融合高度和光谱信息的倾斜摄影数据建筑物自动提取

建筑物作为三维模型的主体,其矢量化主要依赖人工勾画,虽有采用深度学习等方法进行建筑物提取的研究,但依然需要标注大量样本。针对上述问题,本文以天津市典型区域为试验区,提出一种融合高度和光谱信息的倾斜摄影数据建筑物自动提取方法。首先,通过高度初始分割、植被信息滤除、形态学后处理等,逐步优化建筑物提取结果,实现建筑物信息的自动提取,建筑物的总体识别精度达到94%。然后,通过对建筑物轮廓进行矢量化和规则化,在地理信息平台中实现了建筑物的对象化查询,拓展了实景三维模型的应用深度。     

基于多视航空影像的城市三维建模方法

城市三维建模是构建"数字城市"的一项基础工作。本文提出了一种基于多视倾斜航空影像的城市三维快速建模方法:利用倾斜摄影技术获取建模区域的多视倾斜影像,经过倾斜摄影测量数据预处理,人工交互半自动生成建筑物几何模型,并将多视影像中提取的建筑物墙面纹理映射到相应的模型,建立城市建筑物的真三维模型,最终建立建模区域的三维模型。文章最后通过试验及分析,验证了该方法的可行性。     

倾斜摄影测量三维表面模型立面分割方法

针对倾斜摄影测量三维重建得到的三维表面模型在平面尤其是异形平面处产生的规则性缺失,难以快速准确提取出建筑物几何平面的问题,本文提出一种基于高斯混合模型和图割的SurfaceCut层级分割方法。首先对模型进行拓扑重建、几何与纹理信息的预计算;其次使用高斯混合模型方法对模型进行过分割,使模型过分割为几何特征相似、纹理特征一致的超点点集;最后利用最大流最小割算法对目标平面进行二分类分割,并且为修复模型不规则立面区域,设计了一种立面修复算法。利用不同类型的建筑物模型进行实验,验证了方法的有效性。     

结合区域增长与RANSAC的机载LiDAR点云屋顶面分割

建筑物屋顶面大小差异较大、形状复杂、数量不确定等特点,以及机载LiDAR点云密度不均、分布不规则、缺乏语义信息等特性,对屋顶面的准确分割造成了很大干扰,因此现有分割方法的精度和适用性仍有待提高.针对上述问题,本文提出一种结合区域增长与RANSAC的机载LiDAR点云屋顶面分割方法.首先,引入稳健的法向量估计算法计算点云法向量,利用提出的迭代区域增长策略和RANSAC提取多个可靠屋顶面片;然后,基于可靠屋顶面片参数和RANSAC计算内点的思想,迭代合并可靠屋顶面片,并精化屋顶面参数;最后,计算未能通过前面步骤分割的点到各屋顶面的垂直距离,将其标记为距离最小且小于阈值的屋顶面,并通过局部范围内投票的方式精化屋顶面分割结果.利用多个具有代表性的建筑物点云和一组区域建筑物点云进行试验,结果表明,所提出的方法可有效地分割不同复杂程度的建筑物屋顶面,并能较好地分割面积较小的屋顶面,以屋顶面和单点为评价单元的平均分割正确率为95.56％ 和97.93％,分割的结果可为建筑物三维模型重建、点云精简等应用提供可靠的信息.     

一种基于倾斜摄影测量点云密度自适应分割的建筑物边界提取方法

针对倾斜摄影场景中建筑物单体化问题,本文提出了基于倾斜摄影测量点云数据的建筑物识别和边界提取自动化算法。首先,对点云进行预处理,去除地面点和噪声点;然后,对点云进行二维栅格化处理,按间隔距离预分割;最后,结合改进的大津算法和区域增长算法,从预分割点云识别其中的建筑物,并提取建筑物边界点。从广东省江门市和湛江市选取两处试验区域对算法进行测试,结果表明:区域内建筑物点云均能准确被分割识别,建筑物边界提取准确度分别为87.8%与92.3%,说明本文提出的方法对于倾斜摄影测量建筑物识别和边界提取的适用性较强。     

倾斜摄影三维模型的房檐改正方法分析与精度评估

利用倾斜摄影技术生成的实景三维模型一般都仅仅作为一种浏览演示的方式,使用方式较为粗糙单一,其成果并没有真正应用到常规测绘产品生产的各个环节。本文对一种利用倾斜摄影三维模型的房檐改正方法进行了分析与精度评估。在已有倾斜摄影快速建立三维模型的基础上,采用建筑物立面散点正交原理直接对倾斜摄影三维模型居民地区域进行去房檐采集。该方法提供了一种全内业测图的模式,对地形图生产方法的改进具有重要意义。     

顾及地物类别的倾斜摄影三维模型简化方法

基于倾斜摄影测量的三维建模已成为城市级实景三维建设的发展趋势。在城市三维模型中,由于植被表面不平整,需要用大量的三角面来刻画,但这并不是实景三维数据记录和表达的重点,并且大量的数据会给模型展示和应用带来很大的困难。因此,本文提出了一种顾及地物类别的倾斜摄影三维模型简化方法。首先,计算三维模型的纹理信息和几何信息,结合马尔可夫随机场(MRF)顾及空间一致性的优点提取植被;然后,采用二次误差测度(QEM)算法简化特定的植被区域;最后,对简化后的白膜模型进行纹理重映射。试验结果表明,本文方法能够准确提取并有效简化植被区域,纹理重映射的结果在外观上也与原始模型相差无几,取得了预期的良好效果。     

一种基于无人机倾斜摄影的高精度单体三维建模方法

传统倾斜摄影测量在同时获取正射和倾斜影像数据时,往往对建筑物低空立面纹理采集不够精细,且多数建筑物或地物模型毗连成片,不利于单独管理与使用。鉴于此,提出了一种高精度单体三维建模方法。首先结合建筑物几何特征和分辨率需求,研究三维环绕式航线设计方案,采集覆盖全局的高分辨率影像数据;然后将倾斜摄影模型的点云划分为虚拟网格,并将每个虚拟网格中的点云视为一个整体,通过设置高差提取建筑立面的点云,经点云分类处理,进一步提取轮廓信息;最后通过提取轮廓线相交三角形,实现单个建筑模型的三维构建。结果表明,该方法能自动、高效地单体化构建倾斜摄影建筑模型,对工程建设与发展具有一定的应用价值。     

一种三维实景模型单体建筑物提取方法

倾斜航摄仪的发展提高了三维实景模型生产的自动化程度,降低了生产成本。但目前软件自动生成的"一张皮"数据难以挂接GIS属性数据,因此有必要从三维实景模型中提取单体建筑物。针对此目的,本文提出了一种结合几何、纹理及语义信息的提取方法。首先利用几何、颜色以及语义信息将实景模型的三角面片分为地面、植被、建筑物立面和建筑物屋顶4类,然后通过组合验证建筑物立面和屋顶形成单体建筑物。采用"街景工厂"生产的2组三维实景模型数据进行实验,提取结果完整度大于90%,正确率高于93%。实验表明:本文方法能自动从三维实景模型数据中提取单体建筑物,可为后续的属性数据挂接提供基础。     

基于语义的倾斜影像单体建模技术研究

针对应用倾斜航空影像进行自动化建模所创建的建筑物建模存在诸如模型细节缺失,难以获取语义信息的问题,该文提出了一种采用基于语义的建模方式构建建筑物模型的方法;首先对密集图像匹配(DIM)点云进行建筑物类提取,实现场景中建筑和其它地物的分离;然后进行基于点云分割和建筑物验证的建筑物单体标注,以保证对单体建筑物的有效标记;最后利用倾斜航空影像和DIM点云的建筑物各组件的语义识别和提取算法,实现以单体建筑物为建模对象的模型重建;同时,设计适用于建筑物重建的语义建模框架,对单体语义模型进行自动化纹理映射,构建出语义化的建筑物模型。该文提出的建模关键技术方法将有助于减少城市建模成本,提高建模效率,为智慧城市基础数据的建设提供关键技术储备,并发挥相应的的社会和经济效益。     

一种融合多源特征的建筑物三维模型重建方法

以激光点云数据和倾斜多视影像为研究对象,提出了一种结合机载点云、地面点云及倾斜多视纹理的融合多源特征的建筑物三维模型重建方法。该方法结合点云面元以及影像边界特征,利用倾斜影像的线特征对顶面及立面模型进行边界规则约束,实现了面元自动拓扑重建;通过交互编辑完成不同复杂程度的建筑模型重建,并对模型进行纹理映射。实验结果表明,该方法能够有效提升城市建筑物三维模型重建的效率和边界精度,为利用多源数据的空地联合建筑物三维精细重建提供了一套切实可行的解决方案。     

多尺度SLIC-GMRF与FCNSVM联合的高分影像建筑物提取

遥感影像建筑物提取具有重要的应用价值。然而,高分辨率遥感影像中细节信息繁多、特征复杂,增加了建筑物提取难度。针对这一问题,本文提出一种基于多尺度SLIC-GMRF和FCNSVM的建筑物提取方法,一定程度上提高了高分辨率遥感影像建筑物提取能力。首先,利用多尺度SLIC-GMRF分割算法确定初始建筑物区域,然后,充分利用FCN神经网络在语义分割中的优势抽取建筑物特征,最后,结合提取出的建筑物特征训练SVM分类器细化建筑物提取结果,通过3种控制实验,两种对比方法得出以下结论:SLIC分割算法影响初始分割结果;SVM分类器影响建筑物细部提取;FCN特征影响SVM分类器性能。对于特征清晰、遮挡干扰较少的研究区,本文方法能够较好提取影像中的建筑物,查准率、查全率、质量指标均优于对比方法,对建筑物复杂分布的研究区同样能够取得较好的提取效果。     

基于倾斜摄影三维模型的大比例尺地形图测图软件比较与分析

针对当前市场上基于倾斜摄影三维模型采编大比例尺地形图软件种类繁多的现状,本文以目前市场上主流的3款采编软件--EPS,DP-Modeler和Idata3D为例,通过选取一个测试区域,对3款软件加载倾斜摄影三维模型、采集建筑物模型、采编DLG等技术性能进行深入对比分析。本文提出科学客观的分析以及评价意见,从而为基于倾斜摄影三维模型的大比例尺地形图测图应用提供翔实的技术指导,进一步推广应用新型地形图采编技术方法。     

利用三维激光点云重构建筑物模型

随着三维激光点云数据获取能力的提升,基于三维激光点云进行建筑物模型重建与立面测绘成为工程应用中常用的方法。三维激光点云数据能够体现建筑物丰富和直观的细节信息,然而海量数据处理给建筑物模型构建带来了极大挑战。本文通过对建筑物的三维激光点云数据进行横切得到建筑物轮廓点,并采用基于遗传算法的TSP算法对轮廓点进行处理以获取建筑物各立面的方程系数,最终实现建筑物模型的构建和获取详细的建筑物立面数据。试验结果表明,此方法可以较好地实现LOD1级建筑物模型的构建,进而为更高（LOD3）级别的建筑物模型构建提供依据。     

室内三维点云空间自动划分与规则化方法北大核心CSCD

精准空间划分是实现室内语义建模与拓扑结构重建的重要基础。三维点云作为常用的室内空间数据载体,如何基于三维点云进行室内空间语义信息提取与规则化具有重要意义。本文提出了一种基于形态学分割方法实现室内场景的分割,并结合矢量规则化方法完成分割场景的规则化。首先,基于区域增长算法与线性拟合方法提取空间分割要素,通过平面投影生成二进制影像,进而利用距离变换和分水岭算法完成空间分割;然后,对空间分割要素进行线性拟合,进行室内空间格网划分,采用矢栅叠加方法实现空间要素规则化;最后,通过4组实际场景(包含3组ISPRS数据集及1组实际场景采集数据)进行数据验证。试验结果显示,本文提出的室内空间分割与规则化方法可以准确快速地完成室内空间要素的提取。     

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。     

利用CityGML模型自动构建三维封闭建筑体

给出了利用CityGML模型自动构建三维封闭建筑体的基本框架和流程。充分利用已有的CityGML数据,分析其与三维封闭建筑体的语义关联和差别,奠定利用CityGML构建三维封闭建筑体的理论基础;从构建三维封闭建筑体所需几何数据出发,根据语义关联从CityGML中提取相应的几何数据,构建符合三维封闭建筑体要求的几何对象,满足三维立体规划和审批、核查的空间数据需要,进而弥补传统地籍数据采集方式的不足。     

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。     

多源点云数据融合的建筑物精细化建模

三维建模技术能够实现建筑物的数字化存档,在古建筑保护与修复和现代建筑规划与改造中具有不可替代的作用。针对倾斜摄影测量和三维激光扫描建模技术中建筑物模型存在的问题,本文提出了一种倾斜摄影测量和三维激光扫描生成三维点云模型相融合的建筑物精细化建模方法。选用无人机和三维激光扫描仪作为试验设备,利用ContextCapture、SCENE软件完成点云拼接、生产和编辑,通过ICP算法完成点云精细匹配,实现多源点云数据融合建模;对比单一建模方法模型,从纹理结构和模型精度两方面对融合建模模型进行质量评价。结果表明,融合建模模型纹理清晰,几何结构完整,模型距离中误差和高差中误差的均值均低于倾斜摄影测量模型的值,接近三维激光扫描模型。