本发明提供一种实景三维数据浏览质量检查过程可视化的方法,属于实景三维显示。
背景技术:
1、近年来,随着测绘地理信息技术的不断发展,实景三维数据在智慧城市、城市规划、工程建设等领域得到广泛应用。实景三维数据具有统一时空间基底、海量数据融合、数字孪生反映客观世界等特点,从空间尺度一般分为地形级、城市级、部件级。
2、质量是产品的生命线,质量检查(质检)工作关乎数据产品的可靠性、可用性。测绘成果质检采用“两级检查、一级验收”,通过多道程序上保证质检工作的有效性。但实景三维产品模式特点带来了新的挑战。
3、实景三维数据形成了不同尺度、信息丰富的时空间场景,其质检需要大量的人工判断,即质量人员从用户的视角检查模型表达精细度、逻辑关系、场景效果(定义见gb/t24356-2023《测绘成果质量检查与验收》7.4.5)。在这样的技术条件下,浏览式质检约占整体质检工作量70%左右。在实践中发现,实景三维浏览质检的过程缺乏可视化复现技术手段,使得“两级检查、一级验收”中的后道检查无法掌握前道检查的进展和成果,工序之间产生了大量信息差,使得工作流程难以管理。另外,这个问题也使工作甲方、数据用户认为这部分质检工作是“黑盒”,对提升质检市场认可度极为不利。
技术实现思路
1、本发明提出一种基于实景三维软件的浏览式质检过程复现的方法,使用三维浏览软件一般都具备的相机视锥体数据,经过一定的数据处理和计算,以三维热力图的形式复现浏览质检过程,使后道检查、工作甲方、数据用户能够明晰前道质检的覆盖度,方便“查遗补漏”和“监督推进”。质检三维热力图还可以和时空场景进一步叠加分析,形成新的知识洞见。
2、具体技术方案为:
3、一种实景三维数据浏览质量检查过程可视化的方法,包括几个步骤:
4、s1、读取数据集
5、在实景三维数据浏览质检的过程中,记录数据结构体(pi,oi,ti),结束质检时,保存成为数据集“浏览质检过程数据集”;
6、其中,数据结构体三个参数定义如下:
7、pi={pi.x,pi.y,pi.z,pi.heading,pi.pitch,pi.roll,pi.t}为观察点,(pi.x,pi.y,pi.z)为相机观察点空间位置,(pi.heading,pi.pitch,pi.roll)为相机姿态,分别为航向角、俯仰角、横滚角。
8、oi={oi.x,oi.y,oi.z,oi.w,oi.h}为视锥近景图框中心点,其中,(oi.x,oi.y,oi.z)为视锥近景图框中心空间位置,(oi.w,oi.h)是视锥近景图框的长和宽。
9、由(pi,oi)算出视线方向po,由(oi.w,oi.h)算出近景图框面积area。
10、ti为观察时长,即在pi其他参数不变的情况下维持的时间长度。
11、s2、数据集筛选、清洗
12、设置参数对数据集进行筛选。将视窗面积area=o.w*oi.h、观察时长time=pi.t作为筛选条件,过滤视角面积和浏览时间不符合要求的的记录。
13、按具体项目的需求,还可以设置更多筛选条件,如相机姿态(pi.heading,pi.pitch,pi.roll)应该朝向质检目标等。
14、对数据集进行清洗,清洗方式一般为缺失值处理、异常值检测和处理;
15、s3、数据分组
16、为体现不同尺度上的质检工作过程,对数据集进行分组。分组后,对每组进行后续步骤
17、(1)按主要观测对象分组。计算视线夹角的交汇点,确认主要观测对象的位置,按不同对象对数据集进行分组;
18、(2)按采样点朝向分组;
19、(3)按到采样点到地物距离分组;
20、s4、数据降维处理
21、选用多个视角平面对数据集切片,用于后续生成多个方向的热力图;
22、s5、生成热力图
23、选用dbscan算法生成核密度图。
24、在dbscan中,有两个参数需要指定:ε邻域和最小近邻点数量minpts。其中,ε邻域需给定半径生成,ε邻域半径是多维欧式距离mfdist(oa,ob),公式为:
25、
26、式中,dist(oa,ob)表示oa,ob两点间的欧式距离,是oa,ob两个视窗的面积区别,是oa,ob的时长区别。(wd,wa,wt)分别表示位置、面积、时长3个因素的权重因子,权重按项目需求调整,满足wd+wa+wt=1。参数minpts根据项目情况设置;
27、生成的核密度图经过颜色渲染即得到热力图。
28、s6、热力图与受检成果套合
29、生成热力图后,将热力图套合在受检成果的5个方向切片上,形成能够质检过程的回溯图。
1.一种实景三维数据浏览质量检查过程可视化的方法,其特征在于,包括几个步骤:
2.根据权利要求1所述的一种实景三维数据浏览质量检查过程可视化的方法,其特征在于,s1中,数据结构体三个参数定义如下:
3.根据权利要求1所述的一种实景三维数据浏览质量检查过程可视化的方法,其特征在于,s2中,筛选条件设置还包括:相机姿态(pi.heading,pi.pitch,pi.roll)应该朝向质检目标。
4.根据权利要求1所述的一种实景三维数据浏览质量检查过程可视化的方法,其特征在于,s3、中数据分组方法包括以下几种:
5.根据权利要求1所述的一种实景三维数据浏览质量检查过程可视化的方法,其特征在于,s5中,在dbscan中,有两个参数需要指定:ε邻域和最小近邻点数量minpts;其中,ε邻域需给定半径生成,ε邻域半径是多维欧式距离mfdist(oa,ob),公式为:
