生产级倾斜实景三维建模方法比较分析
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[收稿日期] 2017 12 26 [作 者 简 介 ] 侯 庆 明 (1967- ),男 ,北 京 人 ,大 学 本 科 ,高 级 工 程 师 ,主 要 研 究 方 向 为 航 测 遥 感 应 用 。 犈犿犪犻犾:houqm@bism.cn
第 32 卷 第 4 期
侯 庆 明 ,吕 扬 ,李 兵 ,等 .生 产 级 倾 斜 实 景 三 维 建 模 方 法 比 较 分 析
1 建 模 方 法
模型可看 作 由 几 何 结 构 和 纹 理 材 质 组 成 的 地理对象,随 着 倾 斜 技 术 的 发 展,纹 理 获 取 以 及 自动贴图已经不是 制 约 建 模 效 率 的 关 键 所 在,而 几何结构 构 建 成 为 建 模 的 瓶 颈。 根 据 三 维 成 果 是否能单 独 管 理、是 否 可 单 独 编 辑 地 物,实 景 三 维建模可分为匹配 建 模 和 单 体 化 建 模:匹 配 建 模 以自 动 化 计 算 机 处 理 技 术 为 特 点,快 速 获 得 Mesh模型;单 体化 建模 通过 一定 的人 工干 预,获 得地物的单体化模型。
倾斜摄影测量和激光雷达技术的快速发展, 是推进实 景 三 维 模 型 构 建 的 两 大 技 术 动 力。 尽 管“空天地一体化”、“倾 斜 数 据 与 LiDAR 的 高 精 度融合与配准”、“三 维 自 动 建 模 ”等 方 向 仍 然 是 目前研究领域的热 点 和 难 点,但 大 规 模、大 范 围、 高精细的 实 景 三 维 生 产 已 经 在 需 求 的 驱 动 下 被 推上日程。在商业软 件 迅 速 发 展 的 背 景 下,多 种 方法可以满足实景 三 维 建 模 的 需 求,但 是 生 产 者 往往很难全面了解各种方法 的特点和适用性。 李永泉等将建模 方 式 分 为 模 拟 建 模、半 模 拟 建 模 和测量建模,并对数 字 摄 影 测 量、直 接 依 图 而 建、 三维激光 扫 描 三 种 方 法 进 行 了 深 入 探 讨,然 而, 当时倾斜技 术 还 未 大 范 围 推 广 。 [2] 关 丽 等 论 述 了传统手 工 三 维 建 模、三 维 激 光 扫 描 方 式 建 模、 倾斜摄影 测 量 半 自 动 建 模 等 技 术 方 式[3],然 而, 并没有对 基 于 倾 斜 摄 影 技 术 的 实 景 三 维 建 模 方
第 32 卷 第 4 期 2018 年 4 月
北京测绘 BeijingSurveyingand Mapping
Vol.32 No.4 April2018
引 文 格 式 :侯 庆 明 ,吕 扬 ,李 兵 ,等 .生 产 级 倾 斜 实 景 三 维 建 模 方 法 比 较 分 析 [J].北 京 测 绘 ,2018(4):390393. 犇犗犐:10.19580/j.cnki.10073000.2018.04.004
[关 键 词 ] 实 景 三 维 ;单 体 化 ;比 较 分 析 [中 图 分 类 号 ] P258 [文 献 标 识 码 ] A [文 章 编 号 ] 1007-3000(2018)04-0390-4
0 引 言
刘先林院士指出,为 了 满 足 社 会 多 方 面 的 应 用需求,地 理 信 息 需 向 着 “更 精 细、更 精 确、更 广 泛、更 丰 富、对 象 化 ”的 方 向 发 展 。 [1] 随 着 信 息 化、智能化 城 市 的 高 速 发 展,快 速 建 立 与 更 新 三 模型的需 求 日 益 迫 切,对 三 维 模 型 构 建 的 精 度、 速度也提 出 了 更 高 的 要 求。 传 统 基 于 大 比 例 尺 地形图和 外 业 人 工 拍 照 的 手 工 建 模 方 式 已 经 无 法满足需求,目前,基 于 倾 斜 摄 影 测 量 技 术 的“实 景 三 维 ”成 为 建 模 、管 理 、应 用 领 域 的 热 点 。
生产级倾斜实景三维建模方法比较分析
侯 庆明1,2 吕 扬1,2 李 兵1,2 周 庆1,2
(1.北京市测100038)
[摘 要] 随着信息化、智能化城市的高速发展,快速建立与更新实景 三 维 模 型 的 需 求 日 益 迫 切。 本 文 对目前较为成熟、可大规模生产推广的倾斜实景 三 维 建 模 方 案 进 行 比 较 分 析,包 括 匹 配 建 模 方 法、基 于 匹 配 建模成果的单体化三维建模、基于点云数据的单 体 化 三 维 建 模、基 于 数 字 摄 影 测 量 系 统 的 单 体 化 三 维 建 模、 以及基于拟合算法的单体化三维建模。本文系统阐述了各种建模方法的实现 原 理、关 键 环 节 和 技 术 特 点,以 辅助生产方和应用方进行更合理的选择。
法做深入的探讨。可 见,目 前 缺 乏 相 关 的 研 究 对 基于倾斜摄影 测 量 技 术 的 “实 景 三 维 建 模 方 法 ” 进行系统的总结梳 理,以 使 生 产 方 及 投 资 方 从 技 术角度了解方法特点和成果特性。
因此,本 文 的 研 究 重 点 是 对 目 前 较 为 成 熟、 可大规模 生 产 推 广 的 倾 斜 实 景 三 维 建 模 方 案 进 行比较分析,系统 阐 述 各 种 实 景 三 维 建 模 方 法 的 实现原理、生产流程、技 术 特 点,以 辅 助 生 产 方 和 应用方进行更合理的选择。
1.1 匹 配 建 模 匹配建模的数据成果是具有纹 理的 Mesh模 型,原理如图1所 示。 其 建 模 过 程 主 要 包 括 如 下 几个环节(1)密 集 点 云 数 据 的 获 取:基 于 多 视 影 像构建金 字 塔、进 行 密 集 匹 配、从 而 提 取 密 集 点 云;(2)Mesh模型构建,基于点云构建 Mesh模型 几何结构:包括 构 建 不 规 则 三 角 网、三 角 网 的 优