傾斜攝影技術(shù)的三維場(chǎng)景快速搭建

李莎

摘 要：三維場(chǎng)景構(gòu)建時(shí)，采取DOM疊加DEM的方式，三維模型成果存在一定的缺點(diǎn)，如不夠單體化，模型精細(xì)度不夠等。采取傾斜攝影技術(shù)，構(gòu)建三維實(shí)景模型，主要是利用透視成像的原理，借助人機(jī)交互的方式，構(gòu)建相應(yīng)的三維單體模型，同時(shí)針對(duì)三維實(shí)景模型開(kāi)展踏平等多種編輯處理方式，促進(jìn)三維單體模型和三維實(shí)景編輯模型的數(shù)據(jù)結(jié)合，構(gòu)建真實(shí)的三維場(chǎng)景模型。文章中基于傾斜攝影技術(shù)，深入分析三維場(chǎng)景快速搭建方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影技術(shù)；三維場(chǎng)景；快速搭建

1 引言

測(cè)繪地理信息行業(yè)中，三維場(chǎng)景是一種重要的展示方式，能夠展示出三維地形數(shù)據(jù)，同時(shí)也是城市建設(shè)成果的重要展示方式。現(xiàn)階段，三維場(chǎng)景主要有兩種方式，一種是傳統(tǒng)的DOM疊加DEM的三維模型構(gòu)建方式，借助人工建模技術(shù)中的相關(guān)建筑、樹(shù)木、交通等各種要素，完成三維場(chǎng)景的構(gòu)建。另外一種，以傾斜攝影技術(shù)作為基礎(chǔ)，借助影像自動(dòng)化處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景模型的自動(dòng)化和智能化。因此，在實(shí)際三維場(chǎng)景快速搭建的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)有效利用高新測(cè)繪技術(shù)，完善三維場(chǎng)景構(gòu)建中的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)真三維場(chǎng)景的快速構(gòu)建。

2 傾斜攝影技術(shù)下三維場(chǎng)景快速構(gòu)建方法

三維場(chǎng)景快速搭建技術(shù)，主要是以傾斜攝影技術(shù)作為基礎(chǔ)，促進(jìn)傾斜三維自動(dòng)建模技術(shù)、傾斜三維交互式建模技術(shù)和三維實(shí)景模型編輯技術(shù)的有效結(jié)合，快速的完成三維場(chǎng)景的快速搭建。在模型搭建的過(guò)程中，主要有以下四個(gè)步驟。第一，傾斜影像自動(dòng)化處理技術(shù)，在這個(gè)過(guò)程中，主要以街景工廠和Context Capture等技術(shù)作為基礎(chǔ)，開(kāi)展影像空三加密、模型三角網(wǎng)構(gòu)建優(yōu)化和模型紋理自動(dòng)化映射等，實(shí)現(xiàn)三維實(shí)景模型的自動(dòng)化生成。第二，三維單體模型的精細(xì)化快速構(gòu)建，在這個(gè)過(guò)程中，主要是以傾斜影像空三加密成果或者傾斜三維模型成果作為基礎(chǔ)，根據(jù)透視成像的原理，有效利用人機(jī)交互的方式，開(kāi)展模型輪廓線的采集工作，借助相應(yīng)的紋理自動(dòng)化映射技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模型的快速搭建。第三，編輯操作處理。在這個(gè)環(huán)節(jié)中，主要是進(jìn)行傾斜三維實(shí)景模型的踏平和浮物刪懸等。第四，真三維模型場(chǎng)景的構(gòu)建。借助三維應(yīng)用平臺(tái)，開(kāi)展三維實(shí)景模型的編輯，并且和三維單體模型進(jìn)行疊加現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)真三維模型場(chǎng)景的構(gòu)建。

3 傾斜攝影技術(shù)三維模型構(gòu)建中的難點(diǎn)

3.1 多視影像匹配

傾斜攝影技術(shù)中，一次拍攝能夠獲取不同視角的影響，包含垂直攝影影像和側(cè)視攝影影像。側(cè)視攝影影像由于鏡頭和建筑物之間有一定的角度，影像之間存在畸變和遮擋的情況，采用傳統(tǒng)的空中三角測(cè)量系統(tǒng)很難處理好多視傾斜影像。在數(shù)字?jǐn)z像測(cè)量和計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)研究的過(guò)程中，多視影像的自動(dòng)化匹配技術(shù)是重要內(nèi)容。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量對(duì)于匹配點(diǎn)對(duì)的精度有著很高的要求，保證影像定位位置和姿態(tài)的精確度。計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)主要是進(jìn)行影像目標(biāo)的幾何和物理性質(zhì)，能夠快速、準(zhǔn)確的完成搜索。

3.2 點(diǎn)云自動(dòng)構(gòu)網(wǎng)

傾斜攝影技術(shù)的有效利用，有利于三維影像點(diǎn)云的獲取，包含了每個(gè)像素所對(duì)應(yīng)的底面三維空間坐標(biāo)信息，但是，缺少這些點(diǎn)的拓?fù)潢P(guān)系。地物特征的表現(xiàn)中，如何利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)構(gòu)網(wǎng)是個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。采取合適的計(jì)算方式，優(yōu)化點(diǎn)云，實(shí)現(xiàn)三維構(gòu)網(wǎng)，之后進(jìn)行三角網(wǎng)的優(yōu)化，有效的減少平坦區(qū)域的三角網(wǎng)的數(shù)量，能夠最大程度的還原地物的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，保證其真實(shí)性，實(shí)現(xiàn)影像到三維模型的轉(zhuǎn)換。

3.3 輪廓的交互采集

以傾斜攝影技術(shù)為基礎(chǔ)的交互式三維建模，主要是以傾斜影像空三加密成果或者傾斜影像作為基礎(chǔ)，開(kāi)展單體化三維模型的構(gòu)建。在模型的構(gòu)建中，模型輪廓的采集方式和模型構(gòu)建效率是重要問(wèn)題?，F(xiàn)階段，利用加密后影像孔吉那，實(shí)現(xiàn)影像空間位置的還原，借助影響金字塔技術(shù)和大數(shù)據(jù)影響調(diào)度技術(shù)，快速的利用傾斜影響，設(shè)計(jì)靈活的多視窗口，構(gòu)建例題測(cè)圖窗口以及完善相應(yīng)的建模功能，能夠?yàn)橛脩籼峁└痈咝У慕换ナ浇－h(huán)境，借助人機(jī)交互的形式，根據(jù)透視成像的原理，實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建的精細(xì)化，有效提高模型構(gòu)建的精度和效率。

3.4 傾斜模型編輯

傾斜三維實(shí)景模型主要是由多級(jí)不規(guī)則三角網(wǎng)以及相應(yīng)層級(jí)的紋理構(gòu)成的，兩者之間存在著一一對(duì)應(yīng)的聯(lián)系。在三維模型輸出之后，需要進(jìn)行模型的編輯，模型結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，模型紋理難以重新映射，使得三維模型編輯變得更加困難?，F(xiàn)階段，主要通過(guò)兩種方式完成三維模型的編輯，一是充分利用第三方如那件，實(shí)現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的編輯，通過(guò)傾斜影像的導(dǎo)回，開(kāi)展自動(dòng)化處理，完成模型的重新構(gòu)建。二是模型結(jié)構(gòu)的刪除和踏平等操作，此種方式有著不可逆的特點(diǎn)，只能夠?qū)崿F(xiàn)模型的減少，不能夠進(jìn)行模型的重塑。

4 傾斜攝影技術(shù)下三維場(chǎng)景快速構(gòu)建的實(shí)現(xiàn)

在此，結(jié)合實(shí)際的生產(chǎn)項(xiàng)目，講解三維場(chǎng)景模型快速搭建的過(guò)程。測(cè)量區(qū)域?qū)儆诖箨懶约撅L(fēng)氣候，并且四季分明，氣溫有著明顯的月季變化。傾斜影像攝區(qū)的地勢(shì)比較平坦，并且整體上呈現(xiàn)出西高東低的趨勢(shì)，主要有低矮房屋、規(guī)則高層和大量的農(nóng)田，新舊城區(qū)形成東西分布的格局。在測(cè)量的過(guò)程中，借助傾斜攝影技術(shù)，獲取相應(yīng)的傾斜影像數(shù)據(jù)，影像的地面分辨率是0.05m，RGB真彩色模式，TIFF格式，影像整體效果良好，紋理較為清晰，顏色勻稱等。

4.1 實(shí)景模型的構(gòu)建

在三維場(chǎng)景模型構(gòu)建時(shí)，借助街景工廠，根據(jù)軟件的工作流程開(kāi)展自動(dòng)化的處理，主要有數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、空三加密、三維重建以及成果輸出等主要環(huán)節(jié)。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備的過(guò)程中，通過(guò)設(shè)計(jì)書的了解，明確項(xiàng)目中的成果格式以及精確度，加強(qiáng)原始影像和資料的分析，保證數(shù)據(jù)資料滿足項(xiàng)目建設(shè)的需求。空三加密中，通常采用街景工廠的加密模塊，按照先子區(qū)域網(wǎng)，之后整體空三的原則，對(duì)于連接點(diǎn)較少或者誤差較大的點(diǎn)，采取人工編輯的方式。在實(shí)際工作中，通過(guò)控制點(diǎn)點(diǎn)位的人工控制和調(diào)整，有效降低工作誤差，滿足項(xiàng)目的要求。三維重建中，借助街景工廠的軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的構(gòu)建，相關(guān)人員根據(jù)測(cè)量區(qū)域的高程值范圍，設(shè)置相應(yīng)的模型高程范圍。通常情況下，應(yīng)當(dāng)?shù)陀谧畹透叱?0m，高于最高高程150m，相對(duì)選擇可以按照角度5，距離120的參數(shù)開(kāi)展設(shè)置工作。成果輸出的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)三維模型的要求，結(jié)合格式要求輸出數(shù)據(jù)。

4.2 單體模型的構(gòu)建

本項(xiàng)目在三維單體模型構(gòu)建的過(guò)程中，主要是借助傾斜攝影交互式建模方式，采集三維模型輪廓線，并且借助傾斜影響實(shí)現(xiàn)紋理自動(dòng)化貼圖。在臨街商鋪以及重點(diǎn)建筑物的的構(gòu)建中，采取人工補(bǔ)拍的方式，獲取專業(yè)化的照片，開(kāi)展人工貼圖作業(yè)。通過(guò)這樣的技術(shù)方式，保證三維模型的精確度，使得模型更加的真實(shí)、美觀。同時(shí)結(jié)合項(xiàng)目對(duì)三維模型采取去大數(shù)操作，保證三維單體模型能夠在軟件中正常的顯示。

4.3 實(shí)景模型編輯

在本項(xiàng)目中生產(chǎn)三維實(shí)景模型一共799塊，和任務(wù)區(qū)相關(guān)聯(lián)的模型塊有294塊，任務(wù)區(qū)意外的模型塊有485塊。為了能夠確保三維模型的有效存儲(chǔ)和現(xiàn)實(shí)，采取去大數(shù)處理技術(shù)。按照三維模型設(shè)計(jì)書的要求，對(duì)其全部模塊進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)水操作，其任務(wù)區(qū)模塊開(kāi)展三維模型的踏平和刪懸浮物等操作，針對(duì)三維實(shí)景模型和三維單體模型之間的間隙，采取補(bǔ)面的方式。在三維實(shí)景模型的編輯中，借助街景工廠的軟件開(kāi)展編輯工作，首先，對(duì)需要?jiǎng)h除的模型高程范圍，將其頂部結(jié)構(gòu)有效刪除，使用三維模型的踏平功能，將其處理到相應(yīng)的高度，為三維場(chǎng)景的快速搭建奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章中以實(shí)際的生產(chǎn)項(xiàng)目為例，提出以傾斜攝影技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合利用三維自動(dòng)建構(gòu)技術(shù)，三維交互式建模技術(shù)和三維實(shí)景模型編輯技術(shù)等各項(xiàng)技術(shù)，促使其有效的融合，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景模型的快速搭建。通過(guò)此技術(shù)方案能夠克服原有模型中的缺陷，真實(shí)的還原城市各項(xiàng)基礎(chǔ)環(huán)境要素，滿足城市規(guī)劃、管理部門對(duì)于三維模型數(shù)據(jù)的需求，同時(shí)促進(jìn)三維場(chǎng)景快速搭建技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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