基于倾斜摄影测量的纹理自动重建研究

倾斜摄影测量技术是近年来研究的热点,获取的影像可作为城市三维模型的纹理。本文基于倾斜影像,提出了一种航片-模型自动纹理映射的新方法,该方法利用共线关系进行空间点匹配,并对倾斜影像像素进行重采样,将像素重写在模型侧面和顶面,从而实现模型纹理重建。该方法在实现过程中有两个关键点,其一是最优影像选取,其二是无遮掩影像的获取,为了解决这些问题,本文提出了相应的算法。最后,基于VC++平台,在倾斜影像与三维模型间进行了纹理映射实验。实验证明,本文提出的新方法可以自动完成纹理映射,这种方法简单、高效,适宜于大范围内三维模型纹理重建。     

多分辨率倾斜影像与GeoSLAM激光点云融合精细化建模方法

针对无人机常规倾斜影像建模过程中存在的拉花、空洞、地物悬浮等问题,提出了多分辨率倾斜影像融合GeoSLAM激光点云进行精细化建模的方法。该方法选用无人机和GeoSLAM激光扫描仪采集数据,将多分辨率倾斜影像匹配点云与激光点云进行拼接、点云配准、噪点过滤处理,通过重建大师软件完成倾斜影像和激光点云数据融合建模,并从模型精度、纹理结构上对融合建模模型进行质量评价。结果表明：融合后的三维模型几何结构完整,细节纹理清晰,模型精细度明显提升。     

纹理映射失真处理中的LOD技术

纹理映射是计算机图形学中广泛应用的一项重要技术,纹理图像可以描述景物表面各点处的反射属性,模拟景物表面丰富的纹理细节,减少建模的工作量,提高计算机生成图形的真实性.但是由于纹理都为栅格图像,放大和缩小会产生一定程度的失真,所以要对纹理进行细节分层处理.文中主要介绍纹理的重采样和建立金字塔技术,提出减少纹理映射失真的方法.     

纹理映射失真处理中的LOD技术

纹理映射是计算机图形学中广泛应用的一项重要技术,纹理图像可以描述景物表面各点处的反射属性,模拟景物表面丰富的纹理细节,减少建模的工作量,提高计算机生成图形的真实性.但是由于纹理都为栅格图像,放大和缩小会产生一定程度的失真,所以要对纹理进行细节分层处理.文中主要介绍纹理的重采样和建立金字塔技术,提出减少纹理映射失真的方法.     

城市三维重建中的自动纹理优化方法

围绕低空多镜头倾斜摄影在三维城市影像模型生产中的纹理优化问题,提出了一种无缝纹理模型重建方法。文中首先采用相机响应函数和暗通道方法对影像进行预处理;然后,根据地物三角网格表面模型与影像的映射关系,利用稀疏构网方法进行遮挡检测,并建立了三角面片的可视纹理列表;最后,结合三角网格表面模型中基本面片的三维拓扑关系,利用影像的均值与方差信息,构建了基于马尔科夫随机场框架下的图割纹理优化算法,解决了纹理优化选择的离散多标号问题,保证了相邻三角面片映射纹理的一致性,实现了城市大场景无缝纹理模型的重建。试验结果验证了算法的可靠性和优越性。     

3维城市建模中的建筑墙面纹理快速重建研究

建筑墙面纹理数据的获取是3维城市建模的重要方面和"瓶颈"问题.阐述建筑墙面纹理快速重建需要解决的问题和实现策略,并对纹理影像数据源的选择、获取方式以及重建过程中影像方位元素获取、轮廓线影像匹配关键算法的实现等各方面进行具体探讨,最后以数码相机拍摄的近景影像和直升机载视频序列影像作为纹理数据源分别进行建筑墙面纹理快速重建实验,取得较好的效率和效果.     

多像位姿估计的全景纹理映射算法

纹理映射技术作为获取具有丰富纹理信息的真彩色点云的有效手段，正以其独特的优势广泛地应用于众多行业领域。研究了一种利用三维激光扫描仪与外置数码相机联合标定解算多张影像位姿并获取全景真彩色点云的方法。其基本思想是利用摄像机与激光扫描仪固有的相对位置姿态，通过对首张影像进行标定得到其位置姿态后，利用摄像机空间旋转的几何特性，根据首张影像的位姿获取其余影像的位姿，继而完成多张影像的纹理映射，获取全景彩色点云。对比目前主流的全景影像纹理映射算法，该算法在精度与效率上均有一定提高。对多种点云数据进行纹理映射实验，结果表明，该方法能够快速准确地获取真三维全景彩色点云，为三维精细化建模提供了数据基础。     

倾斜影像的三维纹理快速重建

针对三维城市模型重建,提出了一种利用倾斜影像实现城市模型纹理快速重建的方法。该方法基于摄影测量计算机视觉理论,在事先处理得到城市建筑物数字表面模型的基础上,利用共线方程计算物方与像方的几何投影关系,获得建筑物的三维信息与纹理信息。通过一定的最优算法选择出地物面的理想纹理,实现城市建筑物纹理的自动提取及稠密建筑物纹理的遮挡处理。真实影像纹理重建的结果表明:应用本文方法进行三维城市模型纹理重建具有自动化程度高、效果逼真、成本低的特点,为快速、大面积的城市真三维模型纹理重建提供了一种有效的实现途径。     

基于航空影像的屋顶半自动重建研究

以航空影像为数据源,设计了一套完整的屋顶快速半自动建模方案。整个建模流程可分为数据获取、数据预处理、几何建模、纹理映射4个阶段。在数据获取阶段,定义了适合于后续建模的两种房屋的屋顶编码方式。在几何建模阶段,利用带约束条件的Delaunay三角构网来构建复杂屋顶几何结构。在纹理映射阶段,提出了一种纹理优化选择算法,选择最佳纹理进行贴图。实验结果表明,此半自动建模方法重建屋顶模型正确率高,纹理贴图精度满足要求。     

基于倾斜影像的三维城市自动建模

针对传统的基于三维GIS和CAD三维建模技术存在人工干预多、建模速度慢、成本高,不适用于大规模城市三维建模等问题,基于激光点云数据建模技术无法直接获取刚性模型纹理,建模成本高等问题,对目前应用较为广泛的基于倾斜影像三维建模技术的技术要点进了研究。该技术以倾斜多视影像为基础,借助于多视影像特征提取与定向技术、密集匹配与三维重建技术、纹理贴图技术进行三维建模。该方法综合运用计算机视觉技术、摄影测量技术,在保证三维模型定位精度高、纹理细节好的同时,节省人力物力,适用于大规模城市三维建模。     

3D reconstruction from a single image using geometric constraints

Photogrammetry has many advantages as a technique for the acquisition of three-dimensional models for virtual reality. But the traditional photogrammetric process to extract 3D geometry from multiple images is often considered too labour-intensive. In this paper a method is presented with which a polyhedral object model can be efficiently derived from measurements in a single image combined with geometric knowledge on the object. Man-made objects can often be described by a polyhedral model and usually many geometric constraints are valid. These constraints are inferred during image interpretation or may even be extracted automatically. In this paper different types of geometric constraints and their use for object reconstruction are discussed. Applying more constraints than needed for reconstruction will lead to redundancy and thereby to the need for an adjustment. The redundancy is the basis for reliability that is introduced by testing for possible measurement errors. The adjusted observations are used for object reconstruction in a separate step. Of course the model that is obtained from a single image will not be complete, for instance due to occlusion. An arbitrary number of models can be combined using similarity transformations based on the coordinates of common points. The information gathered allows for a bundle adjustment if highest accuracy is strived for. In virtual reality applications this is generally not the case, as quality is mainly determined by visual perception. A visual aspect of major importance is the photo-realistic texture mapped to the faces of the object. This texture is extracted from the same (single) image. In this paper the measurement process, the different types of constraints, their adjustment and the object model reconstruction are treated. A practical application of the proposed method is discussed in which a texture mapped model of a historic building is constructed and the repeatability of the method is assessed. The application shows the feasibility of the method and the potential of photogrammetry as an efficient tool for the production of 3D models for virtual reality applications.     

基于ICP方法缺乏纹理物体三维曲面模型的匹配

对缺乏纹理物体建立三维模型,关键的难度在于缺乏特征点和点的坐标获得。本文采用ICP算法来对物体进行匹配,当特征点不足时,ICP算法是一个很适用的匹配方法,只需要对物体的给定点寻找最近点。为了计算目标点的坐标,利用投影器投射清晰稳定的纹理到缺乏纹理物体的表面,然后CCD相机对物体进行拍摄。通过线检测和空间前方交会解算出物体部分模型表面的空间点;并使用无需控制点的ICP方法对相互重叠的部分模型进行匹配,从而完成物体的三维重建。实验证明ICP方法对缺乏纹理物体的三维曲面匹配有效。     

基于激光扫描和高分辨率影像的文物三维重建

提出一种新的激光扫描点云与数字影像结合的文物三维重建方法。利用格网板进行数码相机的标定获取影像的内方位元素；利用激光扫描数据，建立三角网物体表面模型；利用人工选取控制点，进行单片空间后方交会，获取影像的外方位元素；将三维表面模型投影到影像对象，利用影像匹配在现有的三角网内部继续通过影像匹配增加同名点，从而进行三角网的细分加密；最后通过OpenGL纹理映射建立带有逼真纹理的物体三维表面模型。     

3维景观快速建模技术研究

地表3维景观几何对象经过模型化后,都存储在计算机中,只有将其模型进行可视化,才能看到虚拟模型化后的地物景观.本文主要讨论了利用Creator,采用纹理和贴图技术、LOD模型、动态多分辨率的纹理与影像优化技术,提高3维模型的表达,加强可视化效果.     

一种新的基于矢量地图数据的地表纹理制作

主要阐述了基于矢量地图数据生成具有真实感3维地景纹理的思路和方法，详细论述了在Mapviewer和Photoshop环境下，地形背景纹理的制作，植被纹理的制作，水系纹理的制作以及其它要素纹理制作的方法，并给出了具体的实例。     

基于空间关系约束的虚拟高速铁路场景建模研究

在虚拟地理空间中开展复杂科学实验和管理分析,是目前及未来发展的一个重要趋势。本文对高速铁路场景中的线路、地物和地形对象的关系进行了详细分析,提出了基于空间关系描述的虚拟高速铁路场景建模方法。通过XML标记语言对线路、地物和地形的空间关系进行统一描述,引导和规范场景建模过程中的模型点位计算和地形处理过程。详细讨论了虚拟高速铁路的场景建模流程、场景对象空间关系定义、模型点位计算方法以及地形处理方法,并选择案例区域进行试验。试验结果表明该方法能够有效地理清虚拟场景中各种对象间的关系,从而可以快速建设符合现实标准的、具有高度仿真感觉的虚拟高速铁路场景。     

基于三维激光扫描点云数据的古建筑建模

针对传统古建筑数字化技术的不足和接触测量对建筑物造成"二次伤害",以西北民族大学蝴蝶厅异地重建项目为例,提出了一种结合三维激光扫描技术和现代测量技术以及本体思维进行室内外一体化三维建模的研究思路。首先给出了基于三维激光扫描技术的建模流程;其次,对点云数据处理和三维实体重建两个核心步骤,重点对点云数据的配准拼接、去噪简化和提取轮廓线、三维几何建模和纹理贴图等步骤进行详细论述。本体思维用于基于三维激光扫描的古建筑三维建模,可以有效指导古建筑构件分类建模,提高建模效率。结果表明:三维激光扫描技术适用于具有高复杂度几何特征的蝴蝶厅精细化、真实感建模,为西北民族大学蝴蝶厅古建筑文化遗产未来的开发、保护、维修、恢复重建与虚拟地理环境等提供高精度的数据基准。