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。     

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。     

基于超面的建筑物纹理优化处理方法

针对现有建筑物三维模型中大量零散纹理在实时可视化时易造成巨大渲染开销的问题,提出了一种建筑物三维模型的纹理优化处理方法。首先解构三维模型的表面法线特征,通过三角形种子点生长方法获得法线相近且空间相邻的一组三角形集合,然后将该三角形集合投影到最大投影面后再提取出边界得到超面;通过最低水平线择优插入算法,将超面上对应的零散纹理渲染为一张纹理,进而实现纹理的优化布局,最终将优化后的纹理映射回建筑物表面。实验表明该方法能够很好地保持建筑物模型整体外观的可视化效果。     

一种结合纹理择优算法的影像三维重建方法

针对多视影像重叠度高、影像来源丰富等特点,提出了一种基于多视角影像的纹理择优映射算法,该方法对模型三角形进行逐个相机场景可见性分析,对模型在场景中不可见三角形和部分可见三角形进行选择性剔除,只对完全可见三角形及符合阈值计算的部分可见三角形提供候选纹理三角形,能有效解决模型不可见三角形和部分可见三角形被误贴纹理的问题,再通过对候选纹理三角形的视角分析,为几何模型表面三角形选择一个理论最优纹理,计算映射关系自动映射到模型表面。同时,本文将该纹理择优映射算法应用到基于近景影像的三维重建中,使用从运动中恢复结构SFM的方法进行相机标定及影像相对定向,通过CMVS/PMVS密集匹配方法从影像中获取点云模型,采用Possion算法重构模型三角网,最终利用提出的纹理择优算法确定最佳纹理并实现自动映射。通过与Smart3d、PhotoScan、lensphoto软件的对比证明了本文三维重建及纹理择优算法在近景影像三维重建中的有效性。     

SWDC-5倾斜摄影建筑物纹理自动映射方法

针对国内关于倾斜影像的处理方法尚不成熟这一现状,该文基于机载LiDAR点云建立的房屋模型,结合SWDC-5倾斜航摄仪获取的影像和POS数据,阐述倾斜摄影建筑物房屋模型纹理自动映射的方法和流程。基于摄影测量基本原理,定义几种基本的房屋类型,结合DEM和外方位元素,采用房屋面多边形角点判断法和面积计算法选择最优像片,采用摄影中心与多边形角点连结光束与遮挡面的交点判断法来实现遮挡判断,并通过间接法纹理纠正及纹理编辑得到最优模型纹理。经实测数据验证,表明了该纹理映射方法的正确性和可行性。     

多源影像融合的建筑物三维模型无遮挡纹理自动贴图方法

介绍了倾斜摄影测量在数字城市建设中的应用,针对当前基于倾斜摄影测量的城市三维重建过程中纹理贴图存在遮挡问题,详细探究了纹理遮挡几何原理,并提出联合固定翼飞机高空倾斜摄影及无人机低空倾斜影像,设计了建筑物三维模型无遮挡影像优选算法,实现了高精度无遮挡纹理自动贴图,并通过试验进行了验证。     

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。     

局部区域表面一致性约束的三维模型纹理映射方法

倾斜摄影测量进行三维模型重建时,由于影像匹配精度和密集点云简化等因素,使得三角形网格模型表面的法向量存在许多明显噪声,加上镜头畸变和光照条件不同引起的影像间几何与辐射的不一致,最终导致不同三角形之间纹理映射结果不连续,这种碎片状纹理表面的真实感不强,难以直观理解。针对此,提出了一种局部区域表面一致性约束的纹理映射方法,采用区域生长策略将多个三角形合并为一个较大的平面区域,并且在区域生长过程中顾及了区域的连续性和平面性,建立该平面区域与同一影像之间的映射关系。实验证明了该方法能够有效消除纹理映射碎片化的现象。     

基于图割模型的高分全色影像自动云检测

针对高分全色卫星影像场景复杂、波段单一、波谱范围有限的特点,提出了一种基于图割模型的自动云检测方法。该方法首先通过亮度双阈值和Gabor纹理特征将影像分为云区、非云区和不确定区域;再计算像素点的能量项和平滑项;然后通过图割模型确定不确定区域像素点的类别,从而检测出精确的云区。结果表明,该方法能有效检测高分全色影像上的云区范围,且无需人工干预,可满足自动化生产需求。     

基于图像融合的高分全色遥感影像变化检测

针对同一地区不同时期的全色高分辨遥感影像,提出一种基于影像融合的变化检测算法。首先采用基于匹配点的三角网校正方法对两景影像进行几何校正,然后选用基于迭代多元变化检测(IR-MAD)的相对辐射校正方法进行辐射一致性处理,接着对经几何一致性处理、辐射一致性处理后两张影像进行显著性融合,采用Mean-Shift分割算法对融合影像进行分割,选用方向梯度直方图(HOG)特征获取影像纹理强度图,最后通过比较分割块纹理变化获得变化检测结果。以Toposys激光雷达系统搭载相机拍摄的全色影像对该算法进行了检验,并使用单一时期影像为分割对象进行对比实验结果。实验结果表明,以融合影像为分割对象的结果远优于以单一时期影像为分割对象的变化检测结果,极大地减少了误检和漏检,在城市、郊区等地区人工地物变化监测中有一定的应用价值。     

3DMAX三维建模精度分析

三维建模是数字化城市建设中非常重要的内容,三维模型的精细程度直接决定着可视化的效果。为此,本文首先探讨了CAD底图精度,CAD数据主要用于构建模型主体结构和控制模型的平面精度,其精度要求主要表现在空间和时间上与现实的一致性;分析了纹理制作及粘贴精度,纹理作为精细模型外在的直观表现,所有数据均需来自现状照片,其精度除主观判定以外,也可以依靠纹理分辨率与LOD之间的相互关系来进行推理。详细研究了建筑物三维模型高度的精度及地形高度精准性,并给出精度评定方法。建筑物的高度信息,需用LiDAR获取地表高程信息。首先获取地表LiDAR数据,然后根据CAD数据可提供的建筑物平面坐标数据,内插对应的地表LiDAR数据,求出建筑物的高度信息。通过实际采集的数据并应用于相关案例,验证了本文所提方法的有效性,为建筑物三维建模精度评定提供借鉴。     

SeaBeam 3012深水多波束测深系统标定方法

以"向阳红10"科考船船载SeaBeam 3012多波束测深系统为例,对深水多波束系统的标定方法进行研究,依照海试标定试验对海上标定的步骤进行了较全面的阐述,通过标定测量得到水下换能器阵安装偏差结果,并对该系统进行了性能测试和精度评估。通过对采集到的水深数据进行分析,可知该测深系统的水深数据质量可靠,地形图能客观、合理地呈现海试区域的水深和地形地貌信息。     

基于3D GIS的工程项目进度三维仿真系统

大型工程项目涉及的环节复杂、工序繁多,需要对工程进度进行有效控制。本研究利用3D GIS具有直观性和交互性等特点,通过与施工进度汇报数据的关联,利用动态仿真技术,实时生成最新的工程项目三维场景,为项目管理者了解项目施工进度、调整施工计划等提供了很好工具和手段。根据实际工程项目的工序划分,以及工程进度的动态性和进度维护的实时性,将工程项目细分至分项工程下的各种建筑构件,并建立构件库来存储构件的三维模型,提出了基于构件库的工程项目进度三维仿真方法。最后,以钦州港码头工程进度三维仿真应用为主要案例,介绍了该方法在实际工程项目中的应用。     

论测绘地理信息工作的标准化

地理信息数据在各行各业中有着广泛的应用,本文从高效率、高质量地生产测绘地理信息数据,促进不同行业的测绘地理信息数据共建共享,资质单位测绘生产管理3个方面,阐述测绘地理信息工作标准的作用和方法。     

1978-2014年唐山市中心建设用地扩展时空分析

针对城市的外延式扩展过程中存在的问题,该文基于多时相遥感数据,采用监督分类法初分、决策树分类法再分的解译方法高精度地提取了唐山市中心建设用地,定量分析其在1978—2014年的时空扩展特征。研究发现,唐山市城市建设用地在研究期间呈外延扩张态势,市中心以高速填充—中速填充—快速填充—快速外延式扩展为主要特点;受地质条件影响,唐山市城市扩张方向为地质条件较好的西北方向;城市扩展过程中仍存在土地利用率不高的问题,城市空间紧凑度日趋离散,但内部联系理论上相对紧密。该研究对于了解城市空间扩展形态、方向和规律提供了方法和数据参考,可为优化城市发展布局提供一定数据支撑。     

基于BIM的高速铁路监测数据可视化研究

高速铁路变形监测项目有着数据量大、数据类型丰富、工程庞大复杂等特点,BIM技术可以用数字化的方式表达铁路工程沿线监测点、线路构筑物、基本设施设备等实体信息。本文在对高速铁路轨道检测数据和沉降监测数据可视化研究中,验证了BIM技术可用于高速铁路监测数据可视化分析、管理,并在Microstation平台下初步建立了高速铁路沉降监测BIM建模流程,可用于高铁沉降监测点成果录入、表达和管理,并在工程实例中进行了验证。     

Landsat系列卫星地表反射率产品研究进展

Landsat系列卫星为地球资源环境动态监测提供了长达40余年的中高分辨率卫星影像,近年来USGS等实施的Landsat数据共享计划使Landsat系列卫星数据成为应用最广泛的中高分辨率卫星数据。长期以来,Landsat系列卫星数据以灰度值(DN值)的形式提供给用户,受传感器波段响应、具体成像条件(太阳高度角、大气散射和吸收等)差异等的影响,不同传感器、不同时间、不同地点的卫星影像DN值不具有可比性,给Landsat系列卫星数据的定量应用造成了障碍。近年来国内外多家研究机构陆续推出了Landsat系列卫星地表反射率产品,以增强Landsat长时间系列卫星数据的可比性。本文对USGS、马里兰大学、WELD团队和中国科学院等多家机构推出的Landsat地表反射率产品进行了介绍,并对未来的研究方向进行了展望。     

DMSP/OLS夜间灯光数据的四川省GDP空间化分析

针对DMSP/OLS夜间灯光数据模拟省级格网GDP问题,该文选取2000、2006以及2010年DMSP/OLS稳定夜间灯光数据、辐射定标夜间灯光数据和四川省第二、三产业社会经济GDP数据,运用相关性分析、对比分析以及回归分析的方法,模拟出四川省GDP空间化密度图并分析与高程之间的关系。结果表明:在省级范围内,GDP与辐射定标灯光数据的相关性明显高于与稳定灯光数据的相关性,且前者的灯光指数CNLI与GDP相关性最高;运用3年的辐射定标灯光数据模拟得到四川省GDP密度图与GDP统计数据的拟合精度均达到0.99以上;2000-2010年四川省GDP呈现由成都市向四周不断扩张的趋势并随高程变化显著,四川省GDP高值区主要集中在高程1 000m以下的成都平原及周边区域,西部高原和山地地区GDP值较低。     

影像融合方法应用于西部地区地物提取优选分析

针对西北地区地物地区实际需求,首先,对Landsat-8 OLI影像数据进行彩色合成生成彩色合成影像,与Landsat-8 OLI全色波段影像分别利用HSV变换、PCA替换法、Brovey变换、Gram-Schmidt、Color Normalized(CN)变换等方法进行融合实验分析;其次,利用融合影像与高分辨率Google影像中在不同波段上进行二次融合实验分析,并采用定量客观评价法对融合结果进行评价,分析筛选适合该地区最优的影像融合方法。