倾斜摄影三维模型构建及其优化研究

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目前,倾斜摄影测量技术是构建大场景三维模型较为行之有效的方法,其获得的模型成果精度较高,包含了丰富的地理信息,可以真实的还原现实世界,且该项技术已大量用于智慧城市建设、地质灾害监测、智慧旅游行业等领域。传统建模方法虽然可以获得较为精细的三维模型,但不适用于大场景三维建模。倾斜摄影测量采用的是无人机搭载多镜头相机高效采集多视影像,并快速建立实景三维模型。在倾斜摄影构建三维模型过程中,倾斜多视影像三维重建技术是当前被广泛关注的问题。本文首先系统梳理了包括影像匹配、光束网空中三角测量、多视影像密集匹配等相关技术的概念和原理。再以实际项目为例,进行大场景三维模型构建与优化实践。先通过不同的算法开展影像匹配实验,对比分析影像匹配效果。再针对倾斜摄影测量构建的三维模型成果中不可避免的模型空洞、纹理变形、悬浮物等问题进行多次修饰实验,总结出一套更加有效且快速的模型优化方案,可实现精细化模型构建。本文主要研究工作与结论包括:(1)倾斜摄影三维重建理论体系构建。通过阅读大量的相关文献,明确了倾斜摄影测量三维重建的相关概念和原理,主要包括影像匹配技术、光束法空中三角测量、多视影像密集匹配等。再通过对影像匹配中较为流行的SIFT算法与SURF算法进行深入研究,通过选取两组不同特征的连续倾斜影像进行实验,对两种算法的试验结果进行对比分析,从实验结果可知,SURF算法较适合连续倾斜影像匹配。最后针对多视影像密集匹配的常用算法进行概述,主要包括运动恢复结构算法、多视图聚簇算法等。(2)倾斜摄影三维建模过程优化实践。以江西省某地区为研究区域,利用ContextCapture平台进行3D建模。针对建模过程中的空三任务,经过多次实验,提出了一种用户连接点优化方案,该方案可以改善空三的成果质量,减少提交空三任务的次数,节约整体建模时间。根据规范系统研究和分析了倾斜摄影构建的三维模型所能达到的复杂度与几何精度,模型成果完全满足规范要求。(3)大场景三维模型优化研究。系统的研究了三维模型的缺陷类型及其原因,并针对不同的缺陷提出对应的修饰方法,通过对问题模型进行修饰和替换,达到模型优化的目的。还提出了一种基于ArcGIS软件相交分析功能的问题模型区域瓦片提取方法,解决了大场景三维模型中,瓦片数量过多而无法快速选择到存在缺陷瓦片的问题,极大的提升了模型优化的工作效率,对实际工作中构建精细化模型具有参考意义。
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