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1、用诫 F疣Henan University ot l.Jrban Construction毕业设计题 目倾斜摄影测量在三维建模中的应用学院：测绘工程学院专 业：测绘工程姓名：原一哲学号：061410150指导老师：李军杰完成时间：2014年5月25日河南城建学院本科毕业设计摘要摘要机载倾斜摄影测量系统是对常规摄影测量系统的改进和发展， 它能够获取常规摄 影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息，在数字城市构建中具有重要的意义。 本文应用机载倾斜摄影数据进行了三维建模和单斜片测量的应用研究与实验， 初步实 验表明：倾斜摄影数据应用三维建模单斜片测量是可行的并且具有较好的应用前景。关键词： 倾斜摄
2、影测量，三维建模，单斜片测量#河南城建学院本科毕业设计英文摘要AbstractAirborne oblique photogrammetric system is the improvement of the traditional photogrammetric system ,which can get the facade texture and geometry information that cannot be obtained by conventional photography ,and it is of great significance in the construct
3、ion of digital city .In this paper,the airborne oblique photogrammetry data were used for three dimensional modeling and single-oblique photo measure.Preliminary experiments showed the good application prospects.Key words: oblique photogrammetry ;three dimensional modeling;single-oblique photo measu
4、re.#河南城建学院本科毕业设计目录第一章 弓丨言 011.1 传统建立城市三维模型的方法1.2传统建立城市三维模型的弊端 021.3倾斜摄影测量的技术特点 02.1.4倾斜摄影测量的意义02 .1.5线阵相机系统031.6 倾斜摄影测量应用及前景04.第二章基于倾斜摄影数据的三维测量技术2.1 倾斜摄影测量关键技术 072.1.1 倾斜摄影测量的基本原理 072.1.2 倾斜影像的特点072.1.3 倾斜影像测量的关键技术072.1.4 倾斜摄影测量三维建模的目标及内容 082.2 三维建模技术 092.3城市三维模型建立方法122.3.1 城市基础信息搜集122.3.2建筑模型细部分析13
5、2.3.3模型纹理制作132.3.4模型归位与合并132.4单斜片测量技术142.5单斜片测量的思路14第三章总结3.1 加载DOM DE影像153.2 计算斜片覆盖范围 151517183.3斜片测量参考文献 致谢#河南城建学院本科毕业设计第一章 引言近年来国际地理信息领域将传统航空摄影技术和数字地面采集技术结合起来发 展了一种称为机载多角度倾斜摄影的高新技术， 简称倾斜摄影技术。 通过在同一飞行 平台上搭载多台或多种传感器同时从多个角度采集地面影像从而克服了传统航空摄 影技术只能从垂直角度进行拍摄的局限性， 能够更加真实地反映地物的实际情况， 弥 补了正射影像的不足。 通过整合及矢量等数据
6、进行基于影像的各种三维测量， 基于人 眼视觉适合于观察倾斜透视像片的特点倾斜影像测量技术更适合于网络环境应用。 针 对倾斜摄影数据的特点人们进行了多方面的研究探讨。传统的航空航天摄影测量技术主要针对地形地物顶部进行测量， 对起伏明显的地 形，地物侧面的纹理和三维几何结构等信息获取一直十分有限， 倾斜摄影测量因此成 为近年来国际上发展十分迅速的一项高新技术。 本文简要评述了几种典型的倾斜摄影 测量软硬件系统， 分析了倾斜摄影测量的关键技术， 总结提炼了倾斜摄影测量技术发 展的主要趋势和研究要点。倾斜影像是指由一定倾斜角度的航摄相机所获取的影像。 倾斜摄影技术是国际测 绘遥感领域近年发展起来的一项
7、高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器， 同时从垂直、 倾斜等不同的角度采集影像， 获取地面物体更为完整准确的信息。 常用 的影像数据主要来源于垂直角度或倾角很小的航空或卫星影像， 这些影像大多只有地 物顶部的信息特征， 缺乏地物侧面详细的轮廓及纹理信息， 不利于全方位的模型重建 和场景感知。 并且，这些影像上建筑物容易产生墙面倾斜、 屋顶位移和遮挡压盖等问 题，不利于后续的几何纠正和辐射处理。 2008 年第 21 届 ISPRS 大会和 2011 年 第 53 届德国摄影测量周， 倾斜摄影测量技术都是大会的主要议题之一。 新型多线面 阵、多角度数码相机的应用如ADS40/80、SWD
8、C-5等为多视影像和大角度倾斜影像的 获取提供了可能；高性能倾斜摄影测量处理系统等的不断改进也使得倾斜影像的处理 更加便利。多角度相机及处理系统 多角度相机世界上较早的倾斜摄影相机被认为是徕卡 公司 2000 年推出的 ADS40 三线阵数码相机，提供地物前视，正视和后 视 、 93个视角方向的影像。外国的一些 先进公司专门研制了倾斜摄影用的多角度相机， 可以同时获取一个地区多个角度的影 像；我国的四维远见公司也研制了自主知识产权的多角度相机。#河南城建学院本科毕业设计第一章 引言1.1 传统建立城市三维模型的方法传统建立城市三维模型的方法是，先要将需要建立模型的区域划分为若干个测 区，采用外
9、业人员手工拍照的方法，结合正摄影像，得到建筑物的结构和纹理，然后 通过内业人员的处理，测区平面矢量图，屋顶矢量图等数据，建立白模，通过拍摄的 纹理分析模型的细部结构，最后将拍摄的纹理处理后贴在白模上。1.2 传统建立城市三维模型的弊端传统建立三维城市模型的弊端在于， 外业人员工作量大， 拍摄时间长， 存在漏拍 等问题，导致内业人员只能靠猜测来分析部分建筑物的细部结构 ; 由于拍摄角度的原 因，内业人员往往看不清屋顶的细节， 照片的拍摄顺序也不一定符合内业人员的观察 习惯，照片顺序凌乱，浪费了很多建模的时间，纹理拍摄的倾角不同，导致内业人员 制作纹理时遇到困难。1.3 倾斜摄影测量的技术特点相对
10、于正射影像， 倾斜影像能让用户从多个角度观察被制作建筑， 更加真实地反 映地物的实际情况， 极大地弥补了基于正射影像分析应用的不足， 通过配套软件的应 用，可直接利用成果影像进行包括高度 长度 面积 角度 坡度等属性的量测， 扩展了 倾斜摄影技术在行业中的应用， 针对各种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模 成图的特点， 加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式， 能够有效地降低城市三维建 模成本。1.4 倾斜摄影测量的意义倾斜摄影测量不仅能够真实地反应地物情况， 而且可通过先进的定位技术， 嵌入 精确的地理信息， 更丰富的影像信息， 更高级的用户体验， 极大地提高了航摄影像处 理的速度。 倾斜影
11、像技术的应用， 使目前高昂的三维城市建模成本大幅降低， 大大提 高三维城市建模的速度。1.5 线阵相机系统三线阵 ADS40/80 相机系统可以获取高分辨率的影像，通过连续推扫式成像，其前 视和后视相机可以提供同一航带上地物的倾斜影像。 相机的前视倾角约为 28 度，后 视倾角约为 14 度，获取的多视影像可以较为清晰地反映出地物的侧面纹理特征。 此 类影像处理很复杂， 需要伴随高精度的 POS 数据，生成多级影像产品， 但前后视倾 角难以获取地物完整的侧面轮廓。 三线阵相机系统天宝 AOS 倾斜相机系统由 3 台大 幅面数码相机组成，一台下视获取垂直影像，另外两台获取倾斜角度在 30 度到
12、40 度之间的倾斜影像。通过旋转型架构结构， 实现前后左右倾斜和垂直五个方向的摄影。 整个镜头在曝光一次后自动旋转 90 度，以此获取地物四个方向上的侧视影像。 五 相机系统SWDC-5顷斜摄影相机由5台哈苏H3D相机组成，中间一台垂直摄影，其 余四台分别向四个方向进行倾斜摄影， 其倾斜角在 40 度到 45 度之间， 相机上方安 置有 IMU 导航系统， 同时集成 GPS 定位系统，可以在曝光瞬间准确获取相机倾角 及外方位元素。 因此可以较为完整地获取地物侧面的轮廓和纹理信息。 其产品包含两 级影像： 具有一般分辨率的 “Community” 级影像和基于其分割得到的较高分辨率的“ Neig
13、hborhood ”级影像。倾斜影像处理系统伴随多角度相机的是倾斜影像处理系统 的快速发展。 美国公司推出的倾斜影像处理软件， 能够较好地实现倾斜影像的定位量 测、轮廓提取、纹理聚类等处理功能。 法国 Infoterra 公司的像素工厂 Pixel Factory 作为新一代遥感影像自动化处理系统， Street Factory 子系统可以对倾斜影像进行 精确的三维重建和快速的并行处理。此外，徕卡公司的 LPS 工作站、 AeroMap 公司 的MultiVisio n系统、In tergraph 公司的DMC系统等，都陆续开发了针对倾斜影像的量测、匹配、提取、建模等模块。 Pictometr
14、y 倾斜影像处理软件提供了倾斜影 像管理工具EFSEIectronic Field Study，可以结合地理信息数据，对影像进行量测、 定位、提取等操作， 并对基于影像建立的模型做出一定的分析和可视化。 其产品目前 已在微软的 Virtual Earth 中得到应用。 Street Factory 系统 Street Factory 系 统通过对获得的倾斜影像进行几何处理、 多视匹配、 三角网构建， 提取出典型地物的 纹理特征， 并对该纹理进行可视化处理， 最终得到三维模型。 依托 Pixel Factory 的 影像解译和并行处理能力， Street Factory 仅依靠倾斜影像，无需 L
15、IDAR 等辅助设 备，便 可以提供逼真的建模场景和智能的处理流程，构建不同层次细节度下的三角 网模型， 在精度、自动化、适应性及简洁性等方面都有着一定的优势。1.6 倾斜摄影测量应用及前景倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术， 颠覆了以往正射 影像只能从垂直角度拍摄的局限。 其通过在同一飞行平台上搭载多台传感器， 同时从 1 个垂直 4 个倾斜等 5 个不同的角度采集影像，将用户引入到符合人眼视觉的真实 直观世界，倾斜摄影成为建设数据城市中三维城市生产的新的高效的技术手段。倾斜摄影测量技术以大范围、 、高清晰的方式全面感知复杂场景， 系统具备高 性能的协同并行处理能力， 在新一代城市空间数据基础设施建设中有着巨大的发展潜 力。随着我国城市化进程的快速推进，精细化的三维城市模型作为城市规划、建设、 管理和信息化的基础数据， 得到了日益广泛的应用并逐渐成为城市空间数据框架的重 要内容。然而， 传统的航空和卫星遥感手段主要针对城市建筑顶部进行模型重建，而对侧面的三维重建一直缺少有效的解决手段。 倾斜摄影技术的发展， 可以有效解决这 一难题，将静态的，
