基于灭点的单片规则建筑物三维重建方法研究

为快速获取数字城市建设所需的三维信息,文中介绍了利用单张影像中规则几何建筑物在影像中的的灭点信息,在已知内方位元素的情况下,推导出在现有二维GIS数据的辅助下解求影像外方位元素公式,提出从单张影像上量测建筑物高程（或高度）数据的方法,并简要叙述了该方法的应用领域。     

SAR影像窗初始行外方位元素的求解法

本文分析了采用角锥体法确定SAR影像窗外方位元素的局限性,提出了利用星历数据较精确地求解SAR影像窗初始行外方位元素的实用方法,并通过实验证明了该法的正确性。     

城区机载LiDAR数据与航空影像的自动配准

为解决机载LiDAR数据与航空影像集成应用中二者的配准问题,提出了一种机载LiDAR数据与航空影像配准的方法。首先,直接在LiDAR点云中提取建筑物3维轮廓线,通过将轮廓线规则化得到由两条相互垂直的直线段组成的建筑物角特征,并在航空影像上提取直线特征;然后,根据影像初始外方位元素将建筑物角特征投影到航空影像上,并采用一定的相似性测度在影像上寻找同名的影像角特征;最后,将角特征的角点当作控制点,利用传统的摄影测量光束法区域网平差解求影像新的外方位元素。解算过程中采用循环迭代策略。本方法的主要特点是,直接从LiDAR点云中提取线特征,避免了常规方法从距离图(或强度图)中提取线特征所产生的内插误差。通过与现有基于点云强度图的配准方法的对比实验表明,在低精度初始外方位元素的辅助下,本文方法能够达到较高的配准精度。     

低空UAV激光点云和序列影像的自动配准方法

提出了一种低空无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)序列影像与激光点云自动配准的方法。首先分别基于多标记点过程与局部显著区域检测对激光点云和序列影像的建筑物顶部轮廓进行提取,并依据反投影临近性匹配提取的顶面特征。然后利用匹配的建筑物角点对,线性解算序列影像外方位元素,再使用建筑物边线对的共面条件进行条件平差获得优化解。最后,为消除错误提取与匹配特征对整体配准结果的影响,使用多视立体密集匹配点集与激光点集进行带相对运动阈值约束的ICP(迭代最临近点)计算,整体优化序列影像外方位元素解。试验结果表明本文方法能实现低空序列影像与激光点云像素级精度的自动配准,联合制作DOM精度满足现行无人机产品1∶500比例尺标准。     

基于广义点摄影测量的建筑物三维建模

本文利用影像上提取的直线信息建立建筑物的初始模型,根据已知的影像内外方位元素将初始模型投影到影像上,结合最邻近直线广义点平差迭代计算建筑物的位置参数与形状参数,实现建筑物的半自动三维重建。这种方法能够减少运算量,提高建模效率与建模精度。然后基于建筑物模型内部约束,给出了详细的带约束条件的建筑物广义点摄影测量平差模型,最后试验验证了其有效性。     

POS影像外方位元素相关性对模型上下视差理论精度的影响

推导了直接利用影像外方位元素重建立体模型时上下视差的理论精度公式,利用两组带POS数据的实际航摄影像进行了试验。结果表明,当顾及影像外方位元素间的相关性时,模型上下视差的理论精度可以正确反映影像外方位元素的真实精度;视外方位元素为独立参数时,所估算的模型上下视差的理论精度非常低,且存在明显系统误差,不能正确评价影像外方位元素的实际精度。因此,为了能在摄影测量中合理使用POS测定的影像外方位元素,在提供影像外方位元素值的同时应给出外方位元素参数间的协方差矩阵。     

一种倾斜影像外方位元素计算方法

提出一种利用相机POS数据和少量影像数据标定倾斜相机间位置关系并计算倾斜影像粗略外方位元素的方法。首先对选取的垂直和倾斜影像进行影像匹配,获得精确同名点坐标;然后垂直影像同名点对前方交会获得地面点坐标,接着倾斜影像后方交会获得其外方位元素;最后利用倾斜和垂直影像的外方位元素标定子相机间的相对关系,并根据相对关系求出所有倾斜影像的外方位元素。采用AMC580倾斜影像数据进行试验,结果表明:提出方法可求得所有倾斜影像的粗略外方位元素,并验证了外方位元素的直接对地定位精度,证明了该方法的可行性。     

建筑场景三维重建中影像方位元素的获取方法

基于影像的三维重建需要确定影像的内、外方位元素,影像中的灭点为其提供了重要的线索,但灭点位置的不确定性,影响了方位元素计算的结果。通过分析灭点几何,建立了影像直线段与方位元素的直接联系,根据最小二乘平差的有关理论,给出了迭代计算影像的内、外方位元素的方法,并在三维重建的实践中进行了验证。     

基于摄影全站仪的建筑物无接触式沉降监测方法

沉降监测是建筑物变形监测的重要内容,许多特大异形建筑和大型设备难以安装固定观测设备甚至无法直接接触,因而无法用传统的测量方法(水准测量、全站仪三角高程、GNSS等)进行沉降监测。文中提出一种基于摄影全站仪的建筑物无接触式沉降监测方法,即为普通全站仪加装CCD模块获取长焦影像,利用基于旋转纠正的简易标定法获取影像的内外方位元素,根据加入平面方程约束的摄影测量原理计算监测点三维坐标,采用SIFT算子对各期影像进行监测点特征提取与匹配,计算建筑物各期沉降量。实验结果表明,对于建筑物的沉降量与沉降变化趋势,本文方法与全站仪棱镜实测方法的结果一致。     

基于已知定向参数影像的光束法区域网平差

从自检校光束法区域网平差模型出发,建立了利用同一地区已知定向参数的影像解求新获取影像外方位元素并进行目标定位的数学模型。以此为基础,对来自某地区相隔两年的三期不同摄影比例尺航空影像两两组合地进行联合光束法区域网平差。结果表明,当两期影像比例尺相近时,所解求的新影像外方位元素和加密点坐标精度基本达到常规光束法区域网平差的精度;当两期影像比例尺不同时,利用已知定向参数的大比例尺影像解求出的小比例尺影像的外方位元素和加密点坐标可满足现行规范精度要求,利用已知定向参数的小比例尺影像去解求大比例尺影像的外方位元素和加密点坐标精度明显下降且不可用。本文的研究证实,就同一地区的多时相航摄影像而言,利用已知定向参数的影像进行新影像的定向方法是可行的。     

3D Building Modelling with Digital Map, Lidar Data and Video Image Sequences

Three-dimensional (3D) reconstruction and texture mapping of buildings or other man-made objects are key aspects for 3D city landscapes. An effective coarse-to-fine approach for 3D building model generation and texture mapping based on digital photogrammetric techniques is proposed. Three video image sequences, two oblique views of building walls and one vertical view of building roofs, acquired by a digital video camera mounted on a helicopter, are used as input images. Lidar data and a coarse two-dimensional (2D) digital vector map used for car navigation are also used as information sources. Automatic aerial triangulation (AAT) suitable for a high overlap image sequence is used to give initial values of camera parameters of each image. To obtain accurate image lines, the correspondence between outlines of the building and their line features in the image sequences is determined with a coarse-to-fine strategy. A hybrid point/line bundle adjustment is used to ensure the stability and accuracy of reconstruction. Reconstructed buildings with fine textures superimposed on a digital elevation model (DEM) and ortho-image are realistically visualised. Experimental results show that the proposed approach of 3D city model generation has a promising future in many applications.     

倾斜航空影像的城市建筑物三维模型构建研究

针对当前城市建筑物三维模型构建的需要,本文提出一套利用无人飞艇载四组合特宽角相机同时实现高精度空中三角测量和建筑物景观三维建模的技术路线。一方面通过基于四相机重叠影像自动匹配的自检校,达到设备轻小型化条件下的精密等效中心投影构像,用以支持高精度空中三角测量;另一方面,通过自检校的4个方向倾斜的相机,达到一次飞行同时获得四方向建筑物侧面影像的目的,为城市景观的三维表达、精细建模和可视化提供一种新的、快捷的技术方案。     

基于DLT方法的非量测数码相机检校研究

普通数码相机在图像获取方面有着很多优势,但它是非量测化相机,不能用普通数字摄影测量方法对其数字图像进行处理。针对这一情况,本文提出了建立3维控制场对非量测数码相机进行检校,采用DLT（直接线性变换）方法计算出非量测数码相机的内外方位元素,实现非量测数码相机获取像对的可量测化。最后通过在黑龙江省地理信息产业园主楼区域建立3维控制场的试验,进行数据采集后获取了实际的3维模型。     

GIS信息辅助的单影像立体量测

为解决数字城市建设中精细三维信息的快速获取难题 ,本文提出一种GIS信息辅助的单影像立体量测算法用于实现建筑物的三维数据获取。其思路为 :通过检校摄影机获取影像内方位元素主点坐标 (x0 ,y0 )和主距f,然后将单张影像中房屋轮廓线分为分别平行于X、Y、Z三个方向的三组特征线 ,计算各组特征线的合点 ,求取影像的三个外方位角元素A、α、κ以反推摄影姿态 ,再从二维GIS数据库中提取地面位置信息 ,结合实际距离解算模型比例因子λ ,在以上参数的基础上进行建筑物的立体量测获取建筑物的高度。针对现实建筑物的多样性 ,本文还讨论了面向复杂建筑物的量测方法。文章最后通过实验验证了该算法的可行性     

基于普通数码立体影像的同名核线搜索方法

普通相机拍摄的像片越来越成为近景摄影测量的主要数据来源,针对普通相机内方位元素不固定、图像畸变较大的问题,论文提出了先对立体影像进行内方位元素(x0、y0)和畸变系数k1改正、再建立核线影像的操作流程,推导了相关的数学模型,根据实例验证,得到了很好的效果。     

面阵图像定位精度提升方法研究

为了提升面阵相机成像定位精度,以吉林省松原市北部区域的机载面阵图像为实验对象,对成像过程进行误差分析与标定. 机载面阵相机成像存在由三个姿态角引起的定位误差以及由相机镜头畸变等因素产生的畸变误差. 针对以上问题,首先采用严密几何模型,得到面阵图像初步成像结果;然后,采用后方交会和多项式附加参数模型等方法解决内、外方位元素引起的误差问题,得到较为精确的定位结果;最后进行实验验证,测试结果表明,经过内、外方位元素的误差定标,能够控制在5 m以内的范围,精度提升94.37％,处理效果显著. 通过研究标定面阵成像过程中内、外方位元素产生的误差,提高了面阵相机定位精度,对面阵相机成像的应用和推广具有一定价值和科学参考依据.      

非量测数码相机内方位元素测量研究

阐述了非量测数码相机内方位元素的概念、测定的原理和方法,以及在成像过程中产生误差的来源。使用共线条件方程的基本原理,选取合适的模型,利用澳大利亚墨尔本大学的Australis软件解算得到内方位元素,并分析结果的可靠性。     

一种基于影像的古建筑点云生成方法

针对现有古建筑数字化保护点云模型生成方法存在的诸多问题,该文采用增量式运动恢复结构技术构建了一种基于影像的古建筑点云模型生成方法,可简单、快速、低成本地实现古建筑点云生成。首先使用普通相机拍摄目标古建筑影像集并平滑预处理,然后使用运动恢复结构技术构建三维稀疏点云模型,最后密集点云加密处理并纹理映射得到古建筑三维点云模型。该方法创新性地将运动恢复结构技术引入古建筑点云生成领域。实验结果表明:该方法能快速构建古建筑三维点云模型,为古建筑数字化保护点云模型建立提供了一种新思路。     

A Model-Based Approach to Semi-Automated Reconstruction of Buildings from Aerial Images

Automated reconstruction of building objects from aerial images is a complex problem due to the diversity of buildings as well as noise and low contrast of images, which are the results of distant photography, atmospheric effects and poor illumination. In this paper, a semi-automated approach to the reconstruction of parametric building models from aerial images is presented, which works with line segments extracted from the image. The model is selected interactively from a library of parametric models. A perceptual grouping technique is used to select the most significant image lines in terms of relations such as proximity and parallelism. Model lines are searched for the same relations as in the grouped image lines, and the corresponding lines undergo a matching procedure, which determines whether or not a match can be found between the given model and image lines. An experiment with aerial images of flat-roof and gable-roof buildings is shown and its results indicate the robustness and efficiency of the proposed approach.     

机载POS的航空影像自动校正的方法与实现

针对每次航空摄影有大批量的影像需要进行几何校正处理,分析了正射纠正算法的全过程,提出利用索引矩阵来进行图像整体运算,利用航空相机的内方位元素和POS系统所提供的外方位元素,用IDL编程开发了航空影像的全自动批处理正射校正的软件,并对其处理结果与ERDAS9.1的LPS所做出来的正射影像图进行比较。