倾斜摄影测量三维重建中纹理映射的研究

发布时间：2019-02-14 15:10

【摘要】：随着城市规划、建筑景观设计、三维导航以及城市旅游等应用对高精度的空间模型、能够实时动态观测实景模型需求的增强,作为“智慧城市”空间载体的“数字城市”建设被迅速推广,各大城市关于“数字城市”的构建越来越迫切,快速构建数字城市实景三维模型逐步进入一个迅速发展的阶段。三维城市模型的生产制作从传统的遥感影像结合地形图制作、利用三维激光扫描数据制作、利用机载Lidar点云数据制作到利用航空摄影技术的制作都无法满足目前对重建实景三维模型快速、高效、真实的要求。运用传统的建模方法有很多缺点,如建模周期长、现势型低、建模成本高、地理信息缺乏、纹理不真实、模型精度低等等;三维激光扫描技术无法解决纹理数据的获取和处理问题;机载Lidar技术所建模型不准确,精度相对较差。然而,为了实现“智慧城市”的建设,要先实现能快速、高效、精确的实景三维建模。倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近些年新发展起来的一项高新技术,它颠覆了以往传统航空摄影只能从垂直角度拍摄的局限,通过在同一个飞行平台搭上载多台传感器,同时从垂直、倾斜等多个不同角度采集影像,利用倾斜摄影测量技术获得的倾斜影像可以快速地完成城市三维建模,并为模型提供丰富的纹理信息,真实地反映了符合人眼视觉的城市场景,为建设“数字城市”提供空间地理信息基础。在实景三维模型的重建过程中,最重要的两个步骤就是建立三维建筑物模型和纹理映射。本文根据新兴的倾斜摄影测量技术,阐述了基于倾斜摄影技术的建模方式。分析了基于倾斜影像获取建筑物纹理的优势与处理手段。在获得建筑物白模的基础上,通过可视性分析,根据最佳视角法和深度缓存算法选择出对应地面区域的最优纹理,以处理城市建筑物纹理的模糊、自动提取和稠密建筑物纹理的遮挡等问题。本文的主要的研究内容如下:(1)对比分析了常用的几种建模方法,并对其各自的适用性进行了说明,然后着重阐述了基于倾斜摄影测量技术进行建模的方法,以解决目前建模方式存在的建模周期长、建模成本高、地理信息缺乏、纹理不真实、模型精度低等缺点,提高建模的质量和效率。(2)阐述纹理映射的原理、方法、过程。针对纹理数据源的选取,映射关系的计算,纹理提取,纹理遮挡处理等过程,介绍了目前比较常用的纹理数据源的获取方法,纹理提取原则和遮挡处理方法,重点分析介绍了基于倾斜影像的纹理映射过程。(3)本文利用M600 pro航拍飞行器,搭载Riy-D2相机,获得研究区域的倾斜影像数据,经过数据预处理、区域网联合平差、倾斜影像密集匹配、DSM点云生成、TIN构建、纹理映射及编辑等,生成了研究区域的真三维模型。最后,通过研究区域均匀分布的20个检查点对生成的模型精度进行评定。(4)在研究区域内选择存在纹理模糊及遮挡的区域,利用影像匀光与处理实现重建纹理的一致性,消除模糊。通过可视性分析,利用基于物方的视角法选择出最优纹理,并结合深度缓存算法进行遮挡判断。实现过程以Visual Studio2010为开发平台,搭建OpenGL运行环境来完成。实验表明,纹理映射过程经过上述优化处理后,能部分解决纹理模糊和遮挡的问题,提高了三维模型的真实性及完整性。
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【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P23

【参考文献】