倾斜摄影测量在三维建模中的应用

毕业设计

题目：倾斜摄影测量在三维建模中的应用学院：测绘工程学院

专业：测绘工程

姓名：原一哲

学号： *********

指导老师：***

完成时间：2014年5月25日

摘要

机载倾斜摄影测量系统是对常规摄影测量系统的改进和发展，它能够获取常规摄影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息，在数字城市构建中具有重要的意义。本文应用机载倾斜摄影数据进行了三维建模和单斜片测量的应用研究与实验，初步实验表明：倾斜摄影数据应用三维建模单斜片测量是可行的并且具有较好的应用前景。

关键词：倾斜摄影测量，三维建模，单斜片测量

Abstract

Airborne oblique photogrammetric system is the improvement of the traditional photogrammetric system ,which can get the facade texture and geometry information that cannot be obtained by conventional photography ,and it is of great significance in the construction of digital city .In this paper,the airborne oblique photogrammetry data were used for three dimensional modeling and single-oblique photo measure.Preliminary experiments showed the good application prospects.

Key words:oblique photogrammetry ;three dimensional modeling;single-oblique photo measure.

目录

第一章引言 01

1.1传统建立城市三维模型的方法 02

1.2传统建立城市三维模型的弊端 02

1.3倾斜摄影测量的技术特点 02

1.4倾斜摄影测量的意义 02

1.5线阵相机系统 03

1.6 倾斜摄影测量应用及前景 04

第二章基于倾斜摄影数据的三维测量技术

2.1 倾斜摄影测量关键技术 07

2.1.1 倾斜摄影测量的基本原理 07

2.1.2 倾斜影像的特点 07

2.1.3 倾斜影像测量的关键技术 07

2.1.4倾斜摄影测量三维建模的目标及内容 08

2.2三维建模技术 09

2.3城市三维模型建立方法 12

2.3.1城市基础信息搜集 12

2.3.2建筑模型细部分析 13

2.3.3 模型纹理制作 13

2.3.4 模型归位与合并 13

2.4单斜片测量技术 14

2.5单斜片测量的思路 14

第三章总结

3.1 加载DOM DEM影像 15

3.2 计算斜片覆盖范围 15

3.3斜片测量 15

参考文献 17

致谢 18

第一章引言

近年来国际地理信息领域将传统航空摄影技术和数字地面采集技术结合起来发展了一种称为机载多角度倾斜摄影的高新技术，简称倾斜摄影技术。通过在同一飞行平台上搭载多台或多种传感器同时从多个角度采集地面影像从而克服了传统航空摄影技术只能从垂直角度进行拍摄的局限性，能够更加真实地反映地物的实际情况，弥补了正射影像的不足。通过整合及矢量等数据进行基于影像的各种三维测量，基于人眼视觉适合于观察倾斜透视像片的特点倾斜影像测量技术更适合于网络环境应用。针对倾斜摄影数据的特点人们进行了多方面的研究探讨。

传统的航空航天摄影测量技术主要针对地形地物顶部进行测量，对起伏明显的地形，地物侧面的纹理和三维几何结构等信息获取一直十分有限，倾斜摄影测量因此成为近年来国际上发展十分迅速的一项高新技术。本文简要评述了几种典型的倾斜摄影测量软硬件系统，分析了倾斜摄影测量的关键技术，总结提炼了倾斜摄影测量技术发展的主要趋势和研究要点。

倾斜影像是指由一定倾斜角度的航摄相机所获取的影像。倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。常用的影像数据主要来源于垂直角度或倾角很小的航空或卫星影像，这些影像大多只有地物顶部的信息特征，缺乏地物侧面详细的轮廓及纹理信息，不利于全方位的模型重建和场景感知。并且，这些影像上建筑物容易产生墙面倾斜、屋顶位移和遮挡压盖等问题，不利于后续的几何纠正和辐射处理。 2008 年第 21 届ISPRS 大会和 2011 年第 53 届德国摄影测量周，倾斜摄影测量技术都是大会的主要议题之一。新型多线面阵、多角度数码相机的应用如 ADS40/80、SWDC-5 等为多视影像和大角度倾斜影像的获取提供了可能；高性能倾斜摄影测量处理系统等的不断改进也使得倾斜影像的处理更加便利。

多角度相机及处理系统多角度相机世界上较早的倾斜摄影相机被认为是徕卡公司2000 年推出的ADS40 三线阵数码相机，提供地物前视，正视和后视、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、93个视角方向的影像。外国的一些先进公司专门研制了倾斜摄影用的多角度相机，可以同时获取一个地区多个角度的影像；我国的四维远见公司也研制了自主知识产权的多角度相机。

1.1传统建立城市三维模型的方法

传统建立城市三维模型的方法是，先要将需要建立模型的区域划分为若干个测区，采用外业人员手工拍照的方法，结合正摄影像，得到建筑物的结构和纹理，然后通过内业人员的处理，测区平面矢量图，屋顶矢量图等数据，建立白模，通过拍摄的纹理分析模型的细部结构，最后将拍摄的纹理处理后贴在白模上。

1.2传统建立城市三维模型的弊端

传统建立三维城市模型的弊端在于，外业人员工作量大，拍摄时间长，存在漏拍等问题，导致内业人员只能靠猜测来分析部分建筑物的细部结构; 由于拍摄角度的原因，内业人员往往看不清屋顶的细节，照片的拍摄顺序也不一定符合内业人员的观察习惯，照片顺序凌乱，浪费了很多建模的时间，纹理拍摄的倾角不同，导致内业人员制作纹理时遇到困难。

1.3倾斜摄影测量的技术特点

相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察被制作建筑，更加真实地反映地物的实际情况，极大地弥补了基于正射影像分析应用的不足，通过配套软件的应用，可直接利用成果影像进行包括高度长度面积角度坡度等属性的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用，针对各种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模成图的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效地降低城市三维建模成本。

1.4倾斜摄影测量的意义

倾斜摄影测量不仅能够真实地反应地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入精确的地理信息，更丰富的影像信息，更高级的用户体验，极大地提高了航摄影像处理的速度。倾斜影像技术的应用，使目前高昂的三维城市建模成本大幅降低，大大提高三维城市建模的速度。