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。     

一种利用广义点和物方补偿纠正建筑影像的算法

针对双灭点条件下纠正大倾角近景影像算法的不足,提出了基于灭点理论、空间直线几何补偿联合广义点(直线)摄影测量光束法平差的建筑物影像自动纠正算法。实验结果表明,改进算法具有一定效果。     

城市街道立面自动重建关键技术研究

据世界银行测算,一个规模为百万人口的城市的数字建设,可促进经济水平翻两番,实现“四倍跃进”。而街道建筑物立面作为城市景观的重要组成部分,其三维可视化对于构建三维数字城市具有重大意义。目前城市三维建模大多采用3DMax进行手工建模,劳动强度大、效率低、自动化程度低。针对上述问题,提出了一套自动化程度较高的城市街道立面自动重建方法,主要研究内容包括： 1．灭点分析：灭点是获取影像方位元素和纠正大倾角影像的关键。本文从灭点几何和广义点摄影测量理论两个角度对灭点与方位元素的关系进行推导和阐述。灭点的检测需对其对应的像方直线束进行分组,本文提出了“RANSAC（随机抽样一致性）”+“附有参数的条件平差”的方法,通过RANSAC获得灭点初值,然后平差解算灭点,使用“选权迭代”将粗差直线剔除,在完善直线束分组的同时解算出灭点精确坐标。然后,借助误差椭圆理论对灭点分布的误差和灭点间的相对误差进行评定。并探讨分析了拍摄角度对于灭点精度的影响。 2．点线匹配：探讨了当前流行的SIFT特征点匹配算法和新提出的“对立统一”匹配思想。针对当前直线匹配中存在的诸多问题如：核线约束退化、单应性映射区域局限、左右影像特征直线不一致和视差较约束不合理等,并同时顾及三维空间环境中物体总体分布不连续,但局部连续的矛盾,本文提出了一种基于“概率松弛”+“最小二乘影像匹配”的直线段匹配算法。本算法既有独立观测又有整体局部约束,基于对立统一的匹配思想,符合客观规律。并在直线段最小二乘影像匹配时提出结合广义点联合平差的方法,可以在提高匹配直线段精度的同时完成对其空间直线的计算。 3．近景大倾角条带数字影像解析：主要包括大倾角影像相对定向、模型连接和光束法平差。针对立面影像通常仅能得到两个方向的灭点,缺乏深度方向(Z)灭点约束造成该方向存在自由度和解算不严密的问题,提出了基于空间直线约束联合广义点光束法平差的算法获取影像方位元素。并构建自由网、完成大倾角影像纠正和影像拼接。 4．立面凹凸边界识别：由于噪声和提取直线算法的不足会造成凹凸面的关键直线未能解译,如何识别缺失的关键凹凸面边界直线是一个难题。本文提出利用空间直线聚类得到共面直线,再拟合平面,平面相交交出关键边界直线的算法。并探讨比较了RANSAC + LSM（最小二乘法）、RANSAC + PCA（主成分分析）、LSM + CONDITION（利用空间拓扑关系构建的“带限制条件的间接平差”）等多种拟合算法以获得最优的边界自动识别结果。 5．三维重建：通过自动跟踪建筑物屋顶、自动识别立面凹凸边界和人工选取地面边界点确定出空间模型对应的纹理轮廓,并计算出空间模型与纹理的比例关系,利用此关系以平面为基元进行立面三维重建。综上,本研究基于建筑物的线、面特征并借助各种理论和方法提高街道立面三维重建的自动化程度,最后通过VC++实现了其关键技术。实验表明本方法可行、自动化程度较高,且不依赖于模型化参数(CSG)、矢量图和空间三维点云辅助。     

直线特征约束的高分辨率卫星影像区域网平差方法

以"像方观测直线与像方预测直线必须重合"作为几何约束条件,以有理函数模型(RFM)作为高分辨率卫星影像的几何处理模型,提出了一种直线特征约束的高分辨率卫星影像区域网平差方法。本文方法仅需像方直线与物方直线相对应,无须像方直线上的像点与物方直线上的地面点一一对应。通过对圣迭戈试验区的两景IKONOS影像、斯波坎试验区的两景QuickBird影像和普罗旺斯试验区的两景SPOT-5影像进行试验,结果表明:本文方法可以充分利用直线特征作为控制条件,有效补偿RPC参数中的系统误差,获得的IKONOS、QuickBird和SPOT-5影像区域网平差的平面与高程精度均优于1个像素。     

基于非量测CCD摄像机的钣金件误差检测

提出利用非量测CCD摄像机进行钣金件高精度3维重建与制造误差检测.介绍直线段最小二乘模板匹配的基本原理;提出利用像面上的点、直线信息进行混合光束法平差,对工业钣金件的线框模型进行高精度3维重建;采用1维模板匹配技术直接获取复杂形状的物方参数;重建结果可以用于检测零件的制造误差.所开发的误差检测系统具有硬件成本低、自动化程度高等特点,实际图像数据的多次实验均取得很好的检测结果.     

直线特征约束的资源3号卫星影像自检校平差

针对控制点获取较困难地区卫星影像定位精度不高的情况,对直线特征作为控制信息提升卫星影像定位精度进行了研究。以"像方直线上任意一点必然位于物方直线和投影中心所构成的平面"作为几何约束条件,通过对直线的参数化表示,建立了基于直线特征的共面模型;在该模型基础上,针对航天传感器的成像特点,分析建立了8标定参数的内方位元素模型和简化的外方位元素模型,最终构建了直线特征约束的卫星影像自检校平差模型。利用资源3号(ZY-3)卫星获取的华盛顿地区数据对构建的平差模型进行实验验证。结果表明,该模型能够解决缺乏地面控制点地区影像定位精度差的问题,可达到与常规自检校平差相同量级的精度。     

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。     

广义点摄影测量及其应用

将传统的点摄影测量与当代发展的线摄影测量以及无穷远点理论综合升华为广义点摄影测量理论。论述了广义点摄影测量理论。介绍了其应用。包括由灭点计算影像参数及单像建模。由矢量与影像的匹配确定影像的参数，钣金件的检测与由轮廓线匹配确定飞机的姿态等。     

基于F.Leberl模型机载SAR影像联合平差

机载SAR影像定位时需要进行影像的联合平差,而传统的定位方法需要在地面控制条件较好的情况下才能进行平差。因此采用少量的地面控制点完成影像定位是我们需要研究的问题。论文基于F.Leberl构像模型研究了在控制点较少的情况下进行机载SAR影像联合平差的理论与方法。实验中分别对两景影像和四景影像进行联合平差,实验结果表明随着加密点数量的增加,加密点的精度有所提高,多景影像的联合平差可以减少地面控制点的数量,从而实现稀少控制点条件下的机载SAR影像高精度定位。     

消费型无人机倾斜序列影像三维重建研究

以西宁市某城镇区域为例,首先利用大疆DJI M600Pro无人机搭载的DG3 Pros倾斜摄影系统采集影像数据;再利用PhotoScan影像匹配模块处理无人机倾斜影像获取的多视影像数据同名点坐标;然后利用GodWork的AT模块进行引入曝光延迟的光束法区域网平差,并通过分块平差与整体一致性平差实现大区域多视倾斜影像数据的整体平差;最后利用Smart3D完成多视影像密集匹配和纹理自动映射,生成高精度的三维模型.通过控制数据对空三加密、三维立体模型进行了精度验证,结果表明,其精度能满足大比例尺测图要求.     

增/删点后的Voronoi图构造法研究

论述了在原Voronoi图的基础上增加点和删去点后生成新Voronoi图的算法.在增点过程中,针对新增加点后不满足Delaunay三角网特性的情况,利用最大最小角规则进行局部优化,根据优化后的三角网生成新Voronoi图;在删点过程中,针对删点的不同位置情况,修改相应Voronoi域,生成新Voronoi图.     

基于城区机载雷达数据的双重滤波算法

机载激光雷达扫描技术能快速且高精度地获取地面点的3维坐标,而激光雷达数据处理的首要任务就是点云的滤波,也即是将地面点和非地面点进行分离.传统的滤波方法大都是基于一定的地形条件或是小规模数据量进行的.针对城区的3维点云处理提出了一种双重滤波方法:先构建三角网,根据三角面片的角度信息过滤出一部分点云,将剩余点划分成规则格网;然后通过移动最小二乘曲面拟合法,将高差大于一定阈值的点滤除,从而获得地面点云.     

长江上游航道测量控制点数据库管理系统的实现

测量数据的档案管理一直是测量工作中重要的基础性工作。长江航道拥有丰富的地理（地表和水下）空间信息,其数据类型极为丰富,数量相当庞大,数据的收集和管理都较为复杂。长江上游航道测量控制点数据库管理系统是长江航道测量数据库管理系统的一部分。传统的对测量控制点的管理,采用的是手工管理方式,是一种静态图纸档案管理,管理起来十分不便。文章利用C#编程,实现了长江上游航道测量控制点的高效、统一管理,为测量控制点的保存、维护和有效利用提供了保证。     

管线设计的断面数据处理方法

把空间矢量数据的压缩方法道格拉斯-普克法引入到断面数据的抽稀处理中,并对算法进行改进。首先按照一定算法进行整条断面线的粗滤处理,找出地形特征点、平面转折点、地物点等作为关键点,然后依据关键点对断面线进行分段,在段内使用道格拉斯-普克法进行细滤。通过实验能有效地抽稀断面点。     

顾及邻近点变形因素项的动态模型辨识及预测

在动态建模预测中，为考虑其他因素（如相邻点变形量）对某点变形的影响，本文将AR模型推广到建立考虑邻近点变形因素项的自回归模型。最后以上海地铁二号线东方路站至东昌路站区间隧道相对质构开挖面一定距离的某点地表变形数据为例，进行了建模及预测，并将结果与AR模型作了比较，验证了模型的有效性。     

管线设计的断面数据处理方法

把空间矢量数据的压缩方法道格拉斯一普克法引入到断面数据的抽稀处理中,并对算法进行改进。首先按照一定算法进行整条断面线的粗滤处理,找出地形特征点、平面转折点、地物点等作为关键点,然后依据关键点对断面线进行分段,在段内使用道格拉斯一普克法进行细滤。通过实验能有效地抽稀断面点。     

以窗口化和地形坡度为基础的植被茂密区域点云滤波算法

三维激光扫描仪获得经典地貌的点云数据,需进行滤波剔除地面植被。由于植被茂密区域点云密集或遮挡,地面点极少,无法拟合出地形表面,这部分植被点很难剔除。针对植被茂密区域点云数据的特点,本文提出以窗口化和地形坡度为基础的植被茂密区域点云滤波算法,认为非地形坡度引起的高程差异的两相邻点中,较高的点为非地面点。试验结果表明,本文算法可以很好地去除植被茂密区域中低矮的植被点,保留真实的地面点,提高了植被茂密区域点云滤波的处理精度。     

单体建筑物点云数据的CSF净化处理

从场景整体点云数据中提取单体建筑物的点云是建筑物单体三维建模的基础。然而,现有点云提取方法在提取建筑物点云数据时往往包含部分植被、地面等非建筑数据点,不利于建筑物对象建模。针对该问题,本文提出使用CSF方法对初步提取的建筑物点云数据进行净化处理。该方法首先将场景点云数据投影生成点云图像,根据图像特征初步提取单体建筑物点云数据;然后对获得的单体建筑物点云数据采用CSF方法进行净化处理,可以获得较为纯净的单体建筑物点云数据。本文以南京师范大学仙林校区部分区域为研究对象对该方法进行了验证。结果表明,该方法可以较好地对建筑物点云数据进行净化,得到较为纯净的单体建筑物点云数据,为基于点云数据的建筑物单体模型构建打下了良好的基础。     

基于切片点云中心的形变监测

针对建筑物特征表面的特性,提出基于横断面的切片点云中心的变形监测方法,利用建筑物的某个侧面点云作为约束面,建立约束面和用于提取切片基准面之间的关系,根据基准面与特征表面点云法向量之间的关系模型,确定最佳基准面搜索方法。利用得到的基准面逐层地确定切片点云,对每个切片点云进行分区段重心的求取,通过计算整个区段重心的中心获取切片的重心。利用无变形的建筑物对点云精度进行评价,并将其用于指导隧道的变形监测。通过对比不同期切片重心的变化实现隧道的变形分析。