基于贴近摄影测量技术的实景精细建模

近年来,随着倾斜摄影技术以及建模软件的不断成熟,实景三维建模技术取得了迅速的发展与广泛应用.但受到航摄死角、地物遮挡以及影像错误匹配等影响,通过倾斜摄影技术构建的实景模型存在局部几何结构粗糙、空洞等现象.本文主要研究基于航空摄影测量和贴近摄影测量技术采集影像,并利用实景三维建模技术将无人机影像处理得到的点云与贴近地面采集的地面影像处理后得到的点云融合进行精细化实景建模.并以山西省大同市煤炭地质公园试验数据为例,融合无人机倾斜影像数据与贴近地面影像数据,使用Context Cap-ture(原名Smart 3D)处理软件进行点云融合局部精细建模,使模型精细化程度大大提高,能够真实反映地形地貌.     

基于森林模型参数先验知识估算高分辨率叶面积指数

目前，估算高分辨率叶面积指数LAI（Leaf Area Index）的常用方法是采用大量地面测量数据和遥感数据建立统计模型，再用统计模型估算LAI。然而，与农田地面测量实验相比，森林地面测量实验获取的观测数据更加有限，这使得基于统计模型的森林高分辨率LAI的估算精度低，难以满足应用需求。为此，本文提出一种基于森林模型参数先验知识、使用森林研究区少量的LAI地面测量数据和归一化植被指数NDVI数据估算森林高分辨率LAI的方法。首先，获取全球20个森林实验区的LAI地面测量数据和NDVI数据，建立LAI-NDVI统计模型并提取森林模型参数的先验知识。然后，以一个新的森林站点Concepción作为研究区，将该研究区的数据分为建模数据和验证数据两个部分。使用研究区有限的建模数据对森林模型参数先验知识进行本地化校正得到优化模型，优化模型用于估算森林高分辨率LAI，使用验证数据评价LAI的估算精度。同时，选取了Camerons站点、Gnangara站点、Hirsikangas站点评价本文方法的LAI估算精度。使用地面测量LAI验证基于森林模型参数先验知识估算高分辨率LAI的结果精度，经验证4个森林站点的均方根误差分别为0.6680，0.4449，0.2863，0.5755。研究结果表明：在仅有少量观测数据时，采用本方法能有效地提高森林高分辨率LAI的估算精度。因此，本方法可为森林高分辨率LAI的遥感估算提供参考。     

基于地层信息插值的FLAC3D简易建模方法

为建立一种简易的FLAC3D建模方法,降低FLAC3D前处理时的建模难度,本文基于Python编程语言开发了建模文件生成程序。该程序以岩体各层位的高程信息为基础,采用Kriging插值生成离散网格点数据;并采用离散网格点自动生成建模所需要的网格数据文件;将该文件导入FLAC3D软件中,即可生成与真实钻孔数据和地层信息吻合的三维模型。程序提供了3种FLAC3D内置单元模型可供选择。该方法采用Kriging插值算法,可生成精确的三维地层模型数据。与FLAC3D软件自身的脚本建模语言相比,该方法简单快速。本文使用3类应用数据进行建模,验证提出的插值建模方法可以针对复杂的地形和地质信息生成精确的三维模型。研究成果为采用FLAC3D进行复杂地质区域数值模拟计算提供了一种简单、高效、准确的建模工具。     

一种基于3ds Max与Smart 3D的三维模型构建方法

基于某大学图书馆点云数据及航摄相片，本文采用3ds Max与Smart 3D两种方法构建三维模型。一方面，采取人机交互的方式进行建模，将三维激光点云数据导入3ds Max软件建立三维数字模型；另一方面，使用半自动人工方式建模，采用Smart 3D软件，将航摄像片数据经过空三加密、自动建模、贴图等操作后对建筑实体建模。从建模效率、模型美观性、建模精度、适用对象等方面比较了两种建模方式的特点与区别。结果表明，3ds Max更加适用于规则体、高精度建模，同时建模的效率相对较低；Smart 3D建模效率高，更加适用于大场景范围的快速建模。本文研究结论有助于不同需求背景下建模方法的选取，为研究、工程及试验提供了三维建模方法选择参考。     

浅谈机载LiDAR数据特点及处理方法

对各类遥感数据进行解译与建模,为最终用户提供有用的表达与格式一直都是摄影测量领域的重要研究课题。近年来,随着传感技术的发展,基于激光扫描仪、全球定位系统和惯性导航系统集成的机载LiDAR系统由于能够快速、准确地获取激光所达到地面及地面上对象表面的信息,因而已成为人们快速获取高精度、大规模3D地貌信息的重要工具。对LiDAR数据的解译与建模也成为热门的研究课题之一。     

战场地理空间信息可视化系统设计与研究

对当前流行的3DGIS系统进行了介绍,并研究提出了采用面向对象的方法来表达3D场景中的空间数据,基于栅格金字塔模型来组织和管理地形数据,基于视点相关的地形LoD方法实现了大范围漫游,基于参数化3D建模方法和矢量地物LoD来实现地物数据的建模和可视化的方法,设计和构建西北地区战场地理空间信息可视化系统(3DMGIS)。     

匹配地面街景的倾斜摄影全空间信息恢复研究

倾斜摄影方式的建模相较于传统的建模方式具有高真实、全要素的特性,但是对于近地面数据往往会出现数据丢失或细节模糊的问题。本文克服了倾斜摄影测量技术的局限性,通过改进倾斜相机在航空平台和移动测量车上的架设、改进普通的地面街景,将倾斜摄影测量与地面街景较好地耦合,并对倾斜摄影模型中细节的丢失和模糊进行恢复,得出识别度和精度更高的倾斜模型。然后将恢复后的倾斜影像模型与恢复之前的倾斜影像模型进行比较分析得出:将倾斜摄影与地面街景进行耦合能够极大地提高影像在近地面的数据精度和细节的真实性,同时弥补了单独使用地面街景技术的局限性和高层信息的丢失。     

基于参数化的快速三维建模技术研究

CityEngine是3D程序化建模与设计的解决方案,通过2D数据和CGA规则来创建三维模型,基于CGA规则驱动的3D设计在交互式编辑和后期的维护中相比于传统的建模软件大大的节省了人力和建设周期。因此CityEngine能够快速、批量地立体建模,提高了三维建模的效率。     

空地一体化快速实景建模技术探究

智慧测绘地理信息服务的发展对实景三维模型的真实感、实用性和精度提出了更高的要求，如何快速生产高精细、高精度实景三维模型成为测绘地理信息热点研究方向之一。本文结合空中倾斜摄影测量建模的特点，探索了基于空中倾斜摄影和地面近景摄影测量快速进行一体化建模的技术，从近景传感器设计、数据采集、数据处理三方面探究了一套高效的空地一体化建模工艺，并完成了试验区的空地一体化实景模型制作，取得了较好的效果。该项研究弥补了空中倾斜摄影建模在近地面模型变形甚至缺失的不足，使基于倾斜摄影测量进行实景建模进入了一个新的阶段。     

海底三维建模关键技术

分析了当前海底三维建模流程中的关键技术,为建模人员提供指导。海底三维建模方法分为基于图像内容建模和基于点状地形数据建模。前者模型精确,视觉效果较好,但建模速度较慢,适合于小范围建模;后者建模速度较快,且满足海底大范围三维建模的精度要求。在海底三维建模中,对于小物件,采用基于图像的建模方法,而大范围的海底地形,采用基于点状数据的建模方法。     

基于无控倾斜摄影的实景三维建模生产研究

随着倾斜摄影测量技术的发展,利用多旋翼无人机搭载倾斜航摄系统获取地面建筑物影像,进而使用PhotoScan、街景工厂等处理软件,将地面全要素制作成三维模型,这种技术逐渐替代了传统手工三维建模,成为快速构建城市三维模型的新选择。本文针对多旋翼无人机获取的倾斜影像存在旋偏角较大的特点,基于无控数据的空三重建方面进行了研究,制作出符合规范的空三数据,选取最适合旋翼无人机倾斜影像的生产方法,形成基于无控倾斜摄影数据的实景三维生产解决方案。     

三维目标位姿跟踪与模型修正

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构像基础工作之一：成像系统位置姿态自动跟踪与精密修正,属于摄影测量与机器视觉、数字图像处理等学科交叉的摄像测量领域。针对基于目标3D模型的位姿跟踪问题开展研究,对相关研究的现状进行梳理,并提出系列位姿跟踪与模型修正方法。在完全已知目标3D精确模型的情况下,对于包含丰富直线特征的特殊目标,提出基于直线模型的目标位姿跟踪方法,实现了目标位姿参数的精确跟踪;为处理更为一般目标,利用目标的3D边缘模型,提出法向距离迭代加权最小二乘位姿估计方法及距离图迭代最小二乘位姿跟踪方法。当目标3D直线模型参数不准确时,结合光束法平差思想,提出一种针对序列图像的基于3D直线模型同时位姿跟踪与模型修正方法,联合优化求解目标位姿参数及3D直线模型参数,在模拟空间卫星目标位姿测量的仿真试验中,模型直线朝向、位置误差及目标位姿平均角度、平均位置误差分别为0.3°、3.5 mm及0.12°、20.1 mm。针对包含丰富直线特征的目标,在其3D直线模型完全未知的情况下,提出基于序列图像直线对应的目标结构重建与位姿跟踪方法,利用序列图像信息,在SFM框架下同时优化求解目标直线模型参数及位姿参数,仿真试验条件下,重建模型直线朝向、位置误差及位姿参数平均角度、平均位置误差分别约为0.4°、7.5 mm及0.16°、23.5 mm。     

城市三维数据获取与地物建模方法

城市三维数据获取与地物建模技术在虚拟现实等众多领域有着广泛的运用,是空间信息学与计算机视觉领域研究的重点与热点。根据模型绘制原理可将城市三维建模方法大致分为基于几何的建模和基于图像的绘制两大类。几何建模依图而建,操作灵活简单,但工作量大,效率低且逼真程度差;基于图像的建模效率高、较逼真,但容易造成数据冗余,从而影响模型调度与展示。针对上述问题,未来的城市三维建模技术将会向高精度、高效率、高逼真度、集成化以及自动化等方向发展。本文从三维数据获取和三维模型绘制两个方面出发,具体阐述城市三维建模原理、方法与技术,对比分析不同建模方法的特点。     

基于三维激光扫描的校园建筑物三维建模研究

"数字校园"建设是科技发展的必然趋势,为加快这一进程,本次研究将地面三维激光扫描技术应用到大学校园。本文以Z+F IM AGER 5010c地面三维激光扫描仪采集到的吉林建筑大学基础实验楼数据为基础,运用3ds max、Auto CAD、Point Cloud等建模软件建立三维模型。同时将依据点云数据建立的实体模型与实际测量数据进行对比和精度分析,验证了地面三维激光扫描仪在建筑物三维模型建立中的精度和可靠性。     

视频GIS数据采集与处理

视频是一类天然的地理信息和场景地图,视频GIS是以处理、分析、表达和管理视频/地理视频数据为特征的GIS,能体现视频具有的定位、测量、3D建模、虚实融合等特征。从相机模型出发,分别从移动拍摄视频序列和固定拍摄视频序列角度,构建了视频图像空间和地理空间的互映射模型,解决了视频场景空间化问题。针对视频分析、建模和可视化的需求,论述了视频数据的处理技术,包括摄像机运动建模、前后景分离、视频增强和视频复原等技术,给出了相应的算法原理和实验结果。     

Smart 3D数据的三维模型重建

针对Smart 3D生成的实景三维模型是一个三角网集合,并不能直接应用于数字城市建设、土地利用管理与城市规划的问题,该文提出了Smart 3D数据三维模型重建的方法:研究了基于分割过滤方法,提取高精度数字高程模型;基于参数化建模、纹理重建方法构建了建筑物三维模型。利用敦化市的倾斜影像进行了实验。实验结果表明:三维重建模型精度高、效果好、提高了自动化的程度,实现了城市建筑物模型的单体化。     

非差HiRIM方法与现有双差网络RTK方法的等价性

对基于非差误差模型的HiRIM方法和现有基于双差误差模型的网络RTK方法进行了理论上的描述和特性上的比较分析,证明了在地面处建模时两类方法的等价性,推导了在地面处与地面上方不同高度处建模时最大差异的精确计算公式,论证了直接利用参考站大地坐标在地面构建区域电离层模型的可行性,并通过山西省CORS网的一组实测数据验证了其有效性。     

单体建筑物点云数据的CSF净化处理

从场景整体点云数据中提取单体建筑物的点云是建筑物单体三维建模的基础。然而，现有点云提取方法在提取建筑物点云数据时往往包含部分植被、地面等非建筑数据点，不利于建筑物对象建模。针对该问题，本文提出使用CSF方法对初步提取的建筑物点云数据进行净化处理。该方法首先将场景点云数据投影生成点云图像，根据图像特征初步提取单体建筑物点云数据；然后对获得的单体建筑物点云数据采用CSF方法进行净化处理，可以获得较为纯净的单体建筑物点云数据。本文以南京师范大学仙林校区部分区域为研究对象对该方法进行了验证。结果表明，该方法可以较好地对建筑物点云数据进行净化，得到较为纯净的单体建筑物点云数据，为基于点云数据的建筑物单体模型构建打下了良好的基础。     

融合多源数据的三维建模方法及精度分析

以地面相机影像、低空无人机影像和地面三维激光点云数据为融合对象,研究空地影像融合、低空影像融合地面三维激光点云和低空影像融合三维白模进行三维建模的方法,并对其三维建模精度和建模效果进行综合分析。这3种融合方法进行三维建模丰富了三维模型的色彩纹理信息,提高了三维模型的几何结构精度,能满足较大场景的三维实景模型的建模要求,为数字化古建筑(古文物)保护提供具有较高价值的参考数据。     

基于地面三维激光扫描仪的危岩体建模研究

危岩体的传统测量难度大,危险性高,地面三维激光扫描技术的高效性、高精度、远距离非接触测量等优势弥补了传统地质调查方法的缺点。基于此,给出了基于地面三维激光扫描仪所获得的点云数据来实现危岩体三维建模的方法,介绍了地面三维激光扫描仪的系统组成和工作原理,给出对点云数据处理的过程和方法,阐述了危岩体三维建模的方法,并结合实例介绍了整体方法的实现过程和效果。