基于倾斜摄影的大规模场景三维重建

发布时间：2022-12-11 18:38

　　大规模、大尺度场景的三维重建结果在国土资源管理、电力系统维护、城市建设、文物保护、环保监测、应急指挥、灾害评估等领域中拥有广泛的应用前景。而无人机航拍与倾斜摄影技术在处理大规模数据采集问题上有着诸多优势,本文针对大规模、大尺度场景,利用无人机倾斜摄影获取其中数据并开展三维重建的研究。主要研究内容分为三部分:（1）无人机路径自动规划算法研究:固定翼无人机的续航负载能力强,更能适应大规模场景的数据采集中对采集效率、采集时间的要求。为了进一步提升优化采集效率和时间,对无人机巡航路径规划进行改进。无人机定速巡航飞行速度较快,其具有较大的转弯半径及测绘区域独特的形状轮廓会导致现有的无人机路径自动规划算法效果不佳,存在测量效率低的问题,因此必须通过研究上述约束下无人机的路径自动规划算法。（2）基于航空摄影的地形地貌的三维高精度重建技术及方法:主要研究重建大尺度场景时,航拍图像的特征提取技术、特征匹配模型和基于摄影几何的三维模型重建方法,过程中结合了实时差分GNSS数据、IMU数据和地面控制点数据,实现从连续航拍图像到三维模型的重建过程,分析了大规模场景情况下上述过程的变换并针对实际条件进行改进,以... 

【文章页数】：116 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容及创新点
    1.4 论文组织结构
第二章 背景知识
    2.1 立体视觉与摄影测量的区别与联系
    2.2 二维图像处理算法
        2.2.1 SIFT特征点检测
        2.2.2 特征匹配
        2.2.3 图像颜色一致性
    2.3 相机模型
        2.3.1 齐次坐标
        2.3.2 针孔相机模型
        2.3.3 相机畸变模型
        2.3.4 相机标定
    2.4 对极几何
        2.4.1 基础矩阵
        2.4.2 本质矩阵
    2.5 运动恢复结构
        2.5.1 光束平差法
        2.5.2 像控点
    2.6 稠密重建
        2.6.1 基于深度图融合
        2.6.2 基于点云扩展
        2.6.3 基于体素
    2.7 表面重建
        2.7.1 Delaunay三角剖分
        2.7.2 泊松表面重建
    2.8 纹理重建
    2.9 多细节层次
    2.10 本章小结
第三章 系统概述
    3.1 无人机系统
        3.1.1 无人机设备平台
        3.1.2 无人机飞行控制系统
        3.1.3 无人机数据采集技术路线
    3.2 集群处理系统
    3.3 本章小结
第四章 路径规划
    4.1 航摄参数
    4.2 改进路径
        4.2.1 传统路径规划算法
        4.2.2 十字形路径
        4.2.3 套耕路径
        4.2.4 对比
    4.3 本章小结
第五章 分块与拼接
    5.1 分块策略
        5.1.1 分块方式
        5.1.2 基于分块策略的特征匹配
        5.1.3 基于分块策略的稠密点云生成
    5.2 拼接
        5.2.1 模型拼接过程
        5.2.2 生成LOD数据
    5.3 集群数据管理
    5.4 本章小结
第六章 水下场景重建
    6.1 背景介绍
        6.1.1 背景内容及意义
        6.1.2 研究现状
    6.2 基本几何关系
        6.2.1 共线约束
        6.2.2 法线方向无穷远点
        6.2.3 本质矩阵的变化
        6.2.4 竖直方向约束方程
        6.2.5 求解
    6.3 实验
        6.3.1 仿真数据实验
        6.3.2 棋盘格数据实验
        6.3.3 定量分析相机外参数
        6.3.4 半水场景实验
        6.3.5 全水场景试验
    6.4 本章小结
第七章 研究成果及展望
    7.1 研究成果
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单视点调节相机模型的水下图像三维重构[J]. 魏迎梅,康来.  北京航空航天大学学报. 2015(11)
[2]基于非平行系统的水下图像转化模型[J]. 张文明,邓茜雪,张强,李海滨.  光子学报. 2015(02)
[3]水下摄影测量共线理论与相机标定方法[J]. 钦桂勤,张永生,黄桂平,范亚兵,陈铮.  计量学报. 2014 (02)
[4]水下双目立体测量系统的建模与误差分析[J]. 张文明,王鑫,张强,李海滨.  光学技术. 2013(02)
[5]无人机摄影测量在1:2000地形图的应用[J]. 史占军,于志忠,郭志强.  吉林地质. 2011(03)
[6]基于无人机技术的地形图测绘研究[J]. 李永树.  测绘. 2011(04)
[7]结构光三维视觉测量关键技术的研究[J]. 吕乃光,孙鹏,娄小平,韩建栋.  北京信息科技大学学报(自然科学版). 2010(01)
[8]无人机影像制作大比例尺地形图试验分析[J]. 何敬,李永树,徐京华,鲁恒.  测绘通报. 2009(08)
[9]水下图像的校正[J]. 徐杰,王宗义,刘涛.  黑龙江科技学院学报. 2008(02)
[10]数字摄影测量的发展与展望[J]. 张祖勋.  地理信息世界. 2004(03)

博士论文
[1]基于计算机视觉的大型复杂曲面三维光学测量关键技术研究[D]. 刘桂华.西南交通大学 2012

硕士论文
[1]基于去模糊和自适应边界HSV局部调整的纹理映射技术研究[D]. 李定康.浙江大学 2017



本文编号：3719292