一种行军道路沿线三维场景仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种行军道路沿线三维场景仿真方法，包括步骤：获取出发地至目的地之间的行军道路对应的道路数据，以及道路沿线的高程数据和二维俯拍影像；对二维俯拍影像进行目标识别，得到道路沿线地貌特征数据，在三维地理坐标系中，与所述道路数据和沿线的高程数据进行空间坐标匹配；这些数据对应生成仿真地貌景物、仿真道路和三维仿真地形并进行渲染，生成行军道路沿线三维场景。该方法适用于多种规格的道路沿线的二维俯拍影像进行标准化处理，能够准确识别其中的二维地貌对象，并由此快速生成道路沿线三维仿真场景，具有应用范围广、降低实现难度和效率高的优点。降低实现难度和效率高的优点。降低实现难度和效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种行军道路沿线三维场景仿真方法


[0001]本专利技术涉及计算机仿真
，尤其涉及一种行军道路沿线三维场景仿真方法。

技术介绍

[0002]在军事、反恐、应急救援等领域，通常需要派出专业分队到陌生地域执行任务，期间需要以机动行军的方式，例如驾驶特种装备车辆、救援车辆等沿规划道路行进。
[0003]为了在行军之前对行军道路沿线进行准确评估，有利于提高行军速度、加强预判、避免意外事故、提前做好各种准备等，通常需要尽可能提前熟悉行军道路沿线的自然人文状况。为此，需要能够快速构建行军沿线的仿真环境，以有利于提前预判和评估行军效能，为实际道路行军做好充分准备。

技术实现思路

[0004]本专利技术主要解决的技术问题是提供一种行军道路沿线三维场景仿真方法。解决现有技术中缺少对行军道路沿线快速构建对应的三维仿真场景的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种行军道路沿线三维场景仿真方法，包括步骤：
[0006]本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种行军道路沿线三维场景仿真方法，包括步骤：对二维地貌俯拍影像样本进行规格一致性处理，得到标准化图样，对其中的二维地貌进行标注和裁剪，获得多个二维地貌训练样本；提取二维地貌训练样本的图像特征，训练得到二维地貌识别神经网络模型，利用该模型对包含有俯拍二维地貌的应用影像进行目标识别，提取二维地貌特征数据并输入到三维地貌仿真环境，进行三维地貌高度和外饰仿真布设，快速生成对应的三维地貌场景。该方法适用于多种规格的二维地貌俯拍影像进行标准化处理，能够准确识别其中的二维地貌对象，并由此快速生成对应的三维地貌场景，具有应用范围广、降低实现难度和效率高的优点。
附图说明
[0007]图1是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法一实施例的流程图；
[0008]图2是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中像素坐标系示意图；
[0009]图3是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中应用影像被识别为多个地貌特征数据示意图；
[0010]图4是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中高程数据在三维地理坐标系中的显示示意图；
[0011]图5是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中高程数据用单一色彩进行地形背景的渲染示意图；
[0012]图6是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中林地地貌仿真示意图；
[0013]图7是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中草地地貌仿真示意图；
[0014]图8是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中三维地貌场景示意图；
[0015]图9是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中道路数据显示示意图；
[0016]图10是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中对行军道路沿线三维场景的举例说明图；
[0017]图11是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中对图像进行标准化分割示意图；
[0018]图12是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中对标准化图样进行二维地貌标注和裁剪的举例说明图；
[0019]图13是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中初始神经网络识别模型的组成图；
[0020]图14是根据本专利技术行军道路沿线三维场景仿真方法另一实施例中对标准化图样识别的二维地貌对象示意图。
具体实施方式
[0021]为了便于理解本专利技术，下面结合附图和具体实施例，对本专利技术进行更详细的说明。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0022]需要说明的是，除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本专利技术。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0023]图1显示了行军道路沿线三维场景仿真方法一实施例的流程图，包括步骤：
[0024]步骤S1：获取出发地至目的地之间的行军道路对应的道路数据，以及道路沿线的高程数据和道路沿线的二维俯拍影像；
[0025]步骤S2：对所述道路沿线的二维俯拍影像进行目标识别，得到道路沿线地貌特征数据，在三维地理坐标系中，输入所述道路数据和沿线的高程数据，并与所述道路沿线地貌特征数据进行空间坐标匹配；
[0026]步骤S3：将所述道路沿线地貌特征数据对应生成仿真地貌景物，将所述道路数据生成仿真道路，将所述高程数据对应生成三维仿真地形，根据所述道路沿线地貌特征数据和所述道路数据在所述三维地理坐标系中的空间信息特征，用所述仿真地貌景物和仿真道路对所述三维仿真地形进行渲染，生成行军道路沿线三维场景。
[0027]通过图1所示的行军道路沿线三维场景仿真方法，一方面利用道路沿线的二维俯
拍影像(如遥感遥测对地二维拍摄影像，或者航怕二维影像)可以获得一个空间地域的实际地貌特征，这种地貌特征具有动态变化性，例如雨雪天气对地貌的影响、季节变化对地貌的影响，以及自然灾害和人类行为对地貌的影响；另一方面利用行军道路对应的道路数据来确定行军经过的道路，以及利用道路沿线的高程数据来反映一个空间地域的地势起伏变化，通常具有稳定性，除非有填山造海、地震塌陷等造成的地形变化，而这种变化通常在发生前或发生后具有较长时间的稳定性。
[0028]因此，通过本专利技术的上述实施例，在仿真环境中构建呈现一个实际空间地域对应的行军道路沿线三维场景时，可以比较快速准确的加以实现，同时满足对效率和准确度的要求。
[0029]优选的，在步骤S1中，所述道路沿线的二维俯拍影像以像素坐标系来表示，如图2所示，影像的左下角为原点像素坐标(0,0)，横坐标是以一个像素为单位向右递增，如最大值Xmax
‑
1为1023，表示横向共有Xmax＝1024个像素，纵坐标是以一个像素为单位向上递增，如最大值Ymax
‑
1为767，表示纵向共有Ymax＝768个像素。由此，就可以对一个像素总数为1024
×
768的影像中的每一个像素坐标通过对应的一个像素值的方式，确定其在该图像中的像素坐标和像素值。然后，基于该坐标，通过三基色(R、G、B)来表示每一个像素坐标对应的像素值。
[0030]优选的，在步骤S2中，所述得到道路沿线地貌特征数据的方法包括：利用经过训练后的地貌识别神经网络模型，对道路沿线的二维俯拍影像进行目标识别，从中提取多个不同地貌类型分别对应的第一地貌特征数据至第N地貌特征数据，N表示地貌类型的类别数量，N大于或等于2；所述道路沿线地貌特征数据进行空间坐标匹配包括：使得所述第一地貌特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行军道路沿线三维场景仿真方法，其特征在于，包括步骤：获取出发地至目的地之间的行军道路对应的道路数据，以及道路沿线的高程数据和道路沿线的二维俯拍影像；对所述道路沿线的二维俯拍影像进行目标识别，得到道路沿线地貌特征数据，在三维地理坐标系中，输入所述道路数据和沿线的高程数据，并与所述道路沿线地貌特征数据进行空间坐标匹配；将所述道路沿线地貌特征数据对应生成仿真地貌景物，将所述道路数据生成仿真道路，将所述高程数据对应生成三维仿真地形，根据所述道路沿线地貌特征数据和所述道路数据在所述三维地理坐标系中的空间信息特征，用所述仿真地貌景物和仿真道路对所述三维仿真地形进行渲染，生成行军道路沿线三维场景。2.根据权利要求1所述的行军道路沿线三维场景仿真方法，其特征在于，所述得到道路沿线地貌特征数据的方法包括：利用经过训练后的地貌识别神经网络模型，对道路沿线的二维俯拍影像进行目标识别，从中提取多个不同地貌类型分别对应的第一地貌特征数据至第N地貌特征数据，N表示地貌类型的类别数量，N大于或等于2；所述道路沿线地貌特征数据进行空间坐标匹配包括：使得所述第一地貌特征数据至第N地貌特征数据，与所述道路数据和沿线的高程数据的空间坐标相匹配。3.根据权利要求2所述的行军道路沿线三维场景仿真方法，其特征在于，所述道路沿线的二维俯拍影像以像素坐标系来表示，基于所述像素坐标系来表示第一地貌特征数据至第N地貌特征数据，其中第一地貌特征数据表示为：第N地貌特征数据表示为：其中，A1表示第一地貌特征数据包括的像素点的像素值在像素坐标系中的集合，表示第一地貌特征数据在像素坐标系中的原点像素坐标(0,0)的像素值，表示第一地貌特征数据在像素坐标系中的像素坐标(0,1)的像素值，以此类推，表示第一地貌特征数据在像素坐标系中的最大像素坐标(Xmax
‑
1,Ymax
‑
1)的像素值；A
N
表示第N地貌特征数据包括的像素点的像素值在像素坐标系中的集合，表示第N地貌特征数据在像素坐标系中的原点像素坐标(0,0)的像素值，表示第N地貌特征数据在像素坐标系中的像素坐
标(0,1)的像素值，以此类推，表示第N地貌特征数据在像素坐标系中的最大像素坐标(Xmax
‑
1,Ymax
‑
1)的像素值。4.根据权利要求3所述的行军道路沿线三维场景仿真方法，其特征在于，将所述第一地貌特征数据至第N地貌特征数据对应映射到仿真环境中的三维地理坐标系，是通过将第一地貌特征数据至第N地貌特征数据的每一个像素坐标中的横坐标和纵坐标，分别对应映射到所述三维地理坐标系X1Y1Z1在X1Y1平面上的坐标点(x1,y1)。5.根据权利要求3所述的行军道路沿线三维场景仿真方法，其特征在于，使得所述第一地貌特征数据至第N地貌特征数据与所述沿线的高程数据的空间坐标相匹配的方法是：让所述沿线的高程数据中的每一个三维坐标点(x2,y2,z2)对应的平面坐标点(x2,y2)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅彧，朱震宇，孙靖，刘伟伟，韦洋，白海，王子文，
申请(专利权)人：南京宇天智云仿真技术有限公司，
类型：发明
国别省市：