【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于城市三维建模领域，特别是一种严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法。
技术介绍
1、到2050年，城市以仅占全球1.13％的土地面积承载了60％以上的人口，城市的垂直扩张已成为在有限空间内容纳人口增长的必然趋势。建筑物高度是3d城市形态的关键参数，对于理解城市发展和演变的垂直特征的影响至关重要。建筑物高度已广泛应用于多个领域，如3d重建、灾害评估、人口估算、智慧城市。随着城市的不断发展，建筑物密度不断增加，建筑物周围紧密分布着树木、广告牌、电线杆等市政设施，特别是在拥挤的老城区，茂密的树冠往往会严重遮挡建筑物，这对建筑物高度观测提出了严峻的挑战。
2、遥感技术在城市建筑物高度估算方面发挥着关键作用。单个建筑物高度的估算方法主要依赖于多种不同的遥感数据源，包括光学遥感图像、合成孔径雷达(sar)图像、以及光探测与测距(lidar)数据等。利用光学遥感影像中的建筑物阴影反演建筑物高度是一种经典而有效的方法，其通过提取建筑物的阴影，结合太阳和卫星的方位角、高度角等参数，建立空间模型，反演出建筑物高度。另一常用方法为立体像对匹配，其利用两幅或多幅带有一定视差的光学影像，通过进行立体匹配和三角测量来推测建筑物的高度。这一方法同样适用于sar数据，通过测量多幅雷达影像之间的目标相位差，获取目标的高程信息。最后，激光雷达技术能够直接获取目标的3d坐标点云，并以此直接估算建筑物的高度，是一种直接而有效的方法。尽管上述方法在建筑物高度估算方面发挥了重要作用，但在观测视角、使用成本方面存在一些限制：首先，自上而
3、随着互联网和电子地图技术的快速发展，众多街景平台如谷歌街景、百度街景、openstreetmap等不断涌现，已涵盖114个国家和地区。街景数据以其覆盖广泛、获取免费、以及蕴含丰富城市3d信息的特点，为自下而上的观察建筑物对象提供了一个全新的可替代数据。街景影像的基本格式为街景全景图，由指向不同方向的多幅图像通过拼接算法合成，形成360°环绕的视图，以反映真实世界的3d信息。然而，由于拼接算法的具体实现细节未公开，导致拼接图像的顺序和方向不明确，使得街景全景图缺乏方向信息，难以自动与现实世界中的建筑物进行对齐，从而在估算建筑物高度方面受到限制。相对而言，街景图像更常用于建筑物高度的估算，其通过给定的观察方向和图像大小，在街景全景图中投影矩形区域，其对应的参数，如位置、方向角和仰角，可在街景平台投影后获得，这对估算建筑物的高度至关重要。
4、目前基于街景数据准确估算建筑物高度主要依赖于两种方法。一种是单目法，另一种是针孔摄像机法。单目方法需要单个街景影像、参考对象和视场角等参数，应用几何和光学原理来测量目标对象的大小。针孔摄像机方法从街景影像中提取建筑物高度特征，例如屋顶线、拐角或建筑物最高点。采用针孔摄像机模型，利用街景影像与建筑物距离和建筑物高度特征点位置构建三角形来估算建筑物高度。一方面，这两种方法都受到相机参数的影响，要求街景影像拍摄的建筑物必须与相平面平行，即必须面向建筑物进行拍摄。这是因为建筑物与街景影像相平面不平行时，建筑物在影像中的形状和大小会发生透视变形。透视变形的程度取决于建筑物与街景影像相平面之间的角度，角度越大，透视变形越严重。另一方面，城市中的街景数据难以避免的会产生建筑物被遮挡的情况，例如建筑物可能被前方的树木、车辆、电线杆等物体遮挡。这些物体的边界很容易与建筑物真实的屋顶线混淆，产生伪高度特征点。这种情况会导致建筑物高度估计的误差，在严重遮挡的情况下，这一问题变得尤为突出，大大增加了建筑物高度估算的不确定性。因此，针对严重遮挡情况的处理方法需要更为重视和深入研究，以提高建筑物高度估算的准确性和可靠性。
技术实现思路
1、本专利技术需要解决的技术问题是：在街景图片严重遮挡情况下准确估算建筑物高度，提出了严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，建立二维街景目标-三维地理实体的投影转换模型，以解决传统针孔相机模型中街景影像的透视变形问题，消除其对建筑物高度估算的潜在影响，基于斜率突变检验的建筑物伪高度特征点剔除方法，识别出严重遮挡情况下真实的建筑物高度特征点，并进一步获取建筑物真实的高度特征点的图像坐标并投影到3d地理空间估算建筑物高度。
2、本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：
3、本专利技术提供的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，具体是：
4、(1)获取建筑物足迹数据和街景全景影像；
5、(2)以球形全景相机为中介，建立二维街景目标-三维地理实体的投影转换模型，实现地理空间和街景全景影像中建筑物的对应。
6、(3)对于街景影像中广泛存在的建筑物被遮挡情况，提出基于斜率突变检验的建筑物伪高度特征点剔除方法，识别出严重遮挡情况下真实的建筑物高度特征点。
7、(4)将其二维影像坐标投影到三维地理空间，从而估算建筑物的高度。
8、上述方法中，利用以下方法获取建筑物足迹数据与街景影像全景影像：首先，从openstreetmap网站下载建筑物高度估算区域内的建筑物足迹数据和道路数据；其次，使用arcmap中沿线生成点工具，以10m为间隔生成街景采集点；最后，基于python编写百度街景下载程序，基于百度地图静态全景图api获取街景采集点处的街景全景影像及其相机高度和偏航角。
9、上述方法中，以球形全景相机为中介，通过对齐街景全景影像中的车辆前进方向与街景全景影像偏航角，建立二维街景目标-三维地理实体的投影转换模型，实现地理空间和街景全景影像中建筑物的对应，具体包括：
10、(1)建立二维街景全景影像图像坐标、球形全景相机坐标和三维地理空间坐标；
11、(2)建立二维像素坐标与球形全景相机坐标的对应关系，建立全景相机坐标与三维地空间坐标的对应关系，构建二维街景目标-三维地理实体的投影转换模型，实现地理空间和街景全景影像中建筑物的对应。
12、上述方法中，所述建立二维街景全景影像图像坐标、球形全景相机坐标和三维地理空间坐标，具体包括：
13、(1)以街景全景影像的左上角为原点，将其长度和高度分别作为横纵坐标，建立二维街景全景影像图像坐标，通过像素的列号和行号唯一表示每个像素；
14、(2)采用球形全景相机模型，以正北方向为0°，定义360°水平方位角，以水平方向为0°，仰角为正，俯角为负，定义180°垂直方位角，建立球形全景相机坐标，将影像中每个像素以水平方位角和垂直方位角唯一表示；
15、(3)以相机位置为原点，东方向为x轴正半轴，北方向为y轴正半轴，上方为z轴正半轴建立三维地理空间坐标系，通过三个坐标轴的坐标唯一表示空间中的位置。
【技术保护点】
1.严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，步骤(1)采用以下方法：
3.根据权利要求1所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，步骤(2)采用包括以下方法：
4.根据权利要求3所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，建立二维街景全景影像图像坐标、球形全景相机坐标和三维地理空间坐标，其步骤包括：
5.根据权利要求3所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，构建二维街景目标-三维地理实体的投影转换模型，实现地理空间和街景全景影像中建筑物的对应，其步骤包括：
6.根据权利要求1所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，采用以下方法剔除建筑物伪高度特征点：
7.根据权利要求6所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征于，所述的在街景全景影像中定位建筑物的过程是：
...【技术特征摘要】
1.严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，步骤(1)采用以下方法：
3.根据权利要求1所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，步骤(2)采用包括以下方法：
4.根据权利要求3所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，建立二维街景全景影像图像坐标、球形全景相机坐标和三维地理空间坐标，其步骤包括：
5.根据权利要求3所述的严重遮挡情况下利用街景影像估算城市建筑物高度的方法，其特征在于，构建二维街景目标-三维地理实体的投影转换模型，实现地理空间和街景全景影像中建筑物的对应，其步骤包括：
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