大场景实景三维模型精细化生产与单体化研究

以潍坊市主城区实景三维模型制作为例,侧重对倾斜影像实现城市级实景三维模型快速生产的流程、优势与局限、生产效率、模型精度等进行综合分析,针对技术局限,提出了模型精细化修补和三维大场景模型单体化的方法,并对不同单体化方法做出对比分析。实现了实景三维模型自动生产、模型精细化修补、单体化并挂接属性,为实景三维地理信息系统的实现提供技术支撑,对城市级三维模型建立后期应用进行了总结,对为山东省智慧城市建设提供高精度的实景三维数据具有实践意义。     

基于倾斜摄影技术的三维场景快速搭建

针对DOM叠加DEM方式构建三维场景不够真实,最新的三维实景模型成果具有一些缺点,如没有单体化、建模不够精细等。在倾斜影像空三加密成果或三维实景模型成果基础上,基于透视成像原理,采用人机交互的方式构建三维单体模型,并对三维实景模型进行踏平等编辑处理,将三维单体模型与三维实景编辑模型进行数据融合,从而达到构建真三维场景的目的。该技术方法能真实还原城市风貌,是三维场景快速搭建的一种有效的解决方案。     

基于DP-Modeler的精细化三维模型构建

倾斜摄影测量自动生产实景三维模型的技术已逐渐发展成熟,且具有效率高、成本低、精度高、操作简单的特点。为使实景三维模型更加精细化、可利用化,本文首先分析了实景三维模型的自动构建方法与流程,主要包括预处理、空中三角测量及三维模型自动生成;然后对三维模型的精细化处理进行了研究,其中包括模型修饰和单体化模型构建,前者主要包括悬浮物删除、道路平整、水面补洞及立面纹理修改等过程,后者主要利用DP-Modeler专业软件进行单体化模型的重构;最后讨论了精细化三维模型在规划、文物保护、不动产登记等方面的具体应用。     

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。     

空天地遥感影像三维模型协同生产研究

本文研究和总结了基于多源光学遥感平台数据进行三维模型协同生产的总体技术方案。通过对当前生产三维模型的技术手段进行分析和总结,研究并实现了基于立体卫星影像、航空及低空倾斜影像和近景摄影影像等数据通过立体(实景)量测结合3D Max辅助单体化、实景修饰等技术手段生产大场景、高精度、高质量的三维模型,为智慧城市以及实景三维中国地理信息数据生产和建设提供技术参考。     

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。     

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。     

实景三维模型纹理的敏感目标自动识别与脱密方法

实景三维是国家新型基础设施的重要组成部分,在各行业具有广泛的应用。如何在安全的前提下促进三维数据最大程度的共享已成为实景三维应用的迫切需要。针对实景三维纹理中存在涉密敏感目标问题,传统依赖人工检索敏感目标并通过图像编辑工具处理的脱密方法效率低,本文提出一种结合深度学习的纹理影像敏感目标自动识别与脱密方法。首先通过秘密点POI检索包含秘密目标的三维模型及对应的纹理影像;然后基于YOLOv5s网络模型自动识别纹理影像中的敏感目标,并利用GrabCut有效提取目标;最后基于多尺度的Patch match对纹理影像块进行修复。试验表明,本文方法目标识别准确率为95.3%,与人工处理相比全流程用时缩短40%以上,有效提取并去除纹理影像中的敏感目标,实现了快速脱密,促进了实景三维模型数据的安全共享。     

倾斜摄影测量技术在地籍测绘领域应用探讨

分析了传统地籍测绘技术领域的不足,提出并阐述了倾斜摄影测量新型测绘技术的基本原理和主要特点,详细论述了利用倾斜摄影测量技术获取倾斜影像数据、基于倾斜影像数据外业像控测量及解析立体空三加密、倾斜摄影实景三维模型处理及优化、基于实景三维模型开展地籍测绘等技术方法.以上海市某行政村为实际案例,介绍了利用低空无人机航摄手段获取试验区域倾斜影像数据、实景三维模型数据处理及优化、基于实景三维模型成果开展地籍测绘等应用,最后展望了倾斜摄影测量新型测绘技术应用于相关行业领域的发展前景.     

生产级倾斜实景三维建模方法比较分析

随着信息化、智能化城市的高速发展,快速建立与更新实景三维模型的需求日益迫切。本文对目前较为成熟、可大规模生产推广的倾斜实景三维建模方案进行比较分析,包括匹配建模方法、基于匹配建模成果的单体化三维建模、基于点云数据的单体化三维建模、基于数字摄影测量系统的单体化三维建模、以及基于拟合算法的单体化三维建模。本文系统阐述了各种建模方法的实现原理、关键环节和技术特点,以辅助生产方和应用方进行更合理的选择。     

一种基于人工免疫的图像分割算法

图像二维熵分割,一直因耗时长而限制了实际应用。本文借鉴生物免疫思想,提出二维熵图像分割的人工免疫算法。在克隆选择算法中引入疫苗的免疫接种,用于优化最优分割阈值对的搜索过程。在遥感高分辨率图像上的实验显示,该算法不仅能准确搜索到最优阈值对,而且计算时间只有传统算法的1.8%。该算法也验证了人工免疫思想用于图像分割的可行性和有效性。     

旋翼无人机倾斜摄影测量技术在三维实景建模中的应用

使用倾斜摄影测量技术构建三维实景模型是近年来测绘领域的研究热点之一,与传统的垂直摄影测量技术相比,在三维实景建模中具有建模效率高、自动化程度高和模型逼真的优势,尤其是在“数字城市”“智慧城市”建设中具有举足轻重的地位。本文以某区域三维实景建模项目为研究对象,使用旋翼无人机搭载南方测绘倾斜数字航空摄影相机采集研究区倾斜影像数据,进行三维实景建模,最终获得平面X精度为4.03 cm、Y精度为3.86 cm、高程Z精度为3.91 cm的三维实景模型,建模精度完全满足项目建设需求。     

苏南运河镇江段航道3维可视化技术及其应用研究

航道3维可视化对全面掌握运河河底地形地貌,保障运河水上交通安全具有重要意义。本文以3维可视化苏南运河镇江段航道为例,阐述如何在实现航道周边场景3维渲染的基础上,利用航道数字测深数据,创建基于格网的数字水深模型,进而生成河底数字高程模型的过程,并对航道3维可视化技术的实际应用进行了探讨。     

3D reconstruction from a single image using geometric constraints

Photogrammetry has many advantages as a technique for the acquisition of three-dimensional models for virtual reality. But the traditional photogrammetric process to extract 3D geometry from multiple images is often considered too labour-intensive. In this paper a method is presented with which a polyhedral object model can be efficiently derived from measurements in a single image combined with geometric knowledge on the object. Man-made objects can often be described by a polyhedral model and usually many geometric constraints are valid. These constraints are inferred during image interpretation or may even be extracted automatically. In this paper different types of geometric constraints and their use for object reconstruction are discussed. Applying more constraints than needed for reconstruction will lead to redundancy and thereby to the need for an adjustment. The redundancy is the basis for reliability that is introduced by testing for possible measurement errors. The adjusted observations are used for object reconstruction in a separate step. Of course the model that is obtained from a single image will not be complete, for instance due to occlusion. An arbitrary number of models can be combined using similarity transformations based on the coordinates of common points. The information gathered allows for a bundle adjustment if highest accuracy is strived for. In virtual reality applications this is generally not the case, as quality is mainly determined by visual perception. A visual aspect of major importance is the photo-realistic texture mapped to the faces of the object. This texture is extracted from the same (single) image. In this paper the measurement process, the different types of constraints, their adjustment and the object model reconstruction are treated. A practical application of the proposed method is discussed in which a texture mapped model of a historic building is constructed and the repeatability of the method is assessed. The application shows the feasibility of the method and the potential of photogrammetry as an efficient tool for the production of 3D models for virtual reality applications.     

动态分段技术在北京水务普查中的应用研究

动态分段技术是一种新的线性特征的动态分析、显示和绘图技术。本文对动态分段数据模型进行探讨,提出一套基于动态分段技术构建河流数据模型的实现方法,它解决了传统数据及属性管理和分析中一对多、线性度量以及分段数据等难题,为水务普查成果数据的管理和分析提供了一定借鉴意义。     

天宝SX10影像扫描仪在测绘工程中的应用

随着城市不断发展,科学技术不断提升,对测绘工程的发展来说,现有的社会背景给测绘技术提出了全新的要求。Trimble SX10影像扫描仪通过为测绘、工程和扫描专业人士提供世界上最创新的解决方案,重新定义了日常测量设备的能力。本文简要介绍了Trimble SX10影像扫描仪的核心技术,并结合其在边坡变形监测与治理工程及航道通航安全管理工程中的应用案例详解Trimble SX10影像扫描仪在测绘项目中的应用及与传统测绘方式相比的优越性。     

基于全景图的3维实景制作及其与GIS集成研究

3维实景技术是一种基于图像绘制的虚拟现实技术,使用真实的照片展现场景达到沉浸式虚拟漫游的效果,提供给用户良好的交互性。本文提出了一种利用全景图制作3维实景并将其与GIS集成的方法:首先对拍摄的鱼眼照片进行球面投影,然后配准拼接成球面全景图,利用全景图制作3维场景,实现3维场景的漫游并将3维实景集成于已有的GIS系统。本文以华东师范大学校园3维实景漫游系统及基于Google Maps的3维实景地图开发为例,介绍方法流程。与传统的2维地图相比,3维实景地图更加直观且更具真实性。     

石窟寺三维数字化档案建设方法与技术探讨

文物是不可再生的文化资源,需采用现代科技手段对其进行数字化保护,延续人类历史文明。本文以彬县大佛寺石窟为例,在已有基础地理信息数据、三维激光扫描数据、立面影像数据的基础上,运用CAD建模技术、三维激光扫描技术、虚拟现实技术构建石窟寺三维立体模型,借助CityMaker软件对模型数据、基础地理信息数据及文档资料进行管理。在此基础上,采用基于GIS组件的二次开发方法,借助于CityMaker SDK组件进行三维数字化档案系统开发,探索石窟寺三维数字化档案的建设方法。结果表明,本文提出的方法实现了对石窟寺三维数字化档案的管理,客观详实地记录了石窟寺现状,为文物部门的管理工作提供了便利。     

基于局部约束的建筑物屋顶点云平面分割方法

建筑物屋顶面点云分割结果的好坏对建筑物三维模型重建起着重要的作用。针对传统RANSAC算法建筑物屋顶面点云的分割问题,提出了一种基于局部约束的建筑物点云平面分割方法。利用点云局部曲面法向约束构建法向准则,利用半径约束的点云空间聚类的方法对共面屋顶面点云进行分解,从而抑制"伪屋顶面"的产生;利用局部抽样策略降低算法的迭代次数,减少运算量。实验表明该方法能够获得稳定可靠的建筑物屋顶点云分割结果,将有利于后续的建筑物三维模型重建。