基于傾斜攝影的城市三維重建方法研究.pdf

1、對現(xiàn)實(shí)城市場景的分析和三維建模是計(jì)算機(jī)視覺和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的基本問題，傾斜攝影建模具有成本低廉、速度快、模型紋理豐富等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已發(fā)展為大規(guī)模城市重建的主流方法。傾斜攝影普遍使用的是較先進(jìn)的多視圖視覺(multi-view stereo，MVS)工作流程:先使用無人機(jī)獲取航拍圖像，然后使用從運(yùn)動獲取結(jié)構(gòu)(structure from motion，SFM)獲得相機(jī)參數(shù)和稀疏三維點(diǎn)云，進(jìn)而使用基于面片的三維立體重建算法(Patch-based

2、 Multi-viewStereo，PMVS)獲得稠密點(diǎn)云，通過泊松表面重建得到數(shù)字表面模型(digitalsurface model，DSM)，最后進(jìn)行紋理映射即可得到城市三維模型。
　　但現(xiàn)有流程具有一些亟待解決的問題。一方面面臨單體化困難、數(shù)據(jù)量龐大以及建筑物模型表面扭曲、銳利特征丟失的問題。另一方面所得三角格網(wǎng)并不具有復(fù)雜城市應(yīng)該具有的語義特征。
　　針對以上問題，本文使用MVS工作流程所得密集三角格網(wǎng)作為輸入，提出

3、兩種城市場景的建模方法。第二章提出一種基于輪廓的建筑物三維重建方法，流程分為兩個步驟:建筑物提取和多邊形3D模型重建。建筑物提取的方法是:從特定高度切割三角格網(wǎng)得到建筑物的外包圍輪廓，進(jìn)而利用輪廓分割出建筑物。多邊形3D模型重建的過程是:從初始高度以指定步長逐漸提升切割高度進(jìn)行水平切割，得到建筑物外輪廓，進(jìn)而精簡輪廓，最后建立起3D模型。實(shí)驗(yàn)使用單棟建筑物和大規(guī)模城市場景兩組數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法表現(xiàn)出較好的性能、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性，并且

4、具有較高精確性和有效性。
　　第三章提出一種基于特征提取的語義化三維重建方法。先提取三角格網(wǎng)幾何特征，再使用能量最小化的方法對三角格網(wǎng)進(jìn)行語義分類，進(jìn)而使用基于平面聚類的方法建立起規(guī)則的精簡模型。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明分類算法可以對三角格網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行非常有效的分類，所得建筑物模型數(shù)據(jù)量得到較大程度精簡且表面規(guī)則，同時表現(xiàn)出較高精度。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)創(chuàng)造性的提出了使用一種新的三維模型精簡和規(guī)則化流程。(2)創(chuàng)造性的提出了一種