一种相邻三维实景模型间的自动调方法

本发明涉及OSGB格式的相邻三维实景模型的自动调，特别是利用正射图提取的模型重叠区域来实现多个相邻模型的调，实现这些模型的匀光匀。

随着数字信息的飞速发展，城乡数字化管理逐渐成为一种主流，而倾斜摄影建模作为一种新兴实景建模技术在数字化管理中有着广泛的应用。该技术首先利用无人机采集多角度的影像信息，再利用专业的软件来进行自动化的建模。这种建模方式相比传统建模更加高效，且建模规模更大，但伴随而来的也会有诸多问题。例如：将两个或多个不同时期同一区域的模型拼接在一起时会出现明显的调差异。

这种调差异的问题在三维实景建模中屡见不鲜，因为在建模过程中不可避免的会出现时间不统一的情况。如早晚的时间差会导致模型光照不均匀；换季的时间差会导致模型调不一致。在这种情况下，传统的解决方案主要有重新建模和对航拍图像进行预处理。但正如上面提到，建模时要保证时间的统一较为困难，再次存在差异的可能性较大；而对航拍图像进行颜预处理也需要再经历建模的过程，且对于已经建好的模型来说是一种资源上的浪费。因此急需一种针对建好模型的调方法，能让两个或三个相邻的实景模型根据拼接后的重合部分实现自动调，从而达到模型整体调一致的效果。

为了解决倾斜摄影多区域建模后拼接存在颜差异的问题，本发明提供了一种对两个或三个相邻OSGB模型自动调的方法。该方法可以自动提取出相邻模型间的重叠区域，利用重叠区域模型颜差异计算出调模板，并将调模板根据重叠区域及距离等因素进行权值分配，最后应用到对应模型上，即可实现相邻模型的自动调。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

步骤1：模型加载：利用OSG图形引擎实现三维模型的可视化系统，将同一区域相邻的多个模型全部加载进来。

步骤2：获取各模型正射图：获取模型正射图是为了提取相邻模型间的重叠区域，通过正射图及坐标能快速得到模型的重叠部分。

步骤3：计算重叠区域的调模板：为了将相邻模型匀，需要根据模型重叠部分的颜差异计算一个合适的调模板。

步骤4：根据重叠区域计算的调模板和不同重叠情况(以单重叠、双重叠和三重叠为主)，对各个模型分别进行调。

本发明的技术构思是：利用虚拟正交相机生成各三维模型的正射图，并从正射图中提取出模型的重叠区域；利用颜迁移理论生成调模板，并将调模板根据模型不同的重叠情况进行合理应用，达到多个相邻模型整体调一致的效果。

本发明的优点在于：利用OSG图形引擎实现多个相邻模型的可视化，根据模型地理坐标生成有坐标位置映射关系的正射图，能精准地提取出多模型的重叠区域；根据各模型的重叠情况制定对应的调方法，对有多个重叠区域的模型应用调模板的权值分配来合理地过度，达到调统一的效果。

图1为相邻三维模型调整体流程图

图2为生成调模板流程图

图3为模型重叠示意图

图4为模型调模板应用流程图

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方案并参照附图，对本发明进行详细说明。

图1所示为本发明的整体技术流程图，具体步骤为：

步骤1.载入同一片区域的多个相邻的OSGB格式三维场景模型。

步骤2.获取模型正射图。正射图即正射投影生成的图像，正射投影又为正交投影，其视景体为长方体，投影物体的大小不会随视点与远平面之间的距离而变化，因此在俯视角度能较好地体现原物体的颜属性。利用虚拟正交相机对场景快速扫描即可获取各模型的正射图。在正射生成过程中，需要有统一的比例尺及初始地理坐标，使得正射图的每一个像素点都有对应的地理坐标，因此可以通过重合的地理坐标提取出相邻模型之间的重叠区域。

步骤3.根据重叠区域的颜分布差异计算出一个调模板。每个模型本身都有着各自的调，为了实现所有模型的调一致，需要有一个调模板来统一标准。本发明的调模板用的是模型的重叠区域，因为重叠区域包含了相邻模型的颜信息，所以将重叠区域的调统一并作为调模板是一个合适的选择。本发明在统一调方面运用了颜迁移理论，计算调模板，并用其将一张图像的调应用到另一张图像上。

步骤4.根据调模板对模型整体调。由于一个模型可能会和多个模型有重叠区域，本发明针对不同的重叠情况制定了相应的调算法。如图3所示的模型重叠示意图，若只有两个模型，如图3-Ⅲ(单重叠)，直接使用步骤3所述的方法对它们分别进行调。如果有三个模型，如图3-I(三重叠)和图3-Ⅱ(双重叠)是最常见的重叠情况，本发明以图3-I为基本情况去实现调算法，并将图3-Ⅱ作为图 3-Ⅰ的一种附属情况进行处理。

进一步，所述步骤3中，调模板的计算流程如图2所示，主要步骤为：1)将步骤2提取的两个模型正射图重叠区域作为输入，一张标记为原图像，另一张记为目标图像；2)将原图像和目标图像由rgb 空间转为lαβ空间；3)计算原图像和目标图像均值和标准差；4) 在lαβ空间，对各像素点计算各通道值，方法为：原值减去自身均值后乘以标准差比值(目标图像的标准差除以原图像的标准差)，再将相乘结果加上目标图像均值后赋值给输出图像；5)将输出图像由 lαβ空间转为rgb空间，得到此重叠区域的调模板。需要指出的是，一个模型在使用调模板进行调时，都是以该模型的正射图重叠区域作为原图像，以这个调模板对应的另一个模型的正射图重叠区域作为目标图像的。

进一步，所述步骤4中，使用调模板进行模型调的流程如图4 所示，具体步骤如下：

1)当重叠情况如图3-I所示的三个模型均有相交时，根据步骤3，生成模型A与模型B相交的区域的调模板T1，生成模型B与模型C相交的区域的调模板T2，生成模型A与模型C相交的区域的调模板T3；

2)对于模型B而言，区域①是模型A和模型B相交但不包含模型C 的区域，区域②是模型C和模型B相交但不包含模型A的区域，区域③是模型B中不被模型A和模型C覆盖的区域，区域④是模型A、模型B和模型C都相交的区域。区域①和区域②对应的纹理图像上的像素点分别根据调模板T1和T2完成调，区域③和区域④则需要根据区域上各点到①和②的距离对应用模板T1、T2后的值进行权重分配。以区域③为例进行说明(区域④方法同区域③)，具体步骤为：[1]根据步骤3，将T1调应用到区域③，调后的区域③记为T1-3；将T2的调应用到区域③，调后的区域③记为T2-3；[2]遍历区域③像素点，根据像素和坐标位置的映射关系计算区域③到区域①的最长距离d1max，同样计算区域③到区域②的最长距离d2max；[3]对区域③上任意一点p，计算p到区域①的距离d1，p到区域②的距离d2；则p点最终的像素值计算公式为：

其中Pp是p点的输出像素值，PT1-3是p点在调为T1-3下的输出像素值， PT2-3是p点在调为T2-3下的输出像素值；

3)对于模型A，也像模型B一样，使用调模板T1和T3进行分区域的调。对于模型C，也像模型B一样，使用调模板T2和T3进行分区域的调。

4)当重叠情况为图3-Ⅱ所示的有两个模型不相交时，则只计算调模板T1和T2，步骤2)中对模型B的调不变，但步骤3)中对模型A的调改为将调模板T1应用到模型A的所有纹理图像上，对模型 C的调改为将调模板T2应用到模型C的所有纹理图像上。

目前，针对上述相邻三维模型的调尚未有较好的工具，本发明从实际出发，针对实景建模过程中因诸多不可抗因素而出现的调差异问题，设计了一种为乡村服务的相邻模型的自动调工具，能较好地解决同一区域的多个模型调不一致的问题，避免了重新建模的资源浪费，能有效提高模型复用率。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。