傾斜攝影建模技術構建方法研究

■于洋

（遼寧省地理信息院遼寧沈陽110000）

傾斜攝影建模技術構建方法研究

■于洋

（遼寧省地理信息院遼寧沈陽110000）

提出基于Street Factory的傾斜影像處理與三維模型快速構建方法，并用實際的Lercia RCD-30傾斜影像數據進行試驗，對其中的控制點布設、模型精度進行研究，可為傾斜影像在三維模型快速創(chuàng)建中的大規(guī)模應用提供一定的經驗指導與技術支持。

Street Factory傾斜影像三維模型

1 引言

傾斜攝影技術是國際測繪遙感領域近年發(fā)展起來的一項高新技術，它突破了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準確的信息。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱為正片（一組影像），鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的影像稱為斜片（四組影像）。相對于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個角度觀察地物，更加真實的反映地物的實際情況，極大的彌補了基于正射影像應用的不足。

2 前期數據準備工作

街景工廠針對不同的相機類型，對原始數據的準備要求是不同的，對于本文的Lercia RCD-30相機，原始數據要求提供以下文件（夾）：

（1）Images文件夾：存放所有影像數據。

（2）Image.csv格式文件：記錄每張影像的外方位元素包括x、y、z、omega、phi、kappa；拍攝時間等信息，需要人工基于原始文件準備。

（3）Camera.csv格式文件：記錄相機信息的文件，包括焦距，像方、物方，照片大小參與的影響，需要人工基于原始文件準備。

3 數據導入到連接點提取

按照外方位元素數據格式設定，導入數據，進行連接點提取，傾斜影像的導入在工作流中進行，街景工廠中已經預設了工作流，我們選擇SF-Prepare Bundle Adjustment工作流。

4 空三加密

街景工廠中，同時對傾斜相機獲取的所有視角（下視、前視、后視、左視、右視）的影像進行空中三角測量處理。由于5個視角的影像數量多，不利于粗差剔除，并且平差計算一次的時間較長。

為提高空中三角測量的效率，通過區(qū)域網的大小及像控點布設情況，劃分區(qū)域進行網空三加密。子區(qū)域網的所有視角影像之和一般不超過12000張，并且對于垂直航線方向重疊的區(qū)域網，需要至少重疊一條航線；對于航線方向重疊的區(qū)域網，需要至少重疊一張影像（包括該影像的所有視角）。

對子網進行連接點匹配、平差計算、粗差點剔除，點位調整等操作，直到連接點的像方誤差、數量、分布、重疊度達到要求。具體步驟如下：

（1）初始化空三文件Block Initialization；

（2）自動提取連接點Pick Tie Point；

（3）使用bundleview軟件實現連接點匹配情況，來驗證連接點的正確性。通過腳本命令進行自由網平差和控制點平差，平差結果應符合以下要求：

滿足xbias、ybias趨近于0，xstd<0.5,ystd<0.5,xmax<3,ymax<3.

如滿足以上所有要求，空三符合精度，空三加密完成，如果不滿足要求，可以進行反復迭代處理。

5 測區(qū)整體空三加密

所有子區(qū)域網完成平差計算后，將所有子網進行區(qū)域網合并，并將所有連接點進行合并。然后轉刺像控點與檢查點，進行測區(qū)的整體區(qū)域網平差計算。通過反復進行平差計算、點位調整等操作，直到空三加密結果滿足要求后結束，提交空三加密結果。最后輸出空三加密成果，包括優(yōu)化后的外方位元素成果與消除畸變差的影像，以供后續(xù)創(chuàng)建三維模型使用。

6 三維模型自動創(chuàng)建于紋理關聯和三維模型成果

利用優(yōu)化后的空三加密成果與畸變改正后的影像，根據工程指定的范圍與預設的title大?。ū卷椖拷o350），通過設置合適的參數，街景工廠中已經預設了工作流，我們選擇SF-After Bundle Adjustment工作流。利用街景工廠自動進行糾正影像、title分塊、影像金字塔的構建、立體像對創(chuàng)建、點云匹配、不規(guī)則三角網構建、三角網優(yōu)化、三角網簡化、自動關聯紋理、紋理模型LOD結構創(chuàng)建、打包數據OSGB格式模型等操作，完成三維模型成果。

7 三維模型精度

本項目飛行分辨率是0.08米，誤差精度范圍在0.06

8 結束語

傾斜攝影測量技術以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復雜場景，通過高效的數據采集設備及專業(yè)的數據處理流程生成的數據成果直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和測繪級精度提供保證。同時有效提升模型的生產效率，采用人工建模方式一兩年才能完成的一個中小城市建模工作，通過傾斜攝影建模方式只需要三至五個月時間即可完成，大大降低了三維模型數據采集的經濟代價和時間代價。目前，國內外已廣泛開展傾斜攝影測量技術的應用，傾斜攝影建模數據也逐漸成為城市空間數據框架的重要內容。這種以“全要素、全紋理”的方式來表達空間，提供了不需要解析的語義，是物理城市的全息再現，傾斜攝影三維技術是當今三維建模技術的主流，也代表著未來的發(fā)展方向。隨著“數字城市”“智慧城市”的推進，傾斜影像配套自動化處理系統，實現高效、高自動化得三維模型快速構建，具有廣闊的應用前景與無可比擬的應用優(yōu)勢。

[1]PETRIE G.Syatematie obligue aerial photography using multiple digital cannernes[J]. PE&RS.2009:102-107.

[2]王偉，黃雯雯，鎮(zhèn)姣。Pictomelry傾斜攝影技術及其在3維城市建模中的應用[J]，測繪與空間地理信息，2011.34（3）：181-183

[3]WANG Y S.SCHULTZ S.CIUFFRIDA F.Pictomctry’a proprietary airbomc digital imageing eyetem and its application in 3D city modeling[J].International Archivers of Photogrammetry,Retoote Sensing and Spatial Information 5cienees,2008(37):065-069.

[4]李鎮(zhèn)洲，張學之，基于傾斜攝影測量技術快速建立城市3維模型研究 [J]，測繪與空間地理信息，2012.35（4）；117-119

P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-275-1