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。     

基于深度图像的地面激光雷达与近景影像数据无缝纹理映射研究

地面激光雷达与影像数据通过配准和纹理映射生成彩色仿真模型,但由于分辨率的差异,相邻两张影像与模型的纹理映射会出现纹理接缝现象.针对这一问题,本文以点云深度图像基准面为载体,把重叠影像投影到基准面上生成基准影像,并通过重叠基准影像的匹配对纹理接缝处进行纠正,纠正后无缝的基准影像再反投影回模型,生成无缝仿真模型.该方法解决了激光雷达与影像缝纹理接缝问题,具有一定的现实性意义.     

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。     

基于影像方位信息的三维建模关键技术研究与应用

三维模型以其直观性、客观性和真实性等特性,成为数字城市建设的重要组成部分。本文针对传统三维建模纹理检索、纹理映射存在的一些问题,主要利用纹理、模型的方位信息,对三维建模的关键技术纹理检索、纹理映射进行研究,改进传统三维建模纹理检索不高的缺陷,并利用OpenGL纹理映射进行三维建模实验,通过实验验证本文讨论方法的可行性,以期在实际的三维建模生产中能够进行应用。     

一种最小生成树的自动纹理映射方法

针对实拍像片的纹理映射是复杂模型三维重建的关键,由于缺乏稳定而实用的二维影像与三维模型自动配准方法的问题,该文提出了一种基于最小生成树的自动纹理映射方法,实现二维影像与三维模型之间的自动配准。该方法首先建立实拍纹理影像之间的相邻关系图;然后对相邻影像进行匹配得到它们的同名像点,通过计算同名像点的惯性矩来衡量相邻影像的相邻度并把惯性矩作为图边的权;再建立最小生成树;最后层序遍历生成树依次获得当前影像,根据当前影像与其父影像的同名像点及父影像与三维模型的配准关系推导当前影像与模型的配准关系,实现自动映射。实验证明,该方法能够在保证精度的同时提高纹理映射的效率。     

基于深度图像的小面元微分纠正方法研究

地面激光雷达数据和纹理影像结合的应用越来越广泛,如文物保护领域、虚拟现实、城市建设及智慧城市等,这些领域都需要建立三维模型。地面激光雷达技术能快速、精确地获取丰富的建筑物三维点云信息并存储到计算机中,结合高分辨率影像的纹理信息,可满足具有真实感三维模型的重建需求,但在地面激光雷达数据和纹理影像结合生成彩色三维模型的过程中,纹理映射时,以影像为单位进行分块映射,相邻纹理分块之间会产生几何接缝现象,导致映射后的模型真实感程度降低。针对几何接缝问题,本文提出了基于深度图像的小面元微分纠正方法。     

一种近景倾斜摄影的三维建模盲区自动修复技术

近景倾斜摄影中存在航摄死角引起的三维模型结构粘连和失真问题,提出了一种倾斜摄影三维模型盲区自动修复技术.该技术基于大量近景影像,采用特征线匹配、点云匹配、纹理映射等影像处理技术填充倾斜摄影产生的盲区,从而进一步优化相应近地模型结构和纹理,实现精细化重构,解决了倾斜摄影模型难以近地浏览等问题.对比实验表明,提出的方法对近...     

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。     

基于图割算法的倾斜影像纹理映射优化方法

针对基于倾斜摄影影像重建三维城市模型纹理映射过程中出现的遮挡和纹理碎片化问题,本文提出一种利用摄影光线与模型相交判断遮挡,然后利用图割算法优化纹理的方法。首先,连接摄影中心与三角形面片各顶点,判断连接线段与其他三角形面片的相交情况,从而确定是否遮挡,以选取当前三角形面片对应的未被遮挡影像。然后,根据对应关系,构建能量函数,通过图割算法最小化能量函数以确定最优纹理,使相邻三角形面片对应影像的选择趋于一致,从而解决纹理碎片化问题。通过实验证明,本文方法在大规模三维模型的纹理映射中,能够有效解决映射的遮挡重影现象,并能够极大地避免纹理碎片化问题。     

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。     

3D Building Modelling with Digital Map, Lidar Data and Video Image Sequences

Three-dimensional (3D) reconstruction and texture mapping of buildings or other man-made objects are key aspects for 3D city landscapes. An effective coarse-to-fine approach for 3D building model generation and texture mapping based on digital photogrammetric techniques is proposed. Three video image sequences, two oblique views of building walls and one vertical view of building roofs, acquired by a digital video camera mounted on a helicopter, are used as input images. Lidar data and a coarse two-dimensional (2D) digital vector map used for car navigation are also used as information sources. Automatic aerial triangulation (AAT) suitable for a high overlap image sequence is used to give initial values of camera parameters of each image. To obtain accurate image lines, the correspondence between outlines of the building and their line features in the image sequences is determined with a coarse-to-fine strategy. A hybrid point/line bundle adjustment is used to ensure the stability and accuracy of reconstruction. Reconstructed buildings with fine textures superimposed on a digital elevation model (DEM) and ortho-image are realistically visualised. Experimental results show that the proposed approach of 3D city model generation has a promising future in many applications.     

基于倾斜摄影测量技术三维纹理遮挡处理

在三维模型重建中,难以避免地产生密集建筑物纹理相互有遮挡的问题,普通的处理方法有时不能很好地解决。本文基于当前先进的倾斜摄影测量技术,分析三维模型纹理自动映射中存在的问题,对密集建筑物纹理存在的遮挡情况进行重点研究。经研究提出了一种利用投影矩阵将三维模型纹理面映射到所要贴合的纹理影像中的方法,再将三维TIN网进行二维处理,使模型的复杂性降低,稀疏三维模型的网格,对密集建筑物的遮挡进行有效的处理。     

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。     

Developing an optimized texture mapping for photorealistic 3D buildings

Texture mapping generates photorealistic representations of three‐dimensional (3D) geometric objects and enhances the spatial perception of areas of interest. Over the past two decades, even though various approaches for 3D urban models have been investigated, their use has been limited because of the lack of spatial accuracy, details, and the complex processes. It is difficult to maintain highly detailed texture information without using a hybrid of aerial image and ground‐based imaging techniques, which are costly. Furthermore, it is hard to develop a fully automated process for 3D urban mapping that achieves high spatial accuracy. With regard to the issues, this research aims to develop a semi‐automated process for 3D building models that would help image‐based approaches. It helps acquire qualified texture information and improve the appearance of building façades in a large city. In particular, this research first investigates an optimal overlap of consecutive aerial images that generates sufficient information to texture each façade, thus making this process more cost‐effective. Second, this research develops an application to semi‐automatically build 3D buildings and textured 3D buildings. The application is developed in C++. The textured 3D building models are quantitatively and qualitatively assessed to determine the usability of the semi‐automated process.     

融合深度相机点云与光学影像的室内三维建模

当前室内三维建模的纹理映射工作主要依赖人工完成,工作量大、处理效率低,且对建模后室内环境的变更难以实现及时更新,导致室内模型纹理存在不真实甚至错误的现象。对此,提出一种室内三维模型纹理手机图片的自动更新方法,该方法主要以手机拍摄的图片为数据源,首先利用智能手机传感器获取拍摄图片的位姿参数,进而通过室内场景理解技术提取图片空间中的三维布局结构,最后与几何模型进行坐标点匹配解算纹理坐标,实现手机图片到三维几何模型的自动纹理映射。实验结果表明,该方法能够利用手机图片数据实现室内环境下的三维模型纹理自动生成及动态更新,有效提高室内三维场景表达的真实性。     

Rapid texture mapping from image sequences for building geometry model

An effective approach,mapping the texture for building model based on the digital photogrammetric theory, is proposed. The easily-ac-quired image sequences from digital video camera on helicopter are used as texture resource, and the correspon-dence between the space edge in build-ing geometry model and its line feature in image sequences is determined semi-automatically. The experimental re-sults in production of three-dimension-al data for car navigation show us an attractive future both in efficiency and effect.     

Rapid texture mapping from image sequences for building geometry model

An effective approach, mapping the texture for building model based on the digital photogrammetric theory, is proposed. The easily-acquired image sequences from digital video camera on helicopter are used as texture resource, and the correspondence between the space edge in building geometry model and its line feature in image sequences is determined semiautomatically. The experimental results in production of three-dimensional data for car navigation show us an attractive future both in efficiency and effect.     

倾斜影像的三维模型构建与模型优化

如何对三维模型构建具体环节优化,获得更加逼真的三维模型,目前该方面的研究较少。本文采用PhotoScan软件,在对研究区构建三维模型关键步骤探讨的基础上,提出了纹理缺失、图像扭曲、数据筛选,以及PhotoScan软件参数设置及操作顺序等方面的三维建模优化技术。     

面向规划的建筑物屋顶精细纹理快速生成方法

针对三维规划审批对精确的空间关系及逼真的三维可视化效果的综合需求,设计实现了两套针对大规模三维数字城市建筑物模型的屋顶纹理快速生成方案。方案一基于严格投影成像方程建立物方与像方对应关系,并根据视线方向、遮挡关系、成像分辨率等选取最优纹理进行映射。方案二通过建立相应的屋顶纹理库,并利用屋顶纹理智能匹配技术实现大范围屋顶纹理的快速合成。利用常州市三维城市模型数据进行了实验分析,实验表明,这两套纹理生成方案生成的屋顶纹理都满足建筑物纹理重建生产要求,极大地提高了三维建模效率。     

三维激光点云联合无人机影像的古建筑重建

古建筑保护是当下测绘领域的热点研究课题,非接触测量是克服传统方法数字化不足、容易造成"二次破坏"的有力举措。本文以哈尔滨红霞街99号外侨私邸为例,提出了一种将三维激光扫描技术和无人机航测技术相结合进行古建筑重建的研究方案。基于三维激光扫描仪和无人机获取的古建筑内外点云数据和影像数据,利用点云数据生成正射影像并绘制平、立、剖面图,创建三维模型,最后以实地量取的建筑物尺寸数据为参考分析得出图纸和模型误差。结果表明：利用三维激光点云联合无人机影像能够高效地进行建筑图纸恢复,创建高精度精细化的三维模型,为古建筑保护提供了一种全新的思路。