有無變化，閥值和cr|可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量，當(dāng):時(shí)，則認(rèn)為 該點(diǎn)的高程變化不顯著； 逐像素點(diǎn)的高程值比對(duì)完成后，在第二時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上標(biāo)注出高程有顯著 變化的點(diǎn)以及有變化但不顯著的點(diǎn)，再對(duì)這兩類變化區(qū)域進(jìn)行聚類，聚類完成后，計(jì)算每個(gè) 聚類區(qū)域的面積，當(dāng)S大于預(yù)置的閥值巧時(shí)，則將該區(qū)域標(biāo)記為疑似違章建筑區(qū)域，其中閥 值％可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量； 將所述標(biāo)記的疑似違章建筑區(qū)域疊加到第二時(shí)相的數(shù)字正攝影像圖DOM中進(jìn)行顯示， 通過人工識(shí)圖進(jìn)行快速確認(rèn)疑似建筑物是否為違章建筑，對(duì)于確認(rèn)為違章建筑的區(qū)域進(jìn)行 圖斑標(biāo)注。
[0011] 其中，所述構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度，包括： 多分辨率紋理映射，對(duì)大數(shù)據(jù)量的紋理影像基于四叉樹進(jìn)行分塊管理，每個(gè)分塊節(jié)點(diǎn) 采用相同尺寸的紋理圖像進(jìn)行表達(dá)，不同細(xì)節(jié)層次的節(jié)點(diǎn)采用不同的分辨率的紋理圖像； 進(jìn)行地形的分頁(yè)層次模型構(gòu)建，以細(xì)節(jié)層次獲得高效率的渲染計(jì)算，以分頁(yè)層次緩解 渲染和內(nèi)存的壓力，構(gòu)建地形的多分辨率金字塔模型； 對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度，包括： 對(duì)過期場(chǎng)景數(shù)據(jù)的刪除； 對(duì)新數(shù)據(jù)加載請(qǐng)求的獲取，請(qǐng)求加載的數(shù)據(jù)分為兩種，一種為已更新的數(shù)據(jù)，一種為在 數(shù)據(jù)場(chǎng)景中曾使用過的場(chǎng)景數(shù)據(jù)； 對(duì)加載的新數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，以提高顯示或者機(jī)載效率； 合并新加載的數(shù)據(jù)至場(chǎng)景樹中，此時(shí)通過創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)列表，將加載的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)讀 取并存儲(chǔ)，然后通過循環(huán)仿真獲取數(shù)據(jù)列表中數(shù)據(jù)并將新的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)予以合并。
[0012] 其中，所述將不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM的分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一，包括： 以不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM中最大分辨率尺度為統(tǒng)一尺度，將小于該分辨率尺度 的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行降采樣，以便使分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一。
[0013] 其中，所述降采樣包括最近鄰法、重采樣算法和三次卷積法。
[0014] 其中，所述對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)，包括： 手工點(diǎn)選獲取不少于4組同名點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)，以前一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM為參考， 對(duì)第二個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行平移，為了準(zhǔn)確地選取同名點(diǎn)，分別將兩個(gè)時(shí)相的數(shù) 字正攝影像圖D0M映射到對(duì)應(yīng)的數(shù)字正攝影像圖DSM上，從而得到生成帶RGB信息的數(shù)字表 面模型DSM，先在前一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上手工選取一個(gè)特征角點(diǎn)，再在后一個(gè)時(shí) 相的數(shù)字表面模型DSM上手工選取出對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)對(duì)選取完成后，再選取下一個(gè)點(diǎn) 對(duì)，選取完多個(gè)點(diǎn)對(duì)后，可以按照公式(2)計(jì)算出后一個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM相對(duì)于前一 個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM的平移量：
然后對(duì)第二個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM所有的坐標(biāo)進(jìn)行平移，得到與第一個(gè)時(shí)相數(shù)字表 面模型DSM配準(zhǔn)后的第二個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM:
其中，n代表同名點(diǎn)對(duì)數(shù)，.蠢象代表北方向坐標(biāo)修正量，AS1表示東方向坐標(biāo)修正量， 以7表示高程修正量。Mf, 分別表示第二個(gè)時(shí)相DSM的第i個(gè)像素經(jīng)過修正后的北、 東、高程坐標(biāo)。
[0015]其中，所述對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)，包括： 手工點(diǎn)選獲取不少于4組同名點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)，以前一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM為參考， 對(duì)第二個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，分別將兩個(gè)時(shí)相的數(shù)字正攝影像圖D0M 映射到對(duì)應(yīng)的數(shù)字表面模型DSM上，得到生成帶RGB信息的數(shù)字表面模型DSM，先在前一個(gè)時(shí) 相的數(shù)字表面模型DSM上手工選取一個(gè)特征角點(diǎn)，再在后一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上手 工選取出對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)對(duì)選取完成后，再選取下一個(gè)點(diǎn)對(duì)，選取至少三個(gè)點(diǎn)對(duì)后， 可以按照公式(3)、（4)計(jì)算出后一個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM相對(duì)于前一個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模 型DSM的平移量和旋轉(zhuǎn)矩陣：
得到：
其中，n代表同名點(diǎn)對(duì)數(shù)，惠象代表北方向坐標(biāo)修正量，:趙表示東方向坐標(biāo)修正量，減 表示高程修正量。Aig2，; 分別表示第二個(gè)時(shí)相DSM的第i個(gè)像素經(jīng)過修正后的北、東、 高程坐標(biāo)。「/^表示第一個(gè)時(shí)相DSM中同名點(diǎn)北東方向地理坐標(biāo)向量，表示第二個(gè)時(shí)相 DSM中同名點(diǎn)北東方向地理坐標(biāo)向量，馬^表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的二 維旋轉(zhuǎn)矩陣，表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的二維平移矩陣。& 3表示第 二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的三維旋轉(zhuǎn)矩陣，表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相 DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的三維平移矩陣。
[0016] 其中，所述對(duì)帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行像素級(jí)精配準(zhǔn)，包括： 其中一個(gè)DSM在一個(gè)設(shè)定的三維窗口范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，其中前兩維單位為像素，最后一 維，及高度方向上的移動(dòng)單位為像元地面分辨率，在每一次移動(dòng)中，計(jì)算他們之間的均方誤 差，將具有最小均方誤差的三維平移量作為精配準(zhǔn)參數(shù)，對(duì)于每個(gè)像素的誤差在相應(yīng)的平 移量￡議:_?: :_^_ 氧_|-麗f迗:2__|，其誤差計(jì)算為：
其中i表示第二時(shí)相DSM向第一時(shí)相DSM精配準(zhǔn)時(shí)像素坐標(biāo)橫向上的平移量，i表示像素 坐標(biāo)縱向上的平移量4表示高程上的平移量，GSD為像元地面分辨率，表示第 一時(shí)相DSM中第x行第y列像素對(duì)應(yīng)的高程值，乂I表示第二時(shí)相DSM中第x行第y列像 素對(duì)應(yīng)的高程值。;表示累加，上幻為第二時(shí)相DSM向第一時(shí)相DSM進(jìn)行精配準(zhǔn) 時(shí)的均方根誤差。
[0017] 考慮到其可能涉及到變化的部分，我們提供一個(gè)粗差檢測(cè)閾值，其中 為當(dāng)前平移結(jié)果計(jì)算出來的標(biāo)準(zhǔn)差，為：
其中觸_為總像素個(gè)數(shù)，因此我們將帶粗差檢查的的均方誤差表示計(jì)算I?胃冥⑥： _轉(zhuǎn)_?麟' :云:為辯緣南祕(mì)晨〇) 及計(jì)算在剔除當(dāng)前誤差大于粗差檢測(cè)閾值T之后所有像素的均方誤差，最后精匹配之 后的平移量計(jì)算為：
(3) 將此平移量在粗配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上利用公式(3)，即可得出精配準(zhǔn)的數(shù)字表面模型DSM，其 中，min表示最小化函數(shù)。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括： 生成單元，用于影像生成數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M; 剔除單元，將生成單元生成的數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M剔除數(shù)字表面模 型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M中的植被區(qū)域，保留建筑區(qū)域； 映射構(gòu)建單元，將數(shù)字正攝影像圖D0M映射到相同時(shí)相下的數(shù)字表面模型DSM上，形成 帶紋理的數(shù)字表面模型DSM，并構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度； 分辨率統(tǒng)一單元，將不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM的分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一； 配準(zhǔn)單元，對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)，之后再對(duì)其進(jìn)行 像素級(jí)精配準(zhǔn)，得到精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM; 高程檢測(cè)單元，將所述精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM坐標(biāo)歸一到同一參考系下， 并對(duì)不同時(shí)相下的兩幅數(shù)字表面模型DSM的高程值進(jìn)行逐像素對(duì)比，計(jì)算不同時(shí)相相同位 置上的高程差值
其中，蹲表示第一時(shí)相DSM的第i個(gè)像素上的高程值，f表示配準(zhǔn)后第二時(shí)相DSM的第i 個(gè)像素上的高程值，i表示像素序列編號(hào)。
[0019] 當(dāng)高程差值的絕對(duì)值大于預(yù)置的閾值義|時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后兩個(gè)時(shí) 相間具有顯著的變化;當(dāng)高程差值《%的絕對(duì)值小于預(yù)置的閾值時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上 前后兩個(gè)時(shí)相間具有無變化，閥值!M和可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量，當(dāng)攻時(shí)，則認(rèn) 為該點(diǎn)的高程變化不顯著； 逐像素點(diǎn)的高程值比對(duì)完成后，在第二時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上標(biāo)注出高程有顯著 變化的點(diǎn)以及有變化但不顯著的點(diǎn)，再對(duì)這兩類變化區(qū)域進(jìn)行聚類，聚類完成后，計(jì)算每個(gè) 聚類區(qū)域的面積I當(dāng)大于預(yù)置的閥值％時(shí)，則將該區(qū)域標(biāo)記為疑似違章建筑區(qū)域，其中 閥值％可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量； 顯示單元，將所述標(biāo)記的疑似違章建筑區(qū)域疊加到第二時(shí)相的數(shù)字正攝影像圖D0M中 進(jìn)行顯示。
[0020] 其中，所述映射構(gòu)建單元包括： 多分辨率紋理映射單元，對(duì)大數(shù)據(jù)量的紋理影像基于四叉樹進(jìn)行分塊管理，每個(gè)分塊 節(jié)點(diǎn)采用相同尺寸的紋理圖像進(jìn)行表達(dá)，不同細(xì)節(jié)層次的節(jié)點(diǎn)采用不同的分辨率的紋理圖 像； 模型構(gòu)建單元，進(jìn)行地形的分頁(yè)層次模型構(gòu)建，以細(xì)節(jié)層次獲得高效率的渲染計(jì)算，以 分頁(yè)層次緩解渲染和內(nèi)存的壓力，構(gòu)建地形的多分辨率金字塔模型； 動(dòng)態(tài)調(diào)度單元，對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度，包括： 對(duì)過期場(chǎng)景數(shù)據(jù)的刪除;對(duì)新數(shù)據(jù)加載請(qǐng)求的獲取，請(qǐng)求加載的數(shù)據(jù)分為兩種，一種為 已更新的數(shù)據(jù)，一種為在數(shù)據(jù)場(chǎng)景中曾使用過的場(chǎng)景數(shù)據(jù);對(duì)加載的新數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，以提 高顯示或者機(jī)載效率;合并新加載的數(shù)據(jù)至場(chǎng)景樹中，此時(shí)通過創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)列表，將加載 的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)讀取并存儲(chǔ)，然后通過循環(huán)仿真獲取數(shù)據(jù)列表中數(shù)據(jù)并將新的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)予以 合并。
[0021] 其中，所述分辨率統(tǒng)一單元包括：以不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM中最大分辨率尺 度為統(tǒng)一尺度，將小于該分辨率尺度的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行降采樣，以便使分辨率尺度進(jìn) 行統(tǒng)一。
[0022] 本發(fā)明所述基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，通過對(duì)影像 的處理、不同時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM配準(zhǔn)、高程變化的檢測(cè)、以及違章建筑的確認(rèn)，解決了 現(xiàn)有技術(shù)中基于光譜特征或紋理特征忽視建筑高程變化的問題，使得基于影像進(jìn)行的違章 建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法以三維影像的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精度高，不受陰影、天氣等環(huán)境因素 影響不易發(fā)生誤判。
【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法流程示意圖； 圖2為紋理單元空間坐標(biāo)系示意圖； 圖3為基于四叉樹結(jié)構(gòu)的金字塔模型示意圖； 圖4為地形的多分辨率金字塔模型示意圖 圖5為動(dòng)態(tài)調(diào)度實(shí)現(xiàn)流程示意圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025] 如圖1所示，本實(shí)施例提供了一種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，該方 法包括以下四步驟： 步驟一、無人機(jī)航拍影像預(yù)處理 1)生成數(shù)字表面模型和數(shù)字正射影像圖 利用無人機(jī)航拍影像生成數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正射影像圖D0M，這一步可以采用商 用軟件如Inpho、Erdas以及開源軟件來完成。
[0026] 2)剔除植被區(qū)域 利用影像處理軟件剔除DSM和D0M中的植被區(qū)域，保留建筑區(qū)域，這一步可以采用商業(yè) 軟件eCognition、ENVI等商業(yè)軟件來完成。
[0027] 3)生成帶紋理的DSM，構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型 將數(shù)字正射影像圖D0M映射到相同時(shí)相下的數(shù)字表面模型DSM上，形成帶紋理的數(shù)字表 面模型，并構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次（PagedLOD)模型，并實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度。這一步可以通過 OpenSceneGraph(OSG)開源植染引擎實(shí)現(xiàn)。
[0028]對(duì)于大規(guī)模的地形數(shù)據(jù)，在三維場(chǎng)景渲染時(shí)，海量地形數(shù)據(jù)如果采用全加載的方 式不僅需要相當(dāng)長(zhǎng)的等待時(shí)間，而且影響整個(gè)地形展示的連續(xù)性。同時(shí)，由于海量的模型數(shù) 據(jù)全部存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存當(dāng)中，對(duì)計(jì)算機(jī)內(nèi)存提出了很高的要求，限制了一般的用戶。所以 通過構(gòu)建帶有紋理的數(shù)字表面模型并構(gòu)建其分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型，對(duì)于后續(xù)工作中同名點(diǎn)的 選取提供了極大的便利，并能有效展示大規(guī)模的地形數(shù)據(jù)。此過程主要分以下三步： ⑴多分辨率紋理映射 紋理映射即將D0M中的紋理圖像映射到3D渲染物體DSM的表面上，此過程要解決的核心 問題是建立圖形與三維模型的集合頂點(diǎn)位置的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。紋理貼圖中的紋理單元(紋 理中的個(gè)體圖像元素)是根據(jù)抽象的紋理坐標(biāo)排列的，在通常情況下，紋理坐標(biāo)被指定為浮 點(diǎn)值，其范圍是〇.〇至1.0,地形所采用的遙感影像D0M作為紋理貼圖，屬于二維紋理貼圖，二 維紋理單元在紋理中的位置如圖2所示，在渲染物體模型時(shí)，要把模型幾何體上的頂點(diǎn)與紋 理單元對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)（s，t)關(guān)聯(lián)起來，對(duì)于影像數(shù)據(jù)而言，每個(gè)紋理單元對(duì)應(yīng)著影像的灰度 值。創(chuàng)建紋理貼圖的流程如下： ① 為模型幾何體指定紋理坐標(biāo) ② 基于紋理坐標(biāo)創(chuàng)建紋理對(duì)象并保存紋理圖形數(shù)據(jù) ③ 為幾何體對(duì)象設(shè)定適當(dāng)?shù)募y理屬性和模式 對(duì)于大規(guī)模的地形場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染時(shí)，由于紋理圖像數(shù)據(jù)量大，對(duì)顯卡中的紋理內(nèi)存的 消耗非常大，所以在追求地形渲染的真實(shí)感效果時(shí)，紋理內(nèi)存大小就成為了限制渲染性能 的硬件瓶頸。為解決這個(gè)問題提出了多分辨率紋理技術(shù)，即對(duì)大數(shù)據(jù)量的紋理影像基于四 叉樹進(jìn)行分塊管理，每個(gè)分塊節(jié)點(diǎn)采用相同尺寸的紋理圖像進(jìn)行表達(dá)，不同細(xì)節(jié)層次的節(jié) 點(diǎn)可以采用不同的分辨率的紋理圖像。由于紋理圖像相鄰的像素之間具有某種連續(xù)性，利 用這種連續(xù)性對(duì)圖像金字塔進(jìn)行壓縮可以有效地減少數(shù)據(jù)冗余，使得紋理的表示更為緊 湊。本文采用圖像金字塔，以二進(jìn)制的格式對(duì)紋理圖片進(jìn)行多層次的壓縮和存儲(chǔ)，從而減少 文件的大小，方便紋理的繪制。
[0029]⑵地形的分頁(yè)層次模型(PagedLOD )構(gòu)建 細(xì)節(jié)層次技術(shù)，即L0D，是目前廣泛使用的地形簡(jiǎn)化技術(shù)，能夠根據(jù)物體模型的節(jié)點(diǎn)在 顯示環(huán)境中所處的位置和重要度，決定物體渲染的資源分配，降低非重要物體的面數(shù)和細(xì) 節(jié)度，從而獲得高效率的渲染運(yùn)算。DatabasePager即動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，用來緩解內(nèi)存壓力， 能夠自動(dòng)加載卸載所需要的數(shù)據(jù)。PagedLOD技術(shù)是結(jié)合L0D和DatabasePager技術(shù)，能同時(shí) 緩解渲染和內(nèi)存的壓力。PagedLOD能夠根據(jù)距離選擇不同細(xì)節(jié)層次的模型，然后也能判斷 出沒有用到的細(xì)節(jié)層次模型和當(dāng)前窗口外的模型，通知DatabasePager進(jìn)行卸載判斷。 [0030]金字塔是一種多分辨率層次(模型，體現(xiàn)的就是分層分塊存儲(chǔ)與調(diào)度的思想，在對(duì) 三維地形場(chǎng)景進(jìn)行漫游時(shí)，根據(jù)場(chǎng)景繪制的需求，從硬盤中將當(dāng)前層次下的多塊地形數(shù)據(jù) 動(dòng)態(tài)地加載到內(nèi)存中，而對(duì)于不在當(dāng)前視域內(nèi)的其他地形數(shù)據(jù)，則直接忽略或從內(nèi)存中卸 載。這正是中動(dòng)態(tài)調(diào)度節(jié)點(diǎn)加載地形數(shù)據(jù)的理論機(jī)制，為大規(guī)模地形場(chǎng)景的實(shí)時(shí)渲染提供 了技術(shù)支撐。地形的分頁(yè)層次模型(PagedLOD)的構(gòu)建即采用金字塔的方式，不僅采用了細(xì) 節(jié)層次模型L0D，同時(shí)也充分利用了計(jì)算系統(tǒng)的硬件資源，即把海量地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，以 金字塔結(jié)構(gòu)的文件存儲(chǔ)在硬盤中。金字塔的構(gòu)建常采用倍率的方式，從頂層到底層，金字塔 的表示的范圍不變，但是其分辨率則越來越高。每一層的分辨率可用公式(1)來進(jìn)行表達(dá)： ，二:氣-:營(yíng) ⑴ 公式a)中，為地形數(shù)據(jù)的最高分辨率，？!為金字塔的倍率，ii為i層的地形的分 辨率。
[0031]通過為地形數(shù)據(jù)構(gòu)建金子塔，可以將其生成多個(gè)不同分辨率的地形數(shù)據(jù)文件，便 于地形場(chǎng)景的快速渲染。也即是，當(dāng)系統(tǒng)實(shí)時(shí)渲染地形場(chǎng)景的每一幀時(shí)，不同視距、不同位 置需要不同細(xì)節(jié)層次和不同分辨率的地形子塊，此時(shí)，則可以直接調(diào)用金字塔地形數(shù)據(jù)文 件，而無需再實(shí)時(shí)進(jìn)行重采樣。如圖3,為基于四叉樹結(jié)構(gòu)的金字塔模型。
[0032] 構(gòu)建地形的分頁(yè)層次模型(PagedLOD)主要為以下幾個(gè)過程實(shí)現(xiàn)： ①對(duì)原始數(shù)據(jù)做分層處理，從最頂層開始也是分辨率最低的層次，定義為第〇層，它包 含一個(gè)地形瓦塊，瓦塊中的地形點(diǎn)的行列數(shù)與原始地形數(shù)據(jù)的范圍及信息量相關(guān)，不同范 圍及信息量，行列數(shù)也不同。第0層由于分辨率最低，其中地形表達(dá)的信息量也是最少，細(xì)節(jié) 層次也是最低。
[0033] ②構(gòu)建第1層，其在0層的基礎(chǔ)上一分為四，形成四個(gè)地形子塊，分辨率則是上一層 的2倍，細(xì)節(jié)層次也更為精細(xì)。
[0034] ③由此類推，第k+1層所含地形子塊數(shù)是第k層的4倍，分辨率為第k層的2倍，從而 形成多分辨率的金字塔模型數(shù)據(jù)。圖4為構(gòu)建的地形金字塔模型。
[0035] ④利用四叉樹結(jié)構(gòu)對(duì)構(gòu)建的地形金字塔模型進(jìn)行組織，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài) 調(diào)度。圖5為地形三維場(chǎng)景的組織結(jié)構(gòu)。
[0036]⑶大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度 對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度機(jī)制，可通過以下幾個(gè)過程來分布分功能實(shí)現(xiàn)： ①過期場(chǎng)景數(shù)據(jù)的刪除:過期數(shù)據(jù)通常指在既定時(shí)間范圍內(nèi)，在當(dāng)前用戶的場(chǎng)景視域 范圍內(nèi)，長(zhǎng)時(shí)間處于脫離不顯示狀態(tài)，而且預(yù)測(cè)其在下一時(shí)刻或時(shí)間段范圍不會(huì)立即顯示。 過期數(shù)據(jù)的處理通過場(chǎng)景的更新遍歷函數(shù)執(zhí)行，在此函數(shù)中，首先將過期對(duì)象存入過期對(duì) 象列表，然后在具體的數(shù)據(jù)線程中統(tǒng)一刪除。
[0037] ②新數(shù)據(jù)加載請(qǐng)求的獲取:請(qǐng)求加載的數(shù)據(jù)分為兩種，一種為已更新的數(shù)據(jù)，一種 為在數(shù)據(jù)場(chǎng)景中曾使用過的場(chǎng)景數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)來源或是本地，或來自網(wǎng)絡(luò);通過網(wǎng)絡(luò)途徑獲取 的數(shù)據(jù)同時(shí)需要在本地進(jìn)行緩存。
[0038] ③對(duì)加載的數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯出來:在地形動(dòng)態(tài)調(diào)度機(jī)制中，對(duì)于涉及到的部分?jǐn)?shù)據(jù) 為提高顯示或者機(jī)載效率，通常需要進(jìn)行預(yù)編譯。以地形展示或模型加載中的幾何體數(shù)據(jù) 和紋理數(shù)據(jù)為例，幾何數(shù)據(jù)可以通過顯示列表(Display List)來進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)，紋理數(shù)據(jù) 也可以在內(nèi)存中提前存儲(chǔ)與加載。
[0039] ④合并新加載的數(shù)據(jù)至場(chǎng)景樹:此時(shí)通過創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)列表，將加載的數(shù)據(jù)進(jìn)行 預(yù)讀取并存儲(chǔ)，然后通過循環(huán)仿真獲取數(shù)據(jù)列表中數(shù)據(jù)并將新的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)予以合并。圖3為 以上實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
[0040] 步驟二、不同時(shí)相的DSM數(shù)據(jù)配準(zhǔn) 1.統(tǒng)一分辨率 由于不同時(shí)相采集的DSM地面分辨率一般不一致，無法進(jìn)行逐像素的配準(zhǔn)和比對(duì)，因 此，首先需要將不同的時(shí)相下DSM的分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一。以不同時(shí)相DSM中最大分辨率尺 度為統(tǒng)一尺度，將小于該分辨率尺度的DSM進(jìn)行降采樣(downsampling)，以便使分辨率尺度 進(jìn)行統(tǒng)一。這里可以采用的包括最近鄰法、重采樣算法和三次卷積法。
[0041 ] 2.不同時(shí)相的DSM數(shù)據(jù)粗配準(zhǔn) 對(duì)兩個(gè)時(shí)相的衛(wèi)星立體像對(duì)生成的DSM進(jìn)行配準(zhǔn)。利用步驟一生成的兩個(gè)時(shí)相的帶紋 理的DSM模型，手工點(diǎn)選獲取不少于4組同名點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)。
[0042 ]粗配準(zhǔn)有兩種方案，第一種只考慮平移，第二種考慮平移和旋轉(zhuǎn)。
[0043] 1)只考慮平移的配準(zhǔn)方法 以前一個(gè)時(shí)相的DSM為參考，對(duì)第二個(gè)時(shí)相的DSM進(jìn)行平移。為了準(zhǔn)確地選取同名點(diǎn)，分 別將兩個(gè)時(shí)相的D0M映射到對(duì)應(yīng)的DSM上，從而得到生成帶RGB信息的DSM。先在前一個(gè)時(shí)相 的DSM上手工選取一個(gè)特征角點(diǎn)，再在后一個(gè)時(shí)相的DSM上手工選取出對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)。一個(gè) 點(diǎn)對(duì)選取完成后，再選取下一個(gè)點(diǎn)對(duì)。選取完多個(gè)點(diǎn)對(duì)后，可以按照公式(2)計(jì)算出后一個(gè) 時(shí)相DSM相對(duì)于前一個(gè)時(shí)相DSM的平移量。
然后對(duì)第二個(gè)時(shí)相DSM所有的坐標(biāo)進(jìn)行平移，得到與第一個(gè)時(shí)相DSM配準(zhǔn)后的第二個(gè)時(shí) 相 DSM。
其中，n代表同名點(diǎn)對(duì)數(shù)，么_代表北方向坐標(biāo)修正量，:顔表示東方向坐標(biāo)修正量，M 表示高程修正量。分別表示第二個(gè)時(shí)相DSM的第i個(gè)像素經(jīng)過修正后的北、東、 高程坐標(biāo)。
[0046] 2)考慮平移和旋轉(zhuǎn)的配準(zhǔn)方法 以前一個(gè)時(shí)相的DSM為參考，對(duì)第二個(gè)時(shí)相的DSM進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)。同樣地，為了準(zhǔn)確地 選取同名點(diǎn)，分別將兩個(gè)時(shí)相的D0M映射到對(duì)應(yīng)的DSM上，從而得到生成帶RGB信息的DSM。先 在前一個(gè)時(shí)相的DSM上手工選取一個(gè)特征角點(diǎn)，再在后一個(gè)時(shí)相的DSM上手工選取出對(duì)應(yīng)的 同名點(diǎn)。一個(gè)點(diǎn)對(duì)選取完成后，再選取下一個(gè)點(diǎn)對(duì)。選取至少三個(gè)點(diǎn)對(duì)后，可以按照公式 (3)、（4)計(jì)算出后一個(gè)時(shí)相DSM相對(duì)于前一個(gè)時(shí)相DSM的平移量和旋轉(zhuǎn)矩陣。
其中，n代表同名點(diǎn)對(duì)數(shù)，j..V代表北方向坐標(biāo)修正量，:錢表示東方向坐標(biāo)修正量，M 表示高程修正量。M2, A孟分別表示第二個(gè)時(shí)相DSM的第i個(gè)像素經(jīng)過修正后的北、東、 高程坐標(biāo)。表示第一個(gè)時(shí)相DSM中同名點(diǎn)北東方向地理坐標(biāo)向量，表示第二個(gè)時(shí)相 DSM中同名點(diǎn)北東方向地理坐標(biāo)向量，戽^表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的二 維旋轉(zhuǎn)矩陣，表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的二維平移矩陣。馬^表示第 二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的三維旋轉(zhuǎn)矩陣，表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相 DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的三維平移矩陣。
[0048] 3.不同時(shí)相的DSM數(shù)據(jù)像素級(jí)精配準(zhǔn) 在粗配準(zhǔn)過程中，手工選取同名點(diǎn)的過程中不可避免的存在選點(diǎn)誤差，導(dǎo)致配準(zhǔn)精度不 高，從而影響變化檢測(cè)的精度。因此，在進(jìn)行粗配準(zhǔn)后，我們進(jìn)一步的提出對(duì)不同時(shí)相DSM的像 素級(jí)精配準(zhǔn)方法。此方法通過將其中一個(gè)DSM在一個(gè)設(shè)定的三維窗口（通常為:fUK i)范圍 內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，其中前兩維單位為像素，最后一維，及高度方向上的移動(dòng)單位為像元地面分辨 率(表示為0^，ground sampling distance)。在每一次移動(dòng)中（總共125次），計(jì)算他們之間 的均方誤差(RMSE，root-mean-squared error )，將具有最小均方誤差的三維平移量作為精 配準(zhǔn)參數(shù)。對(duì)于每個(gè)像素的誤差在相應(yīng)的平移量（U幻M卜' ，其誤差計(jì)算為：
其中;f表示第二時(shí)相DSM向第一時(shí)相DSM精配準(zhǔn)時(shí)像素坐標(biāo)橫向上的平移量表示像 素坐標(biāo)縱向上的平移量，i表示高程上的平移量，GSD為像元地面分辨率，表示 第一時(shí)相DSM中第x行第y列像素對(duì)應(yīng)的高程值，iW 2(x^)表示第二時(shí)相DSM中第x行第y列 像素對(duì)應(yīng)的高程值。表示累加，為第二時(shí)相DSM向第一時(shí)相DSM進(jìn)行精配 準(zhǔn)時(shí)的均方根誤差。
[0049] 考慮到其可能涉及到變化的部分，我們提供一個(gè)粗差檢測(cè)閾值天其中戌赫為 當(dāng)前平移結(jié)果計(jì)算出來的標(biāo)準(zhǔn)差，為：
其中賴_為總像素個(gè)數(shù)，因此我們將帶粗差檢查的的均方誤差表示計(jì)算: _娜《4_'為蹲緣滅層逢蛛賴:_.:, (9) 及計(jì)算在剔除當(dāng)前誤差大于粗差檢測(cè)閾值T之后所有像素的均方誤差。最后精匹配之 后的平移量計(jì)算為： k) (10) 將此平移量在粗配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上利用公式(3)，即可得出精配準(zhǔn)的DSM。
[0050] 步驟三、高程變化檢測(cè) 1)首先，利用步驟二得到的轉(zhuǎn)換矩陣將不同時(shí)相的DSM坐標(biāo)系歸一到同一參考系下（以 第一時(shí)相的DSM為參考）：
如公式⑷，焉.3、^為不同時(shí)相DSM配準(zhǔn)得到的轉(zhuǎn)換矩陣，馬、呢、化為DSM原始坐標(biāo)為 、泣3、^:為經(jīng)配準(zhǔn)之后的坐標(biāo)。
[0051] 2)在配準(zhǔn)和降采樣完成后，接著對(duì)不同時(shí)相下的兩幅DSM的高程值進(jìn)行逐像素比 對(duì)，計(jì)算不同時(shí)相相同位置上高程差值4。
[0052] ?'% ：|f': (12) 其中，g表示第一時(shí)相DSM的第i個(gè)像素上的高程值，g表示配準(zhǔn)后第二時(shí)相DSM的第i 個(gè)像素上的高程值，i表示像素序列編號(hào)， 當(dāng)高程差值的絕對(duì)值大于一定的閾值^時(shí)，認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后兩個(gè)時(shí)相間具 有顯著的變化。反之，當(dāng)高程差值露的絕對(duì)值小于一定的閾值茂|時(shí)，認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前 后兩個(gè)時(shí)相間具有無變化。閥值和可以進(jìn)行調(diào)整。而當(dāng)和_，認(rèn)為該點(diǎn)的高程變 化不顯著。
[0053] 3)逐點(diǎn)高程比對(duì)完成后，在第二時(shí)相的DSM上標(biāo)注出有高程有顯著變化的點(diǎn)以及 有變化但不顯著的點(diǎn)，再對(duì)這兩類變化區(qū)域進(jìn)行聚類，這里，聚類方法可以采用八鄰域或四 鄰域搜索的方法。聚類完成后，計(jì)算每個(gè)聚類區(qū)域的面積沒，當(dāng)S大于一定的閥值時(shí)，則 將該區(qū)域標(biāo)記為疑似違章建筑區(qū)域。閥值可以進(jìn)行調(diào)整，在本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)過程中，可 以在調(diào)整時(shí)實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果，從而有利于尋找到最優(yōu)閥值。
[0054]步驟四、違章建筑確認(rèn) 將前一步得到的疑似違章建筑區(qū)域疊加到第二時(shí)相的DOM中進(jìn)行顯示，通過人工識(shí)圖 進(jìn)行快速確認(rèn)疑似建筑物是否為違章建筑，對(duì)于確認(rèn)為違章建筑的區(qū)域進(jìn)行圖斑標(biāo)注。
[0055] 基于上述方法，本實(shí)施例還提供了一種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)，包括： 生成單元，用于影像生成數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M; 剔除單元，將生成單元生成的數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M剔除數(shù)字表面模 型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M中的植被區(qū)域，保留建筑區(qū)域； 映射構(gòu)建單元，將數(shù)字正攝影像圖D0M映射到相同時(shí)相下的數(shù)字表面模型DSM上，形成 帶紋理的數(shù)字表面模型DSM，并構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度； 分辨率統(tǒng)一單元，將不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM的分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一； 配準(zhǔn)單元，對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)，之后再對(duì)其進(jìn)行 像素級(jí)精配準(zhǔn)，得到精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM; 高程檢測(cè)單元，將所述精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM坐標(biāo)歸一到同一參考系下， 并對(duì)不同時(shí)相下的兩幅數(shù)字表面模型DSM的高程值進(jìn)行逐像素對(duì)比，計(jì)算不同時(shí)相相同位 置上的高程差值《，
其中，￥表示第一時(shí)相DSM的第i個(gè)像素上的高程值，~表示配準(zhǔn)后第二時(shí)相DSM的第i 個(gè)像素上的高程值，i表示像素序列編號(hào)。
[0056] 當(dāng)高程差值的絕對(duì)值大于預(yù)置的閾值時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后兩個(gè)時(shí) 相間具有顯著的變化；當(dāng)高程差值&的絕對(duì)值小于預(yù)置的閾值寸，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上 前后兩個(gè)時(shí)相間具有無變化，閥值和可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量，當(dāng)= 肘，則認(rèn)為 該點(diǎn)的高程變化不顯著； 逐像素點(diǎn)的高程值比對(duì)完成后，在第二時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上標(biāo)注出高程有顯著 變化的點(diǎn)以及有變化但不顯著的點(diǎn)，再對(duì)這兩類變化區(qū)域進(jìn)行聚類，聚類完成后，計(jì)算每個(gè) 聚類區(qū)域的面積1當(dāng)51大于預(yù)置的閥值％時(shí)，則將該區(qū)域標(biāo)記為疑似違章建筑區(qū)域，其中 閥值％可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量； 顯示單元，將所述標(biāo)記的疑似違章建筑區(qū)域疊加到第二時(shí)相的數(shù)字正攝影像圖D0M中 進(jìn)行顯示。
[0057]其中，所述映射構(gòu)建單元包括： 多分辨率紋理映射單元，對(duì)大數(shù)據(jù)量的紋理影像基于四叉樹進(jìn)行分塊管理，每個(gè)分塊 節(jié)點(diǎn)采用相同尺寸的紋理圖像進(jìn)行表達(dá)，不同細(xì)節(jié)層次的節(jié)點(diǎn)采用不同的分辨率的紋理圖 像； 模型構(gòu)建單元，進(jìn)行地形的分頁(yè)層次模型構(gòu)建，以細(xì)節(jié)層次獲得高效率的渲染計(jì)算，以 分頁(yè)層次緩解渲染和內(nèi)存的壓力，構(gòu)建地形的多分辨率金字塔模型； 動(dòng)態(tài)調(diào)度單元，對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度，包括： 對(duì)過期場(chǎng)景數(shù)據(jù)的刪除;對(duì)新數(shù)據(jù)加載請(qǐng)求的獲取，請(qǐng)求加載的數(shù)據(jù)分為兩種，一種為 已更新的數(shù)據(jù)，一種為在數(shù)據(jù)場(chǎng)景中曾使用過的場(chǎng)景數(shù)據(jù);對(duì)加載的新數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，以提 高顯示或者機(jī)載效率;合并新加載的數(shù)據(jù)至場(chǎng)景樹中，此時(shí)通過創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)列表，將加載 的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)讀取并存儲(chǔ)，然后通過循環(huán)仿真獲取數(shù)據(jù)列表中數(shù)據(jù)并將新的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)予以 合并。
[0058]所述分辨率統(tǒng)一單元包括：以不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM中最大分辨率尺度為 統(tǒng)一尺度，將小于該分辨率尺度的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行降采樣，以便使分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng) 〇
[0059]以上，根據(jù)違章建筑會(huì)造成地形高程上的變化這一顯著特征，利用無人機(jī)航拍影 像生成的DSM和D0M進(jìn)行城市違章建筑物的三維自動(dòng)檢測(cè)。通過將D0M映射到DSM形成帶紋理 的DSM，該數(shù)據(jù)不僅具有高程信息而且具有紋理信息。然后將兩個(gè)時(shí)段的彩色DSM進(jìn)行粗配 準(zhǔn)和精配準(zhǔn)后，再進(jìn)行逐像素高程比對(duì)，最后對(duì)變化區(qū)域進(jìn)行聚類后自動(dòng)提取出疑似違章 建筑物。
[0060] 超大分辨率DSM和D0M的映射技術(shù)的應(yīng)用，首先通過將DSM構(gòu)建L0D進(jìn)行分頁(yè)管理調(diào) 度，并將D0M的紋理映射到DSM中，能夠流暢的瀏覽幾G甚至幾十G的DSM與D0M疊加數(shù)據(jù)，該數(shù) 據(jù)不僅具有高程信息且具有紋理信息，利用紋理信息選取同名點(diǎn)可以對(duì)不同時(shí)相的DSM進(jìn) 行精確配準(zhǔn)。通過以上技術(shù)，待配準(zhǔn)的DSM和D0M數(shù)據(jù)大小不受限制，且能夠充分有效地利用 紋理信息完成精確配準(zhǔn)。
[0061] 違章建筑的魯棒檢測(cè)，通過用戶自定義的雙高程變化閾值、變化區(qū)域面積閥值以 及實(shí)時(shí)顯示不同閾值下的結(jié)果，有效解決閥值最優(yōu)化問題，使得違章建筑的查詢結(jié)果更加 魯棒。
[0062] 基于人工判圖的違章建筑查詢具有效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、主觀性強(qiáng)的缺點(diǎn)而傳統(tǒng) 的基于二維影像的違章建筑自動(dòng)檢測(cè)方法受陰影、天氣等環(huán)境因素的影像，容易產(chǎn)生誤判。 本發(fā)明根據(jù)違章建筑會(huì)造成地形高程上的變化這一顯著特征，先利用無人機(jī)航拍影像生成 DSM和D0M，通過比對(duì)兩個(gè)時(shí)相DSM的高程變化，自動(dòng)檢測(cè)出疑似違章建筑區(qū)域，具有檢測(cè)精 度高，不受環(huán)境影響的優(yōu)點(diǎn)。
[0063] 本實(shí)施例所述的無人機(jī)航拍影像，可采用高分辨率衛(wèi)星遙感立體像對(duì)來代替。利 用高分辨率衛(wèi)星遙感立體像對(duì)生成的DSM和D0M后，也可以采用本發(fā)明提出的違章建筑檢測(cè) 方法。
[0064] 綜上所述，本實(shí)施例所述基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法及其實(shí)現(xiàn)系 統(tǒng)，通過對(duì)影像的處理、不同時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM配準(zhǔn)、高程變化的檢測(cè)、以及違章建筑 的確認(rèn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中基于光譜特征或紋理特征忽視建筑高程變化的問題，使得基于 影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法以三維影像的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)精度高，不受陰影、 天氣等環(huán)境因素影響不易發(fā)生誤判。
[0065] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，包括： 根據(jù)影像生成數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖DOM，并剔除數(shù)字表面模型DSM和數(shù) 字正攝影像圖DOM中的植被區(qū)域，保留建筑區(qū)域； 將數(shù)字正攝影像圖DOM映射到相同時(shí)相下的數(shù)字表面模型DSM上，形成帶紋理的數(shù)字表 面模型DSM，并構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度； 將不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM的分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一； 對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)，之后再對(duì)其進(jìn)行像素級(jí)精 配準(zhǔn)，得到精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM; 將所述精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM坐標(biāo)歸一到同一參考系下，并對(duì)不同時(shí)相 下的兩幅數(shù)字表面模型DSM的高程值進(jìn)行逐像素對(duì)比，計(jì)算不同時(shí)相相同位置上的高程差 值么，其中，_表示第一個(gè)時(shí)相DSM的第i個(gè)像素的高程值，f表示配準(zhǔn)后的第二個(gè)時(shí)相DSM的 ·.·> 第i個(gè)像素的高程值，i表示像素序列號(hào)， 當(dāng)高程差值％的絕對(duì)值大于預(yù)置的閾值敏|時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后兩個(gè)時(shí)相間 具有顯著的變化;當(dāng)高程差值^的絕對(duì)值小于預(yù)置的閾值時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后 兩個(gè)時(shí)相間具有無變化，閥值疑I和可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量，當(dāng)時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn) 的高程變化不顯著； 逐像素點(diǎn)的高程值比對(duì)完成后，在第二時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上標(biāo)注出高程有顯著 變化的點(diǎn)以及有變化但不顯著的點(diǎn)，再對(duì)這兩類變化區(qū)域進(jìn)行聚類，聚類完成后，計(jì)算每個(gè) 聚類區(qū)域的面積義當(dāng)?大于預(yù)置的閥值％時(shí)，則將該區(qū)域標(biāo)記為疑似違章建筑區(qū)域，其中 閥值A(chǔ)可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量； 將所述標(biāo)記的疑似違章建筑區(qū)域疊加到第二時(shí)相的數(shù)字正攝影像圖DOM中進(jìn)行顯示， 通過人工識(shí)圖進(jìn)行快速確認(rèn)疑似建筑物是否為違章建筑，對(duì)于確認(rèn)為違章建筑的區(qū)域進(jìn)行 圖斑標(biāo)注。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào) 度，包括： 多分辨率紋理映射，對(duì)大數(shù)據(jù)量的紋理影像基于四叉樹進(jìn)行分塊管理，每個(gè)分塊節(jié)點(diǎn) 采用相同尺寸的紋理圖像進(jìn)行表達(dá)，不同細(xì)節(jié)層次的節(jié)點(diǎn)采用不同的分辨率的紋理圖像； 進(jìn)行地形的分頁(yè)層次模型構(gòu)建，以細(xì)節(jié)層次獲得高效率的渲染計(jì)算，以分頁(yè)層次緩解 渲染和內(nèi)存的壓力，構(gòu)建地形的多分辨率金字塔模型； 對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度，包括： 對(duì)過期場(chǎng)景數(shù)據(jù)的刪除； 對(duì)新數(shù)據(jù)加載請(qǐng)求的獲取，請(qǐng)求加載的數(shù)據(jù)分為兩種，一種為已更新的數(shù)據(jù)，一種為在 數(shù)據(jù)場(chǎng)景中曾使用過的場(chǎng)景數(shù)據(jù)； 對(duì)加載的新數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，以提高顯示或者機(jī)載效率； 合并新加載的數(shù)據(jù)至場(chǎng)景樹中，此時(shí)通過創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)列表，將加載的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)讀 取并存儲(chǔ)，然后通過循環(huán)仿真獲取數(shù)據(jù)列表中數(shù)據(jù)并將新的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)予以合并。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM的分 辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一，包括： 以不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM中最大分辨率尺度為統(tǒng)一尺度，將小于該分辨率尺度 的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行降采樣，以便使分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述降采樣包括最近鄰法、重采樣算法和 二次卷積法。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面 模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)（只平移不做旋轉(zhuǎn)），包括： 手工點(diǎn)選獲取不少于4組同名點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)，以前一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM為參考， 對(duì)第二個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行平移，為了準(zhǔn)確地選取同名點(diǎn)，分別將兩個(gè)時(shí)相的數(shù) 字正攝影像圖DOM映射到對(duì)應(yīng)的數(shù)字正攝影像圖DSM上，從而得到生成帶RGB信息的數(shù)字表 面模型DSM，先在前一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上手工選取一個(gè)特征角點(diǎn)，再在后一個(gè)時(shí) 相的數(shù)字表面模型DSM上手工選取出對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)對(duì)選取完成后，再選取下一個(gè)點(diǎn) 對(duì)，選取完多個(gè)點(diǎn)對(duì)后，可以按照公式(2)計(jì)算出后一個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM相對(duì)于前一 個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM的平移量：然后對(duì)第二個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM所有的坐標(biāo)進(jìn)行平移，得到與第一個(gè)時(shí)相數(shù)字表 面模型DSM配準(zhǔn)后的第二個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM:其中，η代表同名點(diǎn)對(duì)數(shù)，盤蒙代表北方向坐標(biāo)修正量，Δ屋表示東方向坐標(biāo)修正量，減. 表示高程修正量， Aiif, 分別表示第二個(gè)時(shí)相DSM的第i個(gè)像素經(jīng)過修正后的北、東、高程坐標(biāo)。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面 模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)(既做平移也做旋轉(zhuǎn)），包括： 手工點(diǎn)選獲取不少于4組同名點(diǎn)進(jìn)行配準(zhǔn)，以前一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM為參考， 對(duì)第二個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行平移和旋轉(zhuǎn)，分別將兩個(gè)時(shí)相的數(shù)字正攝影像圖DOM 映射到對(duì)應(yīng)的數(shù)字表面模型DSM上，得到生成帶RGB信息的數(shù)字表面模型DSM，先在前一個(gè)時(shí) 相的數(shù)字表面模型DSM上手工選取一個(gè)特征角點(diǎn)，再在后一個(gè)時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上手 工選取出對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)，一個(gè)點(diǎn)對(duì)選取完成后，再選取下一個(gè)點(diǎn)對(duì)，選取至少三個(gè)點(diǎn)對(duì)后， 可以按照公式(3)、（4)計(jì)算出后一個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模型DSM相對(duì)于前一個(gè)時(shí)相數(shù)字表面模 型DSM的平移量和旋轉(zhuǎn)矩陣：其中，η代表同名點(diǎn)對(duì)數(shù)，蠢|f代表北方向坐標(biāo)修正量，在蒼表示東方向坐標(biāo)修正量，妨 表示高程修正量，Af2Jf分別表示第二個(gè)時(shí)相DSM的第i個(gè)像素經(jīng)過修正后的北、東、 高程坐標(biāo)， flr表示第一個(gè)時(shí)相DSM中同名點(diǎn)北東方向地理坐標(biāo)向量，:!^表示第二個(gè)時(shí)相DSM中同 名點(diǎn)北東方向地理坐標(biāo)向量，表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的二維旋轉(zhuǎn) 矩陣，表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的二維平移矩陣，表示第二時(shí)相 DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn)行配準(zhǔn)的三維旋轉(zhuǎn)矩陣,?!表示第二時(shí)相DSM向第一個(gè)時(shí)相DSM進(jìn) 行配準(zhǔn)的三維平移矩陣。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行像 素級(jí)精配準(zhǔn)，包括： 其中一個(gè)DSM在一個(gè)設(shè)定的三維窗口范圍內(nèi)進(jìn)行移動(dòng)，其中前兩維單位為像素，最后一 維，及高度方向上的移動(dòng)單位為像元地面分辨率，在每一次移動(dòng)中，計(jì)算他們之間的均方誤 差，將具有最小均方誤差的三維平移量作為精配準(zhǔn)參數(shù)，對(duì)于每個(gè)像素的誤差在相應(yīng)的平 移量_:|,_:妥|&裏霧| 一:?態(tài)：〖，顯:這2錢_|，每個(gè)像素精配準(zhǔn)誤差計(jì)算為： i:一?繼__:# -'轉(zhuǎn).(6) 網(wǎng):S:晦臟}: 士墨⑵:梅'遍嫌: (7) 其中《表示第二時(shí)相DSM向第一時(shí)相DSM精配準(zhǔn)時(shí)像素坐標(biāo)橫向上的平移量，J表示像素 坐標(biāo)縱向上的平移量，?表示高程上的平移量，GSD為像元地面分辨率，表示第 一時(shí)相DSM中第X行第y列像素對(duì)應(yīng)的高程值，表示第二時(shí)相DSM中第X行第y列像 素對(duì)應(yīng)的高程值 g示累加，為第二時(shí)相DSM向第一時(shí)相DSM進(jìn)行精配準(zhǔn)時(shí)的均方根誤差，考慮到其可能涉及到變化的部分，我們提供一個(gè)粗差檢測(cè)閾值 _為 當(dāng)前平軟姑里彳+曾mi的烷池荖.*.將此平移量在粗配準(zhǔn)的基礎(chǔ)上利用公式（3)，即可得出精配準(zhǔn)的數(shù)字表面模型DSM，其 中，min表示最小化函數(shù)。8. -種基于影像進(jìn)行的違章建筑物自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 生成單元，用于影像生成數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖D0M; 剔除單元，將生成單元生成的數(shù)字表面模型DSM和數(shù)字正攝影像圖DOM剔除數(shù)字表面模 型DSM和數(shù)字正攝影像圖DOM中的植被區(qū)域，保留建筑區(qū)域； 映射構(gòu)建單元，將數(shù)字正攝影像圖DOM映射到相同時(shí)相下的數(shù)字表面模型DSM上，形成 帶紋理的數(shù)字表面模型DSM，并構(gòu)建分頁(yè)細(xì)節(jié)層次模型以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)度； 分辨率統(tǒng)一單元，將不同時(shí)相下數(shù)字表面模型DSM的分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一； 配準(zhǔn)單元，對(duì)不同時(shí)相的所述帶紋理的數(shù)字表面模型DSM進(jìn)行粗配準(zhǔn)，之后再對(duì)其進(jìn)行 像素級(jí)精配準(zhǔn)，得到精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM; 高程檢測(cè)單元，將所述精配準(zhǔn)的帶紋理的數(shù)字表面模型DSM坐標(biāo)歸一到同一參考系下， 并對(duì)不同時(shí)相下的兩幅數(shù)字表面模型DSM的高程值進(jìn)行逐像素對(duì)比，計(jì)算不同時(shí)相相同位 置上的高程差值<&，其中，￥表示第一時(shí)相DSM的第i個(gè)像素上的高程值，if表示配準(zhǔn)后第二時(shí)相DSM的第i 個(gè)像素上的高程值，i表示像素序列編號(hào)， 當(dāng)高程差值^的絕對(duì)值大于預(yù)置的閾值時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后兩個(gè)時(shí)相間 具有顯著的變化;當(dāng)高程差值遂&的絕對(duì)值小于預(yù)置的閾值時(shí)，則認(rèn)為該點(diǎn)在高程上前后 兩個(gè)時(shí)相間具有無變化，閥值:?和可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量，當(dāng)(?=默!時(shí)，則認(rèn)為該 點(diǎn)的高程變化不顯著； 逐像素點(diǎn)的高程值比對(duì)完成后，在第二時(shí)相的數(shù)字表面模型DSM上標(biāo)注出高程有顯著 變化的點(diǎn)以及有變化但不顯著的點(diǎn)，再對(duì)這兩類變化區(qū)域進(jìn)行聚類，聚類完成后，計(jì)算每個(gè) 聚類區(qū)域的面積51，當(dāng)S大于預(yù)置的閥值辦時(shí)，則將該區(qū)域標(biāo)記為疑似違章建筑區(qū)域，其中閥 值％可以進(jìn)行調(diào)整，是可變量； 顯示單元，將所述標(biāo)記的疑似違章建筑區(qū)域疊加到第二時(shí)相的數(shù)字正攝影像圖DOM中 進(jìn)行顯示。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述映射構(gòu)建單元包括： 多分辨率紋理映射單元，對(duì)大數(shù)據(jù)量的紋理影像基于四叉樹進(jìn)行分塊管理，每個(gè)分塊 節(jié)點(diǎn)采用相同尺寸的紋理圖像進(jìn)行表達(dá)，不同細(xì)節(jié)層次的節(jié)點(diǎn)采用不同的分辨率的紋理圖 像； 模型構(gòu)建單元，進(jìn)行地形的分頁(yè)層次模型構(gòu)建，以細(xì)節(jié)層次獲得高效率的渲染計(jì)算，以 分頁(yè)層次緩解渲染和內(nèi)存的壓力，構(gòu)建地形的多分辨率金字塔模型； 動(dòng)態(tài)調(diào)度單元，對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)度，包括： 對(duì)過期場(chǎng)景數(shù)據(jù)的刪除;對(duì)新數(shù)據(jù)加載請(qǐng)求的獲取，請(qǐng)求加載的數(shù)據(jù)分為兩種，一種為 已更新的數(shù)據(jù)，一種為在數(shù)據(jù)場(chǎng)景中曾使用過的場(chǎng)景數(shù)據(jù);對(duì)加載的新數(shù)據(jù)進(jìn)行編譯，以提 高顯示或者機(jī)載效率;合并新加載的數(shù)據(jù)至場(chǎng)景樹中，此時(shí)通過創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)列表，將加載 的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)讀取并存儲(chǔ)，然后通過循環(huán)仿真獲取數(shù)據(jù)列表中數(shù)據(jù)并將新的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)予以 合并。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分辨率統(tǒng)一單元包括：以不同時(shí)相下 數(shù)字表面模型DSM中最大分辨率尺度為統(tǒng)一尺度，將小于該分辨率尺度的數(shù)字表面模型DSM 進(jìn)行降采樣，以便使分辨率尺度進(jìn)行統(tǒng)一。
【文檔編號(hào)】G06K9/00GK105893972SQ201610219181
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月8日
【發(fā)明人】張亮, 秦容軍, 高峰, 熊偉成, 李學(xué)萬
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