基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法技术

本发明专利技术公开了基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法。本发明专利技术中，采用了三维建模方式创造了一个能够真实直观反映地下管网信息与地面城市场景的真实三维环境，并在该环境中实现城市轨道交通的选线设计。这将有利于全方位的观察三维空间信息，特别是现实中难以观测的地下空间环境，对其进行多维度的空间分析，直观的发现各种潜在的冲突，避免设计缺陷，提高选线设计的工作效率和质量。在设计时，设计单位可以根据查询的管网信息以及地面建筑信息，选择最经济合理的线路方案，从而提高了该建模方法的便利性，减轻了工作人员的劳动负担。动负担。

【技术实现步骤摘要】
基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法


[0001]本专利技术属于三维建模
，具体为基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法。

技术介绍

[0002]我国的轨道交通行业迎来爆发式发展的"黄金阶段"，成为世界上最具潜力的轨道交通建设投资市场。与铁路工程选线不同，城市轨道交通作为一种大型线性空间结构物通常要穿越城市繁华地区，面对的设计环境相对复杂。地面线和高架线路面临着既有建筑物和城市道路的空间冲突，地下线则面临复杂的地下管线、综合管廊以及各类建筑地下空间构筑物和建筑物基础，此时就需要三维建模。
[0003]但是城市建模面对的设计环境相对复杂。地面线和高架线路面临着既有建筑物和城市道路的空间冲突，地下线则面临复杂的地下管线、综合管廊以及各类建筑地下空间构筑物和建筑物基础。然而，当前设计手段主要是在二维环境下的平、纵、横交互设计，需要内、外业反复验证，其效率低、遗留问题多。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决上述提出的问题，提供基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案如下：基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法，所述基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法包括以下步骤：
[0006]S1:先进行数据的初步处理，将获取到影像进行灰度处理和几何校正，剔除存在缺陷的数据，保证建模所需数据资料的正确性和完整性；
[0007]S2:进行自动空中三角测量计算，包括相对定向、绝对定向、以及对所有的下视影像进行区域网联合平差计算的过程，求解出精确的外方位元素和经过畸变改正的影像，为后续建模和纹理提取做准备；
[0008]S3:提交空中三角测量计算结果，采用多视影像密集匹配技术，计算生成地物高密度点云，在三维重建阶段自动进行TIN三维构网优化，生成带白膜的三维模型。然后联合多视角影像和精确的外方位元素与TIN模型配准，自动的进行纹理匹配并映射到模型的每个三角面上；
[0009]S4:进行模型的修整，先进行地物模型人工编辑，之后进行模型修整。最终使得单体化纹理重新生成；
[0010]S5:最终得到三维实景建模模型，结束该建模过程。
[0011]在一优选的实施方式中，所述步骤S1中，获取影像时先分析测区情况和空域申请；向有关部门汇报、签订合同并制定详细的航摄计划，然后由航摄单位按国家规定向有关部门提交空域申请。
[0012]在一优选的实施方式中，所述飞行设备的维护和行摄仪检校；检定的内容和精度
满足国家规范；飞行设备可自行选定，为保证影像质量，需要对设备进行维。
[0013]在一优选的实施方式中，所述步骤S1中，在获取影像时可以设计航线和划定分区；设定航线一般情况下为东
‑
西向；或者根据特定的地形条件和航摄的特殊要求敷设航线；在地形条件许可的情况下，航摄分区应尽量大些。
[0014]在一优选的实施方式中，所述步骤S4中，选择最有利的气象条件，确保影像能够清晰地显现地面细部；避免地表植被和其他覆盖物(如∶雪、洪水、沙尘等)对摄影的不良影响；选择保证光照度充足，避免产生过大的阴影。
[0015]在一优选的实施方式中，所述计算航摄基本参数包括航高、地面影像分辨率等对于每个重建的对象每部分都应该出现在三张以上影像中，所以拍摄的影像必须是连续的，其中立体像对的航向重叠度应达到60％
‑
65％，相邻航线的旁向重叠度应满足30％～35％。
[0016]在一优选的实施方式中，所述步骤S2中，联合平差计算的过程需要利用图片内在的几何特性，在室内实现加密控制点；该过程的目的主要在于准确地估算每幅影像的位置、角元素和相机属性(焦距、主点、镜头畸变)，估算结果的质量将影响建模的效果和精度。
[0017]在一优选的实施方式中，所述步骤S3中，将二维图自动贴附于三维模型表而；其本质特征就是将三维空间物体进行二维参数化处理，也就是说将二维纹理空间点(u，γ)与三维物体表面点(x，y，z)一一对应起来。
[0018]在一优选的实施方式中，采用了正向映射的方式进行对应，将三维模型物空间点与纹理坐标建立合理的函数关系，然后将物空间点转换为屏幕像素所对应的纹理空间坐标的过程；根据每个像素所对应纹理坐标及采样算法拾取纹理，从而实现纹理贴附于三维模型表面；设纹理坐标为(u，v)，F为正向映射函数，则正向映射算法函数表达式为∶F:R2→
R2；(u,,v)
→
(x,y)＝(k(u,v),l(u,v))。
[0019]综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：
[0020]本专利技术中，采用了三维建模方式创造了一个能够真实直观反映地下管网信息与地面城市场景的真实三维环境，并在该环境中实现城市轨道交通的选线设计。这将有利于全方位的观察三维空间信息，特别是现实中难以观测的地下空间环境，对其进行多维度的空间分析，直观的发现各种潜在的冲突，避免设计缺陷，提高选线设计的工作效率和质量。在设计时，设计单位可以根据查询的管网信息以及地面建筑信息，选择最经济合理的线路方案，从而提高了该建模方法的便利性，减轻了工作人员的劳动负担。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法，其特征在于：所述基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法包括以下步骤：
[0023]S1:先进行数据的初步处理，将获取到影像进行灰度处理和几何校正，剔除存在缺陷的数据，保证建模所需数据资料的正确性和完整性；步骤S1中，获取影像时先分析测区情况和空域申请；向有关部门汇报、签订合同并制定详细的航摄计划，然后由航摄单位按国家
规定向有关部门提交空域申请；飞行设备的维护和行摄仪检校；检定的内容和精度满足国家规范；飞行设备可自行选定，为保证影像质量，需要对设备进行维；获取影像可以设计航线和划定分区；设定航线一般情况下为东
‑
西向；或者根据特定的地形条件和航摄的特殊要求敷设航线；在地形条件许可的情况下，航摄分区应尽量大些；
[0024]S2:进行自动空中三角测量计算，包括相对定向、绝对定向、以及对所有的下视影像进行区域网联合平差计算的过程，求解出精确的外方位元素和经过畸变改正的影像，为后续建模和纹理提取做准备；步骤S2中，联合平差计算的过程需要利用图片内在的几何特性，在室内实现加密控制点；该过程的目的主要在于准确地估算每幅影像的位置、角元素和相机属性(焦距、主点、镜头畸变)，估算结果的质量将影响建模的效果和精度；
[0025]S3:提交空中三角测量计算结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法，其特征在于：所述基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法包括以下步骤：S1:先进行数据的初步处理，将获取到影像进行灰度处理和几何校正，剔除存在缺陷的数据，保证建模所需数据资料的正确性和完整性；S2:进行自动空中三角测量计算，包括相对定向、绝对定向、以及对所有的下视影像进行区域网联合平差计算的过程，求解出精确的外方位元素和经过畸变改正的影像，为后续建模和纹理提取做准备；S3:提交空中三角测量计算结果，采用多视影像密集匹配技术，计算生成地物高密度点云，在三维重建阶段自动进行TIN三维构网优化，生成带白膜的三维模型；然后联合多视角影像和精确的外方位元素与TIN模型配准，自动的进行纹理匹配并映射到模型的每个三角面上；S4:进行模型的修整，先进行地物模型人工编辑，之后进行模型修整；最终使得单体化纹理重新生成；S5:最终得到三维实景建模模型，结束该建模过程。2.如权利要求1所述的基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法，其特征在于：所述步骤S1中，获取影像时先分析测区情况和空域申请；向有关部门汇报、签订合同并制定详细的航摄计划，然后由航摄单位按国家规定向有关部门提交空域申请。3.如权利要求1所述的基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法，其特征在于：所述步骤S2中，需要使用飞行设备进行拍摄，且飞行设备的维护和行摄仪检校；检定的内容和精度满足国家规范；飞行设备可自行选定，为保证影像质量，需要对设备进行维。4.如权利要求1所述的基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法，其特征在于：所述步骤S1中，在获取影像时先设计航线和划定分区；设定航线为东
‑
西向；或者根据特定的地形条件和航摄的特殊要求敷设航线。5.如权利要求1所述的基于无人机倾斜摄影技术的全自动三维实景建模方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王路，周建国，江勇，
申请(专利权)人：杭州国测测绘技术有限公司，
类型：发明
国别省市：