SfM精细表面测量:分辨率和精度的评估及误差分析

SfM(Structure from Motion,运动重建结构)是一种新的高精度三维形态模型数据获取技术,其应用于精细表面测量中的分辨率及精度尚待详细的评估。该文以化石表面为研究对象,重叠度70%摄取化石表面的照片并生成高密度点云,同TLS(Terrestrial Laser Scanner,地面三维激光扫描仪)点云进行精配准后生成DEM。以TLS点云及DEM作为比较对象,经过化石表面微小特征与剖面解析、点云、DEM偏差计算和误差分布的分析和验证,结果显示:1)SfM DEM实际表面水平及垂直分辨率分别可达到1mm和2mm。2)SfM测量精度非常接近TLS,SfM点云的RMSE为1.3mm,平均垂直偏差为1.5 mm;SfM DEM的RMSE为1.9 mm,平均绝对高程偏差为2.2mm。3)SfM测量误差在大于55°的坡度范围内与坡度呈正相关,在阴影值0~170区间内与阴影呈反相关,照片拍摄角度不完整、数量不充分的区域误差较大。研究为SfM测量的精细程度提供了参考,也为地学应用中表面微小节理识别及剖面分析提供了便利可靠方法。