基于视觉三维重建的台风灾害定量评估方法研究

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台风灾害是我国沿海地区的主要自然灾害之一,台风来临往往会伴随着狂风和暴雨,这常常会引起房屋倒塌、山体滑坡和泥石流等次生灾害,为了能快速评估灾害的情况,以便能及时抢险救灾,减少人民生命和财产的损失,本文采用基于视觉三维重建的方式对台风灾害损毁进行定量评估,主要研究工作有:(1)提出了一种基于加权密度自适应局部特征点仿射匹配方法。特征匹配作为视觉三维重建的前端,在灾害损毁评估过程中是一个非常关键的步骤,特征匹配的精度大大影响了后续损毁评估的精度。目前特征匹配算法在面临场景大尺度变化时往往会存在大量的误匹配。因此,本文针对Ada LAM算法邻域范围的确定进行改进,将种子点周围特征点数量与其比率测试得分进行加权作为该种子点加权密度值,以该值为约束使用最小二乘优化的方式求解最优邻域半径,实现局部范围的对等,最后进行局部仿射一致性剔除误匹配。(2)提出了一种基于参考平面的室外不规则物体体积测量方法。在台风灾害发生的过程中,室外场景中物体体积发生的变化往往能直观地量化场景损毁的具体情况。在传统投影法计算模型体积时,参考平面往往选择坐标轴构成的平面,这导致体积计算误差较大,本文针对参考平面的选取,设计算法获取地面的平面参数作为参考平面。算法首先采用CSF点云滤波算法对场景三维点云模型进行分割,然后将分割得到的地面点云进行平面拟合得到参考平面参数,最后根据投影法计算模型体积并使用Pn P算法的思想对体积进行尺度恢复获取物体的真实体积。(3)在台风灾害损毁评估的应用中,为方便评估,设计了一个简单的系统,系统主要实现了体积测量的功能,为政府科学抗台减灾以及灾后恢复等工作提供了一种新的解决方案,实验证明,所提出的方案在实际场景中具备一定的可行性,极大地提高了工作效率。
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