实景三维模型分辨率保密处理技术探索

如何对实景三维模型进行脱密处理,推动公共使用,满足实景三维中国建设赋能各行业、各领域应用的要求已经成为一个亟待解决的问题。目前,针对实景三维模型分辨率尚未有明确的定义,也没有明确发布纹理分辨率保密相关规定。本文对数据格式进行解析,创新性地提出实景三维模型分辨率计算方法,并通过不同地表覆盖复杂程度、不同航摄分辨率的数据成果进行试验,验证分辨率计算方法的科学性和可行性。参考《测绘地理信息管理工作国家秘密范围的规定》《遥感影像公开使用管理规定》等文件,按照分辨率计算方法对实景三维模型纹理进行处理,使其满足相关规定要求。     

基于倾斜影像技术的自动纹理映射

基于倾斜影像技术的实景三维模型纹理自动提取软件系统采用倾斜影像技术,应用共线条件方程算法,结合数字三维及空间几何技术实现了实景三维模型基础数据的管理及模型纹理自动化提取的功能,大大解决了在地理信息产业中数字城市实景建模的海量数据管理及纹理映射的工作作业难度,有效提高了基础数据建设的工作效率,真正实现了现实与虚拟的映射,促进了城市数字信息现代化建设的步伐。     

多角度倾斜摄影技术在自动纹理映射上的应用

利用多角度倾斜摄影技术获取的倾斜影像成果来更新和构建城市三维实景纹理映射成为数字城市建设中的一个重要应用。本文采用基于DLG和3Dmax生成的建筑物模型,结合SWDC-5的多角度倾斜影像,通过自动选择纹理、自动编辑纹理、自动纹理映射等一系列步骤,自动生成大区域建筑物三维实景数字城市。并通过实验数据对该计算方法的可靠性进行验证,结果表明:该系统的数字化程度远远高于传统方法。     

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。     

应急遥感制图中敏感目标自动检测与隐藏方法

应急遥感制图在灾害响应中作用显著,能为灾害评估、救灾决策提供有力支撑。传统应急遥感制图流程中,人工检索敏感目标并使用图像编辑工具进行脱密处理的方式效率不高,与防灾救灾的高即时性要求相矛盾,无法实现快速发布与使用。将深度学习中的目标检测模型和生成式对抗网络模型相结合,构建遥感影像敏感目标检测与隐藏两阶段处理模型,并以遥感制图中飞机目标处理为例验证模型性能。针对飞机目标特点,采用损失函数重构、区域推荐网络候选框优化、Mask优化算法引入、注意力机制重构等改进方案。实验结果表明,该方法全流程处理时间较人工处理缩短50%以上,能快速、智能地进行遥感影像敏感目标检测与隐藏处理,缩短应急制图周期。     

基于三维激光扫描数据的三维实景构建

利用三维激光扫描仪获取的空间数据,进行三维实景构建研究.首先对扫描仪获取的数据按照基于格网的方法进行压缩,然后对压缩后的数据建立三角网数字地面模型,最后将原始空间数据按照一定的拓扑结构映射到二维球面(α,θ面)并在α,θ面等角划分形成二维矩阵,以落在矩阵各栅格内的点云强度均值作为该处像素值以图像形式显示,再同实际影像比较,选出同名点,根据摄影测量后方交会原理计算得到影像的内外方位元素,由得到的内外方位元素计算出相应的纹理坐标,完成纹理映射过程.文中以Trimble地面三维激光扫描仪为例以地物作为采集对象,用Visual Studi0 6.0作为开发平台进行三维实景构建.     

一种基于Chebyshev多项式的矢量数据几何精度脱密模型

针对地理信息的安全保护与共享应用之间的矛盾,建立一种基于Chebyshev多项式的矢量数据脱密模型。采用构造二维Chebyshev多项式的方法建立矢量数据脱密模型;通过迭代控制点变换量的方法实现精度可控的矢量地理数据脱密处理,脱密后的数据在密钥的支持下可以高精度地恢复。利用该脱密模型进行脱密和恢复实验,并对脱密后的数据进行攻击以验证该脱密模型的安全性。结果表明:本脱密方法能够有效地控制脱密误差,脱密后的数据既有整体的变换又有局部的随机扰动,具有较强的抗攻击能力,且较好地保持了矢量数据的拓扑关系。研究成果满足矢量数据安全共享、传输、存储等多方面的应用需求。     

实景三维高山地地区DSM自动匹配效果对比分析

为探索研究在高山地地区选择使用数字表面模型（DSM）基础数据的最优方案,推进实景三维中国建设项目（简称“实景三维项目”）顺利进行提供参考依据。本文利用高分七号卫星影像,针对项目DSM自动匹配所常用的吉威公司影像处理系统（CIPS）和天宝影像处理软件（INPHO）两款主要软件,对高山地地区整体匹配效果及高山地中的冰雪、阴影弱纹理区域的匹配效果进行试验。通过对比分析,发现INPHO匹配的整体效果和在冰雪区域的表现更适合本项目实际生产,而在阴影区域二者均有一定的粗差,需要人工交互编辑处理。     

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。     

大规模航道实景三维建模关键技术方法

传统的航道测绘信息管理及融合技术应用不足,难以全面反映航道周边自然地理环境、设施设备分布及建构筑物对水上安全的影响。本文首先以大规模航道实景三维模型构建、优化与结构化处理为目标,针对航道水面实景三维模型破损、缺失问题,引入多尺度水平集影像分割方法。然后利用模型上空洞缓冲区影像自动初始化水平集模型,从而快速迭代分割得到准确的航道水域范围。最后进行水体实景三维模型重构优化与航标模型单体化提取。本文方法的有效性在重庆市长寿区长江王家滩示范段河段实景三维航道图建设任务中进行了验证,与传统手工修模和航标单体化处理方法相比,显著提升了航道实景三维模型优化效率,支撑了航道运行安全管理。     

基于Transformer结构的遥感影像敏感目标自动隐藏方法

遥感影像敏感目标隐藏是保证遥感资源安全共享的关键。针对传统方法存在的目标检测不完全、补全结果不可靠的问题,提出了一种基于Transformer结构的遥感影像敏感目标自动隐藏方法。首先利用以Swin Transformer为主干网络的Cascade Mask R-CNN（region-based convolutional neural network）实例分割优化模型检测敏感目标并生成掩膜区域,同时设计了RSMosaic（remote sense Mosaic）合成数据方法减少人工标注数据;然后,基于色相-饱和度-明度（hue-saturation-value, HSV）空间的阴影检测模型扩展掩膜区域;最后,引入MAE（masked autoencoders）模型实现目标背景生成。以飞机目标为例,与Partial-Connvolutios和EdgeConnec进行了对比实验。结果表明,相比传统方法,该方法在敏感目标实例分割中的边界框与像素掩膜AP值分别提升了13.2%与11.2%;在使用RSMosaic合成数据后,边界框与像素掩膜AP值可分别再提升9.39%与14.16%, 且图像修补中的平均绝对误差和最大平均差异提升80%以上,实现了结构合理、纹理清晰的敏感目标自动隐藏效果。     

实景三维模型修饰方法研究

目前智慧城市建设正如火如荼地进行,实景三维模型作为测绘基础地理信息数据的新生力量,应用范围越来越广,但由于倾斜摄影测量技术的固有特点,使得模型的几何和纹理精度有限,影响目视效果。本文讨论了实景三维模型中常见的问题,提出了实景三维模型精细修饰的流程化解决方案。按照几何修复、纹理整饰和精细化模型替换三个主要步骤分别详细介绍了模型修饰的方法和技巧,明显改善了模型的显示效果。本文的研究为实景三维模型问题的处理提供思路,并为模型精细化修饰提供了切实可行的解决办法和技术支撑。     

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。     

一种基于颜色差异的全局纹理优化方法

针对目前的纹理优化方法存在的颜色变化不一致、纹理割裂等难题,提出一种基于纹理贴片的颜色差异的全局纹理优化方法。利用该方法优化三维城市模型的表面纹理,首先获取纹理贴片边界点的颜色值;然后利用基于纹理贴片颜色差异的全局纹理优化方法求取三维网格顶点的颜色改正值;最后根据三角形的顶点,对三角形进行栅格化,并利用重心原则对栅格化后的每一个像素进行内插,以获取相应的颜色改正值,并叠加到原始影像上。为证明方法的可行性和有效性,使用城市地区的无人机倾斜影像数据进行城市模型的纹理优化,实验结果表明,该方法具有纹理真实、色彩一致、细节明显等优势。     

高分辨率遥感影像林地边界提取方法

由于高分辨率遥感影像上的信息高度细节化,加之噪声的影响,会导致基于像元级纹理特征的林地边界提取方法的效果不理想。为此,提出一种基于种子纹理基元合并的半自动林地边界提取方法。首先利用基于图模型的影像分割算法获取初始基元;然后定义了一种针对非规则基元统计基元级灰度共生矩阵(GLCM)纹理特征的方法;最后在人工给定种子基元的基础上合并具有相似纹理的基元,并对基元合并的结果进行边界提取,得到高分影像上的林地边界。利用多源高分影像对所提方法进行验证及对比分析。实验结果表明,该方法对高分影像上大片典型林地的边界可取得较高的提取精度和计算效率。     

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。     

基于NDVI纹理的山东丘陵地区SPOT-5影像果园信息识别研究

胶东半岛是我国重要的水果生产基地,及时有效地获取果园信息,对指导当地水果生产具有重要意义。在遥感信息提取中,纹理特征是一种有效的辅助信息,但在原始影像中地形阴影对纹理特征有较大影响。本文提出了一种利用NDVI影像的纹理特征和光谱特征从SPOT-5影像自动识别果园信息的方法,消除了地形阴影的影响,取得了86.40%的识别精度。     

倾斜摄影技术的单体塔式建筑物三维重建方法

针对塔式单体建筑物形状不规则导致三维模型构建失败,提出倾斜摄影技术的塔式单体建筑物三维重建方法. 选用消费型多旋翼无人机搭载单镜头的相机,通过环线拍摄的方式获取多视影像数据,通过ContextCapture软件对获取的多视影像数据进行处理,构建塔式建筑物的实景三维模型,利用外业控制点、纹理细节信息对生成的三维模型精度评定. 试验表明:环线航拍获取多视影像数据构建三维模型,精度较高、模型纹理信息缺失少、完整度高.      

基于无人机倾斜摄影的合作市实景三维建模

以合作市实景三维建模为例,阐述了无人机倾斜摄影、实景三维模型数据生产的基本原理。利用无人机搭载倾斜相机的方式采集影像数据,选用ContextCapture软件作为数据处理平台,将从影像中获得的纹理信息和几何模型相结合,构建合作城区附近24 km~2的实景三维模型。