一种历史胶片航空影像的三维重建方法技术

本发明专利技术涉及一种历史航空影像的三维重建方法，尤其涉及一种对以胶片形式存在的历史航空影响进行三维重建的方法。本发明专利技术针对历史航空影像通过数字化和三维模型重建，将历史的胶片数据转换为数字三维模型数据。形成一种直观、可量测的三维模型成果，复活了历史航空照片，为历史航空影像增长了生命周期。不仅对历史航空影像资料进行了有效的数字化存储，保障数据资料安全、避免信息资源损失，而且，重建的图像可以作为历史数据用于城市规划研究、历史建筑复原等多项工作的参考。建筑复原等多项工作的参考。建筑复原等多项工作的参考。

【技术实现步骤摘要】
一种历史胶片航空影像的三维重建方法


[0001]本专利技术涉及一种历史航空影像的三维重建方法，尤其涉及一种对以胶片形式存在的历史航空影响进行三维重建的方法。

技术介绍

[0002]航空摄影是快速获取原始数据资源和动态更新基础地理信息的主要技术手段和资料来源，航空影像资料像元地面分辨率高，它不仅是测制和更新基本尺度地形图或影像图的基础信息源，更是当前蓬勃发展的地理信息系统建设过程中基础信息获取或空间数据更新的重要数据源。历史航空影像能够客观、真实地记录反映各个历史时期的地表形态、地形地貌、环境状况、自然景观和人文景观的演化和变迁过程，是城市进行资源环境问题研究和改造客观现实世界的直观反映，从而为社会进步和可持续发展提供科学的决策支持。
[0003]建国这些年来，我国航空摄影工作得到前所未有的发展，获取了大量的航空影像资料，积累了一批珍贵的历史资料和信息资源，被广泛应用于资源勘探、城镇规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、交通通讯、防灾减灾、边界勘定及重点经济建设项目等方面，为国民经济、社会发展、国防建设和科学研究提供了极为重要的基础资料。
[0004]伴随着科技进步，航空摄影技术的发展，同时软硬件设备的迅速更新，现今，我国数字航空影像的应用已达到了国外的先进水平，航空摄影数据资料也已全部采用数字化存储。但原有的历史影像数据仍为胶片式存储，这些介质会因为长久的储存而引起变形、变质、损毁等，甚至可能导致硝酸片基的底片失火和爆炸，致使航摄资料信息资源的安全完整存在重大隐患。因此，对历史航空影像资料进行数字化存储，同时针对数字化后的数据进行三维模型的重建，这些数据既能保障数据资料安全、避免信息资源损失，同时又可以作为历史数据用于城市规划研究、历史建筑复原等多项工作。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种历史胶片航空影像的三维重建方法，以解决航空的历史影像数据尤其是胶片保存不便的问题，对其进行三维重建，重建后的数据为相关工作提供参考。
[0006]本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种历史胶片航空影像的三维重建方法，包括如下步骤：
[0008]Step1历史胶片航空影像数字化
[0009]利用航摄扫描仪或者胶片翻拍仪对历史胶片航空影响进行采集形成数字化图像；
[0010]Step2数字化图像的预处理
[0011]对Step1中得到的数字化图像进行清理，去除图像上的黑边框和定位点；过程为，通过裁剪框对图像进行裁剪将黑边框去除，设置裁剪定位点对裁剪后的图像进行定位点去除，最后输出图像，其中反向图像需要先将其旋转成正向图像。
[0012]Step3利用数字化图像进行三维模型重建
[0013]首先，基于数字化图像通过影像密集匹配方法建立图像坐标三维模型，然后基于
生成的图像坐标三维模型选取像控点，利用像控点在Step2中预处理后的图像上进行刺点，最后基于刺点后的图像通过影像密集匹配方法生成地理空间坐标三维模型。所述像控点的选取是在图像坐标三维模型中选取历史影响拍摄时和现存状态没有发生变化的地方。
[0014]Step3.1将数字化图形进行影像内定向；
[0015]Step3.2通过影像密集匹配方法建立图像坐标三维模型并输出图像坐标影像；
[0016]Step3.3基于图像坐标三维模型选取像控点，并进行像控点外定向，即采集像控点的三维坐标；
[0017]Step3.4在预处理后的图像上进行像控点刺点，通过影像密集匹配方法建立图像坐标三维模型并输出地理空间坐标影像。
[0018]其中影像密集匹配方法具体包括影像密集匹配、构建TIN模型、纹理映射以及构建三维场景，其中三维场景构建好后需要进行质量检查，合格则输出，不合格则返回重新生成三维模型。
[0019]进行所述像控点外定向后，将地理坐标写入历史影像原始照片。
[0020]有益效果：本专利技术将包含航空影像信息的历史胶片处理得到对应的三维图像，不仅对历史航空影像资料进行了有效的数字化存储，保障数据资料安全、避免信息资源损失，而且，重建的图像可以作为历史数据用于城市规划研究、历史建筑复原等多项工作的参考。
附图说明
[0021]图1：本专利技术方法整体流程图；
[0022]图2：本专利技术实施例中历史航拍范围；
[0023]图3：本专利技术实施例采用的航空影像胶片翻拍仪；
[0024]图4：本专利技术实施例部分翻拍的历史航空影像；
[0025]图5：本专利技术实施例的影像裁剪示意图；
[0026]图6：本专利技术实施例中裁剪后的影像；
[0027]图7：本专利技术实施例中三维模型重建流程图；
[0028]图8：本专利技术实施例中三维重建后的影像图。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术目的、技术方案更清楚，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明和解释。
[0030]实施例1：本实例以如图1和前述描述的方法对历史胶片航空影像进行翻拍和三维重建，如图2所示，本次航空像片为某单位于1989年拍摄的昆明地区的影像，原有历史航空影像数据的航向重叠图和旁向重叠度均达到要求，如图3所示，先通过航摄像片扫描仪或使用超高像素专业相机组装的胶片翻拍系统。要求翻拍仪最低几何分辨率不大于25μm，且在使用前经过严格检校。本实施例中设计组装了1台高精度大幅面胶片翻拍仪，1名工作人员通过一次性装入航片、曝光、过片，整个拍摄环节工作效率很高，整个翻拍工作共耗时约10个工作日，其中包括仪器设备调试等，完成了6000张23cm
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23cm航空影像胶片的翻拍作业，由于该期胶片为黑白照片，因此，最终形成了6000张有效的8Bit数字化像片，翻拍后的影像清晰度高。
[0031]对数字化像片预处理，主要是对翻拍后的数字历史影像进行裁剪，这项工作的目的主要是原始胶片影像具有影像定位角，同时所有的影像扫描后还仍然保留黑边框，如图4中(a)和(b)所示，以其中两张为例。而在后期进行模型重建的时候不能出现这些黑边框以及这些定位点。因此需要针对边框和定位角进行清理。本实施例中设计编制了批量进行边框裁剪的工具。原始影像的裁剪边框如图5中(c)和(d)所示，对应图4中的(a)和(b)，通过裁剪框对图像进行裁剪将黑边框去除，设置裁剪定位点对裁剪后的图像进行定位点去除再输出，最后输出图像，其中反向图像需要先将其旋转成正向图像。裁剪后的影像如图6所示。
[0032]接下来，需要对处理好的影像进行三维重建，按照如图7所示方法，由于所有的影像没有POS坐标信息，因此只能通过影像密集匹配的方法进行模型重建；其次在三维重建之后，该模型只有图形坐标，没有地理坐标系或投影坐标系，因此需将三维模型中选取一定的历史影像拍摄时和现在这些建筑等特征点没有发生变化的地方作为像控点，进行这些像控点的三维坐标采集；最后将这些像控点在历史影像中进行刺点，再一次进行后续重复工作，即可复原历史影像模型。具体过程为：
[0033](1)将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种历史胶片航空影像的三维重建方法，其特征在于：包括如下步骤：Step1历史胶片航空影像数字化利用航摄扫描仪或者胶片翻拍仪对历史胶片航空影响进行采集形成数字化图像；Step2数字化图像的预处理对Step1中得到的数字化图像进行清理，去除图像上的黑边框和定位点；Step3利用数字化图像进行三维模型重建首先，基于数字化图像通过影像密集匹配方法建立图像坐标三维模型，然后基于生成的图像坐标三维模型选取像控点，利用像控点在Step2中预处理后的图像上进行刺点，最后基于刺点后的图像通过影像密集匹配方法生成地理空间坐标三维模型。2.根据权利要求1所述的历史胶片航空影像的三维重建方法，其特征在于：所述Step2中数字化图像数据清理过程为，通过裁剪框对图像进行裁剪将黑边框去除，设置裁剪定位点对裁剪后的图像进行定位点去除，最后输出图像，其中反向图像需要先将其旋转成正向图像。3.根据权利要求1所述的历史胶片航空影像的三维重建方法，其特征在于：所述Step3的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏保峰，李宁，倪曙，张君华，王友昆，盘成进，唐秀娟，杨芳，丁仁军，
申请(专利权)人：昆明市测绘研究院，
类型：发明
国别省市：