基于消费级单镜头无人机倾斜摄影三维建模精度对比研究
发布时间：2020-12-05 10:05
近年来随着我国智慧城市建设飞速发展,对城市时空信息最重要的基础设施——三维实景模型提出了更高的需求,尤其2020年启动的“十四五”基础测绘规划,将“实景三维中国建设”列为重要的编制内容。同时目前正在开展的“多规合一”、“房地一体化”等重大项目,也将三维实景模型需求提到前所未有的高度。因此,如何实现不同空间尺度下,高效、高质量开展三维实景模型建设成为近期研究的热点。无人机倾斜摄影测量技术,通过不同种类的飞行平台搭载形式多样的摄像头,为快速构建三维实景模型提供一条有效的解决方案。尤其是近年来出现的消费级无人机搭载单镜头倾斜摄影作业模式,以其低成本、易操控及灵活实施的特点,在小范围区域三维建模方面有着无可比拟的优势。但其精度、可靠性及效率在实际工作中会受到飞行平台、相机参数、航摄参数、地面像控点布设策略及飞控平台POS（Position Orientation System,定位定向系统,以下简称POS）信息等多种因素影响,为进一步推广该模式的应用,有必要对这些影响因素展开分析、研究并进行相应精度评价,进而提出一种优化解决方案。本文围绕消费级单镜头倾斜摄影测量三维建模技术,在分析无人机倾斜摄...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
倾斜摄影三维建模技术流程图
山东建筑大学硕士学位论文9图2.2影像密集匹配生成的点云基于特征检测算法还有FAST、Harris、KAZE、MSER等，余美等[32]选用存在不同几何或辐射畸变的影响对这些特征检测算法进行匹配实验，结果表明FAST、Harris不具备旋转、模糊、缩放及仿射不变性，不能应用于倾斜影像的匹配，而SIFT、KAZE、MSER能适应大多数畸变，其中MSER的特征点数量较少。2.1.4构建三维格网基于密集匹配获得高密度真彩色点云，构建三维格网TIN，并进行滤波处理，初步形成可表达地表特征的数字表面模型。基于密集点云构建TIN通常采用Delaunay递归生长算法，其基本过程为首先由邻近三点形成第一个三角形，然后分别以三条边的任意一侧应用空圆法则（判断外接圆内没有其他点落入），找到第三点构建新的三角形，经反复循环直至所有点均被连接成三角形，如图2.3为Delaunay递归生成三角格网的过程。图2.3Delaunay递归生成算法过程然而在进行三维构网时，由于影像密集匹配产生的像素点分布不规则，而现实世界中空圆法则
山东建筑大学硕士学位论文10诸如建筑物边缘、拐角等具有固定的拓扑关系，采用Delaunay递归生成三角格网容易导致模型边缘模糊化，因而需要引入约束线段进行约束[33]。基于线段约束下的Delaunay三角网构建过程如下：图2.4基于线段约束的Delaunay三角构网过程基于线段约束的三维构网结果如图2.5。图2.5三维构网成果2.1.5纹理映射三维格网已经能够精准表达地物的特征、形状，然而实景三维模型为了高度还原现实中的地物原貌，需要再进行纹理贴合映射。纹理映射过程主要包括选择最优纹理影像与纹理裁取贴合两步。（1）选择最优纹理影像。倾斜影像数据获取时采用非常规的倾斜角度拍摄，因而对于同一地物的多张影像，纹理所占面积、像片倾角、树木遮挡等情况也不一致，选择最优纹理影像时，通常基于上述三种指标，计算每一张影像的综合得分值，对每张影像按分值排序，分值最高的影像即为最优纹理影像。（2）纹理裁龋基于确定的最优纹理影像，提取纹理面域，贴合至所对应的三维模型上，这其中涉及到二维影像坐标系与三维空间摄影测量坐标系的转换。以建筑物墙面纹理
【参考文献】：
期刊论文
[1]多旋翼单镜头无人机不同航线规划的三维建模方法评述[J]. 王云川,段平,李佳,姚永祥,成李博. 测绘通报. 2020(03)
[2]基于消费级无人机的小范围高精度倾斜摄影测量[J]. 刘龙威,徐洪飞,魏瑄. 测绘技术装备. 2019(04)
[3]基于Smart3D无人机倾斜摄影实景三维建模浅析[J]. 王迎春. 地理空间信息. 2019(12)
[4]基于ContextCapture Center平台的城市级实景三维建模技术研究[J]. 王文敏,王晓东. 测绘通报. 2019(S1)
[5]基于消费级无人机倾斜影像的三维测图技术探讨[J]. 吴献文,张鹏,曾琳. 测绘通报. 2019(07)
[6]构架航线对低空无人机影像定位精度影响[J]. 张永显,蓝朝桢,张楠,梁静,訾栓紧. 测绘科学技术学报. 2019(01)
[7]基于近景摄影测量技术的结构变形监测应用研究[J]. 罗元丹,蒋刘华. 中国金属通报. 2019(06)
[8]无人机航测在风景园林中的应用研究[J]. 韩炜杰,王一岚,郭巍. 风景园林. 2019(05)
[9]无人机倾斜摄影技术研究与应用[J]. 孙杰,谢文寒,白瑞杰. 测绘科学. 2019(06)
[10]光束法平差简史与概要[J]. 单杰. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(12)
博士论文
[1]倾斜立体影像匹配若干问题研究[D]. 余美.中国矿业大学 2018
[2]近地轻型数码航空摄影测量系统研究[D]. 段福洲.首都师范大学 2007
硕士论文
[1]消费型旋翼无人机单镜头灵活角度倾斜摄影构建地形模型方法研究[D]. 梁石.西北大学 2019
[2]基于多源影像数据融合的三维实景重建及应用研究[D]. 李娜.山东建筑大学 2019
[3]倾斜摄影测量实景三维模型构建及精度分析[D]. 芦彦霖.中国矿业大学 2019
[4]飞机影像轮廓匹配姿态测量方法研究[D]. 秦瑞皎.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2017
[5]基于倾斜摄影的多目标纹理最优化研究[D]. 叶思奇.桂林理工大学 2017
[6]倾斜摄影测量的空三精度和三维模型精度的评估方法研究[D]. 包丹丹.天津师范大学 2017
[7]离散点生成不规则三角网算法研究及实现[D]. 鲍蕊娜.昆明理工大学 2012
本文编号：2899281
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
倾斜摄影三维建模技术流程图
山东建筑大学硕士学位论文9图2.2影像密集匹配生成的点云基于特征检测算法还有FAST、Harris、KAZE、MSER等，余美等[32]选用存在不同几何或辐射畸变的影响对这些特征检测算法进行匹配实验，结果表明FAST、Harris不具备旋转、模糊、缩放及仿射不变性，不能应用于倾斜影像的匹配，而SIFT、KAZE、MSER能适应大多数畸变，其中MSER的特征点数量较少。2.1.4构建三维格网基于密集匹配获得高密度真彩色点云，构建三维格网TIN，并进行滤波处理，初步形成可表达地表特征的数字表面模型。基于密集点云构建TIN通常采用Delaunay递归生长算法，其基本过程为首先由邻近三点形成第一个三角形，然后分别以三条边的任意一侧应用空圆法则（判断外接圆内没有其他点落入），找到第三点构建新的三角形，经反复循环直至所有点均被连接成三角形，如图2.3为Delaunay递归生成三角格网的过程。图2.3Delaunay递归生成算法过程然而在进行三维构网时，由于影像密集匹配产生的像素点分布不规则，而现实世界中空圆法则
山东建筑大学硕士学位论文10诸如建筑物边缘、拐角等具有固定的拓扑关系，采用Delaunay递归生成三角格网容易导致模型边缘模糊化，因而需要引入约束线段进行约束[33]。基于线段约束下的Delaunay三角网构建过程如下：图2.4基于线段约束的Delaunay三角构网过程基于线段约束的三维构网结果如图2.5。图2.5三维构网成果2.1.5纹理映射三维格网已经能够精准表达地物的特征、形状，然而实景三维模型为了高度还原现实中的地物原貌，需要再进行纹理贴合映射。纹理映射过程主要包括选择最优纹理影像与纹理裁取贴合两步。（1）选择最优纹理影像。倾斜影像数据获取时采用非常规的倾斜角度拍摄，因而对于同一地物的多张影像，纹理所占面积、像片倾角、树木遮挡等情况也不一致，选择最优纹理影像时，通常基于上述三种指标，计算每一张影像的综合得分值，对每张影像按分值排序，分值最高的影像即为最优纹理影像。（2）纹理裁龋基于确定的最优纹理影像，提取纹理面域，贴合至所对应的三维模型上，这其中涉及到二维影像坐标系与三维空间摄影测量坐标系的转换。以建筑物墙面纹理
【参考文献】：
期刊论文
[1]多旋翼单镜头无人机不同航线规划的三维建模方法评述[J]. 王云川,段平,李佳,姚永祥,成李博. 测绘通报. 2020(03)
[2]基于消费级无人机的小范围高精度倾斜摄影测量[J]. 刘龙威,徐洪飞,魏瑄. 测绘技术装备. 2019(04)
[3]基于Smart3D无人机倾斜摄影实景三维建模浅析[J]. 王迎春. 地理空间信息. 2019(12)
[4]基于ContextCapture Center平台的城市级实景三维建模技术研究[J]. 王文敏,王晓东. 测绘通报. 2019(S1)
[5]基于消费级无人机倾斜影像的三维测图技术探讨[J]. 吴献文,张鹏,曾琳. 测绘通报. 2019(07)
[6]构架航线对低空无人机影像定位精度影响[J]. 张永显,蓝朝桢,张楠,梁静,訾栓紧. 测绘科学技术学报. 2019(01)
[7]基于近景摄影测量技术的结构变形监测应用研究[J]. 罗元丹,蒋刘华. 中国金属通报. 2019(06)
[8]无人机航测在风景园林中的应用研究[J]. 韩炜杰,王一岚,郭巍. 风景园林. 2019(05)
[9]无人机倾斜摄影技术研究与应用[J]. 孙杰,谢文寒,白瑞杰. 测绘科学. 2019(06)
[10]光束法平差简史与概要[J]. 单杰. 武汉大学学报(信息科学版). 2018(12)
博士论文
[1]倾斜立体影像匹配若干问题研究[D]. 余美.中国矿业大学 2018
[2]近地轻型数码航空摄影测量系统研究[D]. 段福洲.首都师范大学 2007
硕士论文
[1]消费型旋翼无人机单镜头灵活角度倾斜摄影构建地形模型方法研究[D]. 梁石.西北大学 2019
[2]基于多源影像数据融合的三维实景重建及应用研究[D]. 李娜.山东建筑大学 2019
[3]倾斜摄影测量实景三维模型构建及精度分析[D]. 芦彦霖.中国矿业大学 2019
[4]飞机影像轮廓匹配姿态测量方法研究[D]. 秦瑞皎.中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所) 2017
[5]基于倾斜摄影的多目标纹理最优化研究[D]. 叶思奇.桂林理工大学 2017
[6]倾斜摄影测量的空三精度和三维模型精度的评估方法研究[D]. 包丹丹.天津师范大学 2017
[7]离散点生成不规则三角网算法研究及实现[D]. 鲍蕊娜.昆明理工大学 2012
本文编号：2899281
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