倾斜摄影建模测图技术方案.docx

1、倾斜摄影建模测图技术方案1倾斜摄影建模1.1概述目前来说，倾斜摄影主要应用在于替代传统手工三维建模，倾斜摄 影模型有两种成果数据，一种是单体对象化的模型数据，一种是非单体 化的模型数据。单体化的模型主要采用半自动化的生产方式，武汉天际 航在这方面做了一些研究。非单体化模型采用全自动化的生产方式，自 动化建模是基于图形运算单元进行快速三维模型的构建，通过摄影测量 原理对获得的倾斜影像数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自 动赋予纹理等步骤，最终得到三维模型。该过程仅依靠简单连续的二维 图像，就能还原出最真实的真三维模型，无需依赖激光点云扫描辅助设 备，也无需人工干预便可以完成海量三维模型的批

2、量处理。目前市面上比较成熟的全自动三维建模软件有AirBus公司的街景 工厂(StreetFactory )和被Bentley收购的Acute3D公司的 Smart3DC叩ture 以及 DP-Smart 软件等。1.2.1DP-Smat 简介倾斜摄影三维自动建模软件Digital Photo Smart （以下简称 DP-Smart）是一套基于从空地多源序列影像，无需人工干预,全自动生 成高分辨率真三维模型的自动化建模软件。软件基于摄影测量、计算机 视觉与计算几何算法，支持全自动空三计算、密集点云生成、构建TIN 网、自动纹理映射等步骤，实现真三维模型的快速生成。运用倾斜摄影技术获取沿线的倾

3、斜影像及正射影像数据，通过合理 布设部分野外像控点，然后将影像数据、POS数据、野外像控点数据导 入DP-Smart自动建模系统进行批处理。在计算三维模型数据或3D TIN 纹理方面，DP-Smart自动建模系统并不需要人工干预。1.2.2数据检查与预处理1）航空影像数据检查与预处理影像数据地面分辨率是否达到要求；通过目视观察,影像质量应确保影像清晰,反差适中,颜色饱和, 色彩鲜明,色调一致,有较丰富的层次、能辨别与地面分辨率相适 应的细小地物影像，满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求；影像重叠度的检查，确保影像重叠度是否达到要求；影像数据编号，为了方便于后期数据管理和检查。2 ） POS数

4、据的检查与预处理（可选）POS数据的记录是否与影像一一对应;.将POS数据整理成软件对应格式。3）野外控制点成果数据的检查与预处理借助Google Earth检查野外控制点成果在作业范围内均匀挑选部分控制点为建模时使用，剩余控制点为后期精度检查时使用。对于建模时使用的控制点,提前挑选好控制点片1.23 DP-Smat三维模型生产过程自动化建模流程1）空中三角测量导入倾斜影像、POS数据，DP-Smart经过提取特征点、提取同名 像对、相对定向、匹配连接点、区域网平差等步骤的运算处理，得到摄 区空中三角测量成果。空三结果2）空集点云生成根据空中三角测量结果，DP-Smart高效提取影像特征点，生

5、成高 密度点云数据。点云视图3 ）构建TIN网模型模型制作的计算任务量较大,为提高数据处理速度，处理过程中将 摄区分割成N个模型小块进行处理。对每个区块内模型精细构网，可 以快速生成TIN网模型。高精度的三角格网TIN白模4）自动纹理映射对TIN网模型自动纹理映射以此生成基于真实影像位纹理的高分 辨率实景真三维模型，对真实场景的还原达到了无限接近真实世界。支 持输出包括OBJ、OSGB(OSG)等通用兼容格式，方便导入各主流应用平 台，生成多级别金字塔模型，能够流畅应用平台浏览。纹理映射后模型5) DEM、TDOMDP-Smart生成真三维模型之后，可直接输出对应区块高精度的DEM、TDOM数

6、据，支持多种标准格式的输出(.tif、.dem )等；1.2.4 DP-Smart 拓展功能支持用户需求实现有偿定制化功能开发。1.3 DPModeler精细化建模工具1.3.1DP-Modeler 简介单体化的模型成果数据分两种,一种是传统的3D MAX建模，一 种是倾斜摄影半自动化的生产方式。倾斜摄影半自动化的生产方式，是 在获得影像后，经过定向空三处理,然后通过DP-Modeler软件生产 三维模型。DP Modeler是一款集定向、测图、建模等功能于一体的新型软件。 DP Modeler能基于多幅影像进行快速、精确的三维建模，除此之外, 与传统的建模方式相比，它最核心的优势体现在：通过

7、对影像多角度观 测建模，能够达到模型与影像完全套合，使模型具有精确的三维坐标信 息；实现模型贴图自动从影像中采集，一键完成模型贴图。DP Modeler支持各种倾斜相机、传统航测、手持相机、街景设备、 点云等多数据源影像，是一款真正实现空地一体化作业模式的专业摄影 测量系统。DP Modeler软件融合多功能操作处理，窗口布局如图所示：1.3.2 DP-Modeler 原理利用倾斜摄影可实现单张影像测量原理，在垂直影像上获取顶部结 构，四周倾斜影像上获取房屋立面结构信息，对其进行推拉、编辑、调 整得到最终模型。利用倾斜摄影建筑物侧面纹理可采集的特点，实现模 型贴图自动从影像中采集，一键完成模型

8、贴图。1.33DP-Modeler 建模流程1、选择多边形绘制工具，根据下视影像提取建筑顶部轮廓线。如下图：2、根据倾斜影像判断房屋高度，选择创建柱体工具制作建筑物立面以及 房屋附属结构，例如屋檐、单元楼门洞。如下图所示：3、对建好的模型进行一键贴图，得到如下效果。如下图所示：4、自动映射得到模型贴图，不免有些瑕疵，软件中可直接调用 PhotoShop进行纹理修改，修改后保存的贴图直接可以加载进入软件, 无需查找贴图。如下图所示： 广 c E*iuai ， , C, / 。口 _ P X， ”2倾斜摄影地形图测绘地形图是指按一定的比例尺，用规定的符号表示地物、地貌、平面 位置和高程位置的正摄投

9、影图。它以基本地理要素为制图对象，包含数 学要素、自然地理要素、社会经济要素、注记和整饰要素等四个内容。 包括：国家基本比例尺地形图,是国防建设、经济建设和科学研究中 应用最为广泛的图种，比例尺系列为：1 :1 000 000,1 : 500 000、1 : 250 000（1985 年以前为 I : 200 000） , 1 : 100 000 z 1 : 50 000 , 1 : 25 000 , 1 : 10 000 , I : 5000（1985年以后）;工程建设规划设计所 用的地形图，比例尺通常较大，有I ： 5 000、1 : 2 000、1:1 000、1 : 500及更大的比例尺。传统的成图方法野外工作量大，作业艰苦，作业 程序复杂,同时还有繁琐的内业数据处理和绘图工作,成图周期长，难 以适应社会飞速发展的需要。目前来说，倾斜摄影主要应用在于替代传 统的地形图数据采集。我们应用一款软件DP-Modeler-mapper0它可 以基于倾斜数据直接对房屋矢量、点状地物进行测量，包括对高程点进 行提取，在测绘的过程中给地物赋予CASS的编码，成果直接输出到 CASS成图。传统数据采集倾斜摄影数据采集