球形全景影像核线方程推导及其应用

核线约束是影像在数字摄影测量中的一项核心技术,可限制同名像点的搜索范围,显著提高计算效率和可靠性。目前,核线约束在传统中心投影影像与卫星扫描影像上取得了广泛的应用,而全景影像具有不同的几何模型,核线模型的推导与应用存在很大的难度。以往实现全景三维重建方法大多通过不同方位影像,应用大量的控制点,结合光束法平差以实现构筑物三维重构,缺乏球形全景核线数学方程的推导及应用。鉴此,本文通过对球形全景影像的投影几何研究,基于共面方程建立该类影像的核线几何模型,推导出数学方程及其特性,为核线在球形全景影像中的应用提供了理论基础,实验表明该球形全景核线方程的正确性与可行性。     

基于三维激光扫描和全景摄影技术的数字校园景观建设

以北京市首都师范大学附属中学为例,阐述数字校园景观建设方案。利用校园及周边范围内的多期卫星影像,提取不同时期的景观风貌和变化情况;基于三维激光扫描技术和全景摄影技术分别制作更加真实、精确的三维模型和全景漫游场景,为数字校园信息化建设管理提供重要支撑。     

基于全景图像的空地一体虚拟地理环境构建方法

与基于空间几何数据生成的虚拟视景不同,全景图能提供与现实世界一致的全视野体验,提高虚拟地理环境的视觉逼真度。本文设计了空地一体的虚拟地理环境构建方案并提出空中全景获取技术,研究全景图球面建模与全景信息编辑技术,使用LOD技术结合遥感影像和全景图数据构建虚拟地理环境,提出全景图像多尺度显示模型以及同全球虚拟场景融合的漫游与交互方法。通过在教学、科研中应用以及登封地区实验,验证了方法的有效性。     

三维激光扫描技术在建设用地复垦监管中的应用

三维激光扫描技术是基于高密度点云数据直接生成正射影像的一种技术,它广泛应用于复杂矿山开采储量计算、不规则图形面积计算、古建筑复制及考古工作,能对各种复杂的地形、地物进行面积和体积的量算,同时提供可套合的全景影像图片,从而达到图像、数据和实际地形地貌状态的高度一致.     

站式全景遥感影像展示方法与应用技术研究

虚拟漫游技术已成功应用到社会各个领域,传统漫游技术如VRML(Virtual Reality Modeling Language)、Quick Time、PTGui(Panorama Tools)等存在集成难度大、建模时间长、投入成本高等问题。本文基于全景相机以及Pano2vr、Dynamic-Photo HDR、Photoshop等软硬件环境,研发搭建了一整套旅游景区全景影像采集与展示平台。该平台具有良好的沉浸性、多视角浏览、实现方法简单、搭建快速等优点,为旅游景点、酒店、历史文化名胜等场景的360度实景展示提供了有效地工程化解决途径。     

三维管网自动建模研究

管线三维建模是构建数字城市的重要内容,目前,管网建模技术主要是基于手工或标准连接件的半手工建模,而三维管网的全自动建模存在建模过程复杂、效率低、模型质量差等不足。针对这一问题,本文提出了一种基于管线路径扫略、形体放样及布尔运算的复杂三维管线模型自动生成算法。根据截面形状参数曲线,运用图形变换,沿路径确定内插截面法线实现管线路径扫略三维模型构建;形体放样则是以放样截面间以各自顶点组成三角形为基元的小平面来构造管线表面,采用逼近方式拟合三维管线的整体形状;布尔运算的联合、交、差几何计算实现管网交叉贯通复杂模型的三维建模。通过实例验证,表明了该方法能够快速、高效实现任意复杂管网高质量三维模型的构建。     

基于车载点云数据的实景可量测技术研究

车载激光扫描系统集成激光雷达扫描技术、定位定向技术、全景获取技术于一身,可同时获取空间三维信息以及纹理信息,在数字城市信息化建设中发挥重要作用。该文通过分析车载激光扫描数据成果,将激光点云作为空间量测支撑数据,实现三维实景可量测功能,在文中详细的阐述可量测原理以及实现实景量测的关键技术,并基于Direct X开发出可量测实景应用实例,为可量测实景服务奠定基础。     

基于IMAGIS的城市三维建模

文章简要探讨了三维建模的常用方法,并以地形图和遥感影像为基础,运用IMAGIS软件进行了三维景观建模研究,通过地形图预处理、三维地形生成、地物建模、纹理映射等操作实现城市三维可视化。     

基于消费级无人机的地质露头三维建模技术研究

针对传统地质露头三维建模技术存在设备昂贵、过程复杂等问题,提出一种基于消费级无人机的重建方案,并开展了精度评定实验和项目应用。利用消费级无人机开展地质露头三维建模易于操作、成本低,三维模型纹理精细度高,能够真实反映研究对象的表面状况,可在模型上精确量测距离和方向,在降低了野外工作量的同时,提高了地质露头传统野外量测精度,为地质露头野外踏勘提供了一种新的技术手段。     

单镜头无人机在城市建筑物三维建模中的应用研究

基于消费级单镜头无人机构建城市建筑物三维模型,具有低成本、高效率、易操作等优势,能够较好地解决传统三维建模技术存在的工作量大、过程复杂、自动化程度低等问题。文章使用消费级单镜头无人机,通过设计"井"字型航线来获取城市建筑物倾斜影像数据,并在Smart3D软件环境下进行三维模型构建。     

基于三维粒子系统的雪灾模拟与实时绘制方法

利用遥感影像反演积雪的范围与雪深是当前的主流方法之一,但是由于卫星影像获取的时效性约束,存在难以表示积雪动态信息、模型通用性弱、对遥感资料质量依赖程度高等问题。三维粒子系统作为一种优秀的不规则模糊物体模拟方法,可以大大提高自然现象三维场景的真实感。本文提出了一种基于三维例子系统的雪灾模拟与实时绘制方法,将降雪的物理属性及几何属性转化为雪粒子属性,并以物理引擎为基础,建立基于三维粒子系统的积雪模型和融雪模型,模拟降雪过程并计算积雪范围和积雪深度,真实再现雪灾场景和发展趋势,方法简单、可操作且约束较少。实验表明,该方法的模拟结果与实际灾情具有较强的一致性,算法具有可靠性,并能再现三维雪灾场景,具有实时性和逼真性。     

基于城市园林树木景观三维模拟的绿视率估算方法

城市生态景观功能主要是绿色植物对人的视觉作用。绿视率被认为是一种比较好的衡量绿色空间视觉感受的描述因子。目前绿视率的估算主要基于静态的图像或者街景数据,而绿视率是一种动态的量,不同视点有不同的值,且植物是生长变化的。因此,本文提出一种基于数据和模型综合驱动的园林树木三维模拟景观的绿视率计算方法,其利用虚拟地理环境、虚拟植物等技术,通过道路、建筑物等硬质景观数据和树木模型驱动,建立城市园林树木三维景观;根据视觉成像原理,构建虚拟相机,模拟不同视点园林景观的视觉图像,然后识别表征植被信息的像素,从而计算绿视率。本文研发了园林树木景观三维模拟及绿视率估算原型系统,并以城市道路树木景观为例,模拟分析了机动车道中车辆乘客可获得的绿视率,与街景图像提取的绿视率值相近。该方法和系统可用于包含时间变量的不同生长阶段园林树木景观的绿视率评估,支持交互设置不同的视点参数,估算城市任意位置和任意方向的绿视率,评价过去、现在和未来的园林景观绿化质量,以人的视觉感知角度为城市绿地规划提供参考。     

基于线性参照系统的虚拟高速铁路场景建模方法

虚拟高速铁路场景能够直观地表达线路实体及其周围的地形地貌,为高速铁路相关的管理决策和科学实验提供支持。针对高速铁路空间数据的线性分布特征和地物对象结构固定的特性,本文提出了基于线性参照系统的虚拟高速铁路场景建模方法。将高速铁路对象抽象和简化为可重复利用的模型,并使用线性参照工具进行模型的空间定位,以实现虚拟高速铁路场景的构建。本文首先探讨了高速铁路线路和线性参照系统的特点;然后,详细给出了构建虚拟高速铁路场景的流程、模型属性表和事件表的设计,以及几何约束方法;最后,选择案例区域开展试验。结果表明,该建模方法将建模对象以事件表的形式进行空间定位,减少了计算复杂性,并将属性数据与虚拟场景对象进行联接,可用于高速铁路的可视化管理和科学分析。     

面向空间特征的虚拟树木建模方法与应用

树木的三维建模是建立虚拟森林环境的关键问题之一。基于树木形态结构特征分析,提出了面向对象的矢栅混合模型,并详细描述了主干、枝段、枝条和树叶之间的五组拓扑关系。结合L-system s和三维几何结构方法的优势,提出规则和约束的三维树木建模方法,该方法将分枝策略和叶片空间分布特征转化为规则,利用参数化L-system s实现,建模时将树木的空间几何特征和拓扑关系赋予树木模型,所建模型符合树木的生物物理特征。建模过程中通过阈值、模型调整和随机值约束,对模型参数进行控制,约束的内容包括树木结构、单叶尺寸、叶面积指数、随机性四个方面。最后,利用VC++与OpenGL实现了数据模型与建模算法,并利用实测数据进行了验证,所得模型比其他模型更符合于树木实际的形态结构参数和生物物理指标,有利于实现与树木空间结构相关的定性和定量分析。     

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数字钻孔全景影像中结构面特征智能识别方法

数字钻孔全景影像是识别深部岩体结构面的主要方法,传统解译方法主要依靠手动操作完成,其结果存在较强的人为性、主观性和较大误差。针对数字钻孔全景影像技术,提出了一种考虑结构面图像灰度分布特点的智能识别新方法。通过钻孔图像的灰度化、降噪预处理后利用结构面定位信号特征值D定位结构面,获取其所在区域图像;再进行边缘检测、阈值分割及形态学等处理,通过拟合边缘曲线并结合数学表征方法实现了结构面特征(产状、隙宽等几何参数)的智能化识别。通过对地下水封洞库工程深部岩体数字钻孔影像的实例分析,运用本智能识别方法获得结构面特征信息相对于传统人工识别方法,其结果的准确性和客观性更强、批量识别效率更高。这对这数字钻孔影像的智能、快速识别具有一定的参考价值。      

多路径效应分段仿真方法

针对多路径效应的建模仿真问题,首先分析多路径效应的静态特性,提取其影响参数,然后根据影响参数建立多路径效应的球谐函数分段模型及三角级数分段模型,并对这两种模型的精度及计算复杂度进行比较。研究表明,采用三角级数模型和球谐函数模型对多路径效应进行分段模拟是可行的,且三角级数模型优于球谐函数模型。