三维建筑模型单体化的深度学习技术实现

倾斜摄影三维建模技术能够快速建立目标区域的实景三维模型,但是该机制下的模型为连续不规则三角网（TIN）,无法对其中具体的地理对象进行分析。本文采用深度学习语义分割方法提取建筑物,并与传统面向对象的影像分析提取结果进行对比。研究表明语义分割方法能够有效提取倾斜模型对应数字正射影像中的建筑物。通过对提取结果进行后处理得到建筑物矢量面,为每个建筑物添加基本属性信息,利用矢量面实现建筑物单体化并发布三维模型和数据服务,能够更有效地利用倾斜摄影模型展示研究区域地理空间和建筑物信息。     

倾斜摄影实景模型悬空地物处理方法

为更好解决传统倾斜摄影实景模型悬空地物处理过程中对三维采编环境的过度依赖，本文提出了一种基于倾斜摄影三角网络分析的实景模型悬空地物处理技术方法。该技术方法将三维三角网进行降维处理，通过分析降维后二维三角网节点上边线的辐射特性，快速定位地物边缘点，同时结合聚类分析算法、最小凸边提取等技术方式，实现对悬空地物边界的快速定位、消除。试验选取植被这类悬空地物作为研究对象，验证了文中的技术方法对倾斜摄影实景模型悬空地物处理具有较好的适用性，能极大降低倾斜摄影实景模型数据处理中对三维环境的要求，降低数据处理的难度。     

倾斜摄影实景三维模型空洞修补技术的研究

倾斜摄影技术通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,可同时从一个垂直和四个倾斜等五个不同的角度采集影像,利用倾斜摄影技术能够实现高效、快速的三维建模,但受到航摄盲区以及匹配错误等影响,通过倾斜影像自动生成的三维模型会存在无三角网的空洞区域,尤其是水面区域。本文主要针对倾斜摄影生成的实景三维模型数据,通过空洞区模型导出,边界自动提取,三角网重构等方法来实现空洞修补。     

三维点集的自动表面重构算法

提出了一种基于透视约束利用离散三维空间点重建三维表面模型的方法，该方法充分利用摄影测量以及激光扫描等三维测量技术中隐含的透视关系．将离散点划分到不同的投影面，在局部利用二维三角网构网技术构建三角网．然后在考虑局部三角网边缘一致性的基础上组合成整体三维表面模型。该方法可以利用近景摄影测量处理产生的三维景物点或激光扫描仪采集的三维空间点自动构造三维表面模型．重建物体三维表面。实验结果表明．该算法是有效的。     

一种基于CityGML的三维模型单体化方法

实景三维中国建设应满足自然资源管理与社会经济发展需求,因此需要对基础地理信息产品进行实体化改造,三维模型单体化正是实体化改造的关键环节。本文提出了一种基于CityGML的三维模型单体化方法,首先根据地物实体轮廓的二维矢量面提供的顶点坐标及高程信息,构造墙面、屋顶等多边形平面组成地物的简单三维表达,然后配合渲染到纹理技术（RTT）进行纹理贴图,基于CityGML为每个二维矢量面对应的地物重构出有语义、有LOD层级的三维模型。该方法能够高效地实现三维模型单体化,且成果模型容量小,可满足各种实景三维应用需求。     

贴近摄影测量与BIM技术在濒危民族建筑部件级实景三维建设中的应用

为完善我国传统村落实景三维建设,并传承和保护传统村落濒危民族建筑,本文以广西传统村落部件级实景三维建设工程为依托,首先利用倾斜摄影测量技术对传统村落进行城市级实景三维建模,利用贴近摄影测量技术与BIM技术对濒危等级高的民族建筑进行部件级实景三维建模;然后将倾斜摄影技术建模与贴近摄影测量技术建模的模型相融合,形成传统村落部件级实景三维模型图;最后根据濒危民族建筑构件的外观特征、尺寸信息、濒危等级、所处年代、地理位置,利用BIM技术对其进行参数化建模、编码与入库,形成可查询的实景三维模型数据库。     

基于倾斜摄影的实景三维单体化模型构建方法

倾斜摄影实景三维模型是由连续的三角网通过纹理贴图组成,模型上各地理要素具有“一张皮”的特点。针对无法管理与编辑模型上各地理对象的问题,本文提出了基于倾斜摄影实景模型进行单体化建模的技术方法。首先,利用倾斜航空摄影技术,探讨了基于Street Factory实景三维模型全自动构建方法;然后,以生成的实景三维模型为基础,利用倾斜摄影实景模型单体化建模方法,完成了地理对象单体化模型与属性数据库的搭建。本文以土默特右旗城区为试验区,通过对空三加密的精度分析,有效验证了本文实景三维模型的构建精度,为模型中地理对象属性的查询、管理和应用提供了方便,有效扩大了模型数据的应用领域,对内蒙古智慧城市建设具有一定的参考价值。     

倾斜摄影与近景摄影相结合的山地城市实景三维精细化重建与单体化研究

无人机倾斜摄影实景三维模型是一种能够对复杂山地环境较好感知和表达的有效手段之一。本文针对复杂山地城市开展倾斜摄影实景三维存在的问题,提出了适应于山地区域的多尺度的影像获取策略,并通过与近景摄影测量融合建模的方法,实现了对山地城市倾斜摄影实景三维模型精细化建模的目的;同时,对实景三维模型的单体化方法进行了介绍及对比分析,对后期山地城市开展倾斜摄影提供了一定的技术参考。     

城市高精度实景三维单体模型建设及应用

倾斜摄影测量技术可以实时、综合感知大尺度、高精度的复杂城市场景,在获取正射影像的同时获得真实的立面纹理信息,为城市实景三维模型建设提供保证。本文分析了城市三维单体模型测量基本技术,按照城市要素类型对单体化模型进行分类,研究了二维与三维数据的融合方式,其精细单体化成果在广州市白云区665 km²城市实景三维模型建设中得到应用,在提高工作效率的同时降低了外业劳动强度。     

基于倾斜摄影实景三维模型单体化分类与应用

目前,利用倾斜摄影测量进行城市三维建模技术已趋渐成熟,实景三维模型也越来越多的用于城市精细化管理中。本文阐述了三种不同类型城市三维模型建设方法,结合倾斜摄影实景三维模型,分析了多种模型单体化构建方法的优缺点,按照城市构成要素对单体化模型进行分类,并针对不同城市管理部门的三维模型应用需求,研究二维数据与三维模型数据融合组织方式,结合实际案例分析三维模型在城市管理、土地管控、规划审批等方面的应用。     

一种倾斜摄影模型精细融合方法

现有三维模型融合方法多采用对原有三角面片顶点重新构网的方式，容易导致原有模型几何特征丢失及纹理失真等。本文针对倾斜摄影模型自身特点，提出了一种模型精细融合方法。首先，以一个模型作为中心模型，并以另一模型与中心模型外轮廓的空间关系计算融合区域；然后，以中心模型外轮廓作为约束，对原始模型三角面片进行精细剖分；最后，基于精细剖分的三角面片进行纹理坐标的插值计算。以实际倾斜摄影数据进行试验的结果表明，本文方法融合后的网格模型拓扑结构正确，融合边界不存在漏洞、裂缝和错位等情况，而且纹理过渡自然，颜色无明显差异。     

激光与倾斜点云精确配准与无缝融合

广泛使用的传统激光点云与倾斜摄影等城市空间建模方法存在各自的优缺点,将不同来源的数据进行有效融合并用于城市三维模型的构建是当前城市建模的难点。因此,本文首先提出了一种激光与倾斜点云精确配准与无缝融合的方法,该方法可以克服不同来源点云数据在尺度与精度上不一致的问题,精确计算不同来源数据的空间变换关系;然后在此基础上剔除数据冗余,完成多源点云数据的无缝融合;最后采用3组实际场景中获取的数据对本文剔除方法的有效性及精度进行验证。试验结果表明,通过本文方法获取的融合数据相较于单一平台获取的数据具有更好的完整性和数据精度。     

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。     

Real-time fusion of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection

3D real scenes are a digital virtual space that represents and portrays the real world in a photorealistic, three-dimensional, and sequential manner. Existing methods for constructing and updating 3D models, such as oblique photography and laser scanning, are difficult to meet the demand of perceiving the real world intuitively, dynamically, and in real time. In recent years, the method of integrating rapidly rising video data and 3D models has become increasingly popular. Compared with existing methods, it enhances the real-time perception of 3D scenes by taking advantage of the real-time character of videos and the intuitive character of 3D models. In this article, we propose a real-time fusion method of multiple videos and 3D real scenes based on optimal viewpoint selection. To begin, 3D reconstruction and video camera calibration were used to prepare the basic data for the fusion of videos and 3D model. Second, a visible-surface detection-based video space restoration method was provided, and the overlapping region between multiple videos was determined. Third, to split the overlapping region into the corresponding camera spaces, a segmentation method based on optimal viewpoint selection was given. Finally, the 2D videos were dynamically fitted to the 3D model using the dynamic texture mapping method, while accomplishing the fusing and rendering of the 3D real scene. After experimental verification, the overall effect of the multiple videos and 3D real scene fusion system implemented using the method proposed in this article is better, while the algorithm is less time-consuming and efficient in rendering.     

倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用

作为国际测绘领域近些年新兴的高新技术,倾斜摄影测量技术已应用于城市快速三维建模中。由于目前常用的大比例尺地形图测绘方法不能同时满足快速成图的时间和成本要求,本文提出了一种利用倾斜摄影测量技术测绘大比例尺地形图方法,充分发挥无人机倾斜摄影测量技术灵活、成本低、高效的优点,倾斜影像可自动生成三维模型和点云,简化了后续绘图工作。评定试验得到的岢岚县大比例尺地形图可知,成果平面精度达到0.140 m,高程精度达到0.150 m,符合大比例尺地形图精度要求,适合快速测绘小区域大比例尺地形图。     

倾斜摄影三维模型Unreal Engine 4渲染的数据转换方法

对三维地理场景真实还原是数字孪生的核心技术要求之一,地理信息系统与游戏引擎的结合为城市实景三维建设提供了新思路。倾斜摄影数据是实景三维建设中重要的数字底板要素,针对游戏引擎加载倾斜摄影数据问题,以Unreal Engine 4渲染为例提出一种倾斜摄影三维模型数据转换方法。该方法利用原始数据的文件组织,通过数据解析获取转换信息构建数据读取树;迭代树节点时分别对几何数据与纹理数据进行转换,转换过程兼顾游戏引擎渲染资源所需物理属性,最终完成几何和纹理重组。将该方法应用于深圳市福田区倾斜摄影数据,实验结果表明,所提方法能准确实现倾斜摄影三维模型数据至Unreal Engine 4渲染资源的转换,可为类似三维模型数据转换问题提供理论与技术参考。     

基于倾斜影像的城市场景隐式曲面重建

在基于倾斜影像的城市场景重建过程中,由于获取影像时存在场景遮蔽和大视点变化的情况,建筑物立面等区域存在着影像密集匹配点云稀疏甚至空洞的情况,自动化重建难度大,难以反映建筑物的真实形态。本文提出了一种新的基于倾斜影像的城市场景隐式曲面重建方法：首先,以倾斜影像密集匹配点云为基础建立Delaunay四面体;然后,对Delaunay四面体进行约束图割,提取出可视化的三角面,进而更加精确地估计点云的法向信息;最终,结合Screened Poisson曲面重建,实现了城市场景的隐式曲面重建。通过多种隐式曲面重建方法的对比试验,验证了本方法的准确性和适用性。     

一种大规模倾斜摄影模型三维可视化方案

提出了一种基于四叉树结构的大规模倾斜摄影模型三维可视化方案：首先采用二次误差测度（QEM）的半边折叠算法对三角网格模型进行分层几何简化;然后对分层简化的模型进行纹理映射和分块,分块结果采用Morton编码命名;最后将场景按金字塔结构进行LOD（多细节层次结构）组织。选取某一试验区域的真实倾斜模型数据进行了试验,结果表明,该方案能依据模型在计算机屏幕上所占的像素大小,动态加载倾斜模型数据,完成大规模场景的实时可视化。     

无人机实时视频与三维地理场景融合

针对无人机视频巡查时无法获取视频要素与周围场景地理要素的空间关系等问题,本文提出了一种无人机实时视频与三维地理场景融合方法。该方法通过设置路线站点获取无人机实时巡查视频,利用高分辨率倾斜摄影模型构建三维地理场景,将视频在三维地理场景中投影,构建视频投影参数规范和无人机数据传输模型,实现无人机实时视频与三维地理场景融合展示;对无人机实景融合的应用流程进行设计,并通过具体案例进行试验验证。试验结果表明,无人机实景融合具有良好的表达效果,视频与三维地理场景融合度高且视频画面变形较小。该方法将无人机视频应用扩展至三维空间,为视频要素赋予了空间参考。