一种三维重建系统、三维重建方法、电子设备及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及一种三维重建系统、三维重建方法、电子设备及存储介质，所述系统包括：采集模块、质检模块、数据存储模块、预处理模块、纠正模块以及三维重建模块。本发明专利技术实现了大规模的航测影像数据处理与三维重建的自动化协同生产，显著提高三维重建的自动化程度、生产作业效率以及三维重建的精度和完整性。效率以及三维重建的精度和完整性。效率以及三维重建的精度和完整性。

【技术实现步骤摘要】
一种三维重建系统、三维重建方法、电子设备及存储介质


[0001]本专利技术属于三维重建领域，具体涉及一种三维重建系统、三维重建方法、电子设备及存储介质。

技术介绍

[0002]无人机遥感已经成为除卫星遥感之外的一种重要遥感手段，如何由无人机获取的影像快速稳健地恢复场景的三维信息，已成为摄影测量和计算机视觉领域共同关注的热点问题。
[0003]三维重建是采用相机等视觉传感器，通过对目标区域或物体进行图像采集，获取不同角度的RGB图像，从而获得目标区域或物体的二维图像。对获得的图像进行一系列的处理，便可以重建出目标区域或物体的三维模型。
[0004]众所周知，现有的三维重建技术是依据摄影测量的原理，在地面布置地面控制点，利用无人机航测得到相片，根据GNSS接收机测得控制点的位置信息，在无人机飞行结束后回到地面，将航测相片和位置信息导入到电脑中，然后进行三维重建。或者是通过在无人机上搭载惯性导航系统（IMU）和GNSS接收机，获得无人机在拍摄每张相片时的位置和姿态信息，在无人机飞行结束后回到地面，将相片和位置信息导入到电脑中进行三维重建。
[0005]上述方法都是将图像和信息的采集，与三维重建计算过程分开进行，这就大大延长了整个三维重建的周期，也不能实时地三维重建。此外对照相机与摄影设备有一定的要求，这些大量的影像文件也需要足够的存储空间来保存；同时还存在无人机数据处理和生产中人机交互多、自动化程度低、处理效率低等问题。此外，无人机采集包括视频影像，但是视频图像中复杂目标、光线及视角变化等因素影响，使得视频图像的特征提取和匹配成为了一个颇具挑战的问题。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种三维重建系统、三维重建方法、电子设备及存储介质，构建全工序、自动化的三维重建系统，实现了大规模的航测影像产品自动化协同生产；同时针对无人机采集的视频图像匹配中特征点性能和匹配效率不足的问题，通过对算法进行改进，既满足特征点的数量可实现稠密重建的需求，又提升匹配运算速度，进一步提高三维重建的自动化程度、生产作业效率以及三维重建的精度和完整性。
[0007]本专利技术第一目的在于提供一种三维重建系统，该系统包括：
[0008]采集模块，被配置为获取航测数据和像控点信息；所述航测数据包括实体影像和POS数据；所述实体影像包括正射影像和倾斜影像。
[0009]质检模块，被配置为对所述航测数据进行筛选，以获取合格的航测数据。
[0010]数据存储模块，被配置为对合格的航测数据、像控点信息进行存储。
[0011]预处理模块，被配置为对数据存储模块中的合格的航测数据进行预处理。
[0012]纠正模块，被配置为通过变换矩阵对倾斜影像进行纠正处理，获取纠正后的倾斜
影像。
[0013]匹配模块，被配置为将航测数据中的正射影像和纠正后的倾斜影像进行特征点提取及特征点匹配、联合平差、密集匹配，以输出稠密点云。
[0014]三维重建模块，被配置为基于稠密点云，构建三角网，并进行简化、平滑、纹理映射处理，输出三维重建结果。
[0015]具体地，所述质检模块包括质检单元和筛选单元。
[0016]所述质检单元用于对采集模块中的航测数据进行质量检测，得到质量检测结果；所述质量检测包括航测数据文件内容评定、实体影像的可用性评定、POS数据完整性评定。
[0017]所述筛选单元用于根据质量检测结果对航测数据进行筛选，以获取合格的航测数据。
[0018]具体地，所述质检单元进一步被配置为当航测数据文件内容评定结果、实体影像的可用性评定结果和POS数据完整性评定结果均合格时，确定所述质量检测结果为合格，否则，确定所述质量检测结果为不合格。
[0019]所述实体影像的可用性评定包括基于质量项对实体影像进行可用性评定，所述质量项包括云检测、阴影检测、空值检测和直方图检测。
[0020]具体地，所述纠正模块包括POS数据纠正单元、变换矩阵计算单元、重采样单元；其中POS数据纠正单元用于对POS数据中的平面坐标和高程值进行转换和精化处理；变换矩阵计算单元用于模拟影像拍摄视角的变换，计算各视角下的倾斜影像与各视角下的倾斜影像对应正射影像之间的变换矩阵；重采样单元用于将各个倾斜视角的倾斜影像变换至正射视角下，获取纠正后的倾斜影像。
[0021]具体地，所述匹配模块包括特征点处理单元、联合平差单元和密集匹配单元；其中，特征点处理单元用于对正射影像和纠正后的倾斜影像进行SURF特征点提取，使用改进SURF特征点的描述符算子对SURF特征点进行描述，通过改进的FLANN算法进行SURF特征点匹配，得到匹配的特征点对。
[0022]具体地，所述预处理模块用于对合格的航测数据中实体影像进行匀光匀色和去畸变处理。
[0023]本专利技术第二目的在于提供一种三维重建系统的三维重建方法，该方法包括：
[0024]S1、使用采集模块获取多源传感器的航测数据和像控点信息，所述航测数据包括实体影像和POS数据，实体影像包括正射影像和倾斜影像。
[0025]S2、使用质检模块对所述航测数据进行质量检测，并筛选出合格的航测数据；使用数据存储模块对合格的航测数据和像控点信息进行存储。
[0026]S3、使用预处理模块对数据存储模块中的合格的航测数据进行预处理；使用纠正模块获取变换矩阵，采用变换矩阵对倾斜影像进行纠正处理，得到纠正后的倾斜影像。
[0027]S4、使用匹配模块对航测数据中的正射影像和纠正后的倾斜影像进行特征点提取及特征点匹配、联合平差、密集匹配，以输出稠密点云。
[0028]S5、使用三维重建模块在稠密点云基础上构建三角网，对三角网进行平滑和简化，并基于倾斜摄影影像进行纹理映射处理，生成三维模型结果。
[0029]本专利技术第三目的在于提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多
个处理器执行上述的方法。
[0030]本专利技术第四目的在于提供一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述的方法。
[0031]本专利技术的有益效果为：
[0032]（1）本专利技术提供一种三维重建系统、三维重建方法及设备，通过构建全工序、自动化的三维重建系统，实现了大规模的航测影像产品自动化协同生产；同时在提取影像的特征点中，既满足特征点的数量可实现稠密重建的需求，又提升匹配运算速度，进一步提高三维重建的自动化程度、生产作业效率以及三维重建的精度和完整性。
[0033]（2）本专利技术在航测数据存储前，通过对航测数据的文件内容、实体影像以及POS数据进行质量检测，能够保证航测数据有效性，进而有利于后续提高遥三维重建的精度和完整性。
[0034]（3）本专利技术通过改进FLANN算法，先找到特征点匹配的预测区域，然后在预测区域进行特征点搜索，从而避免了大量无用特征点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维重建系统，其特征在于，所述系统包括：采集模块，被配置为获取航测数据和像控点信息；所述航测数据包括实体影像和POS数据；所述实体影像包括正射影像和倾斜影像；质检模块，被配置为对所述航测数据进行筛选，以获取合格的航测数据；数据存储模块，被配置为对合格的航测数据、像控点信息进行存储；预处理模块，被配置为对数据存储模块中的合格的航测数据进行预处理；纠正模块，被配置为通过变换矩阵对倾斜影像进行纠正处理，获取纠正后的倾斜影像；匹配模块，被配置为将航测数据中的正射影像和纠正后的倾斜影像进行特征点提取及特征点匹配、联合平差、密集匹配，以输出稠密点云；三维重建模块，被配置为基于稠密点云，构建三角网，并进行简化、平滑、纹理映射处理，输出三维重建结果。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述质检模块包括质检单元和筛选单元；所述质检单元用于对采集模块中的航测数据进行质量检测，得到质量检测结果；所述质量检测包括航测数据文件内容评定、实体影像的可用性评定、POS数据完整性评定；所述筛选单元用于根据质量检测结果对航测数据进行筛选，以获取合格的航测数据。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述质检单元进一步被配置为当航测数据文件内容评定结果、实体影像的可用性评定结果和POS数据完整性评定结果均合格时，确定所述质量检测结果为合格，否则，确定所述质量检测结果为不合格；所述实体影像的可用性评定包括基于质量项对实体影像进行可用性评定，所述质量项包括云检测、阴影检测、空值检测和直方图检测。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述纠正模块包括POS数据纠正单元、变换矩阵计算单元、重采样单元；其中POS数据纠正单元用于对POS数据中的平面坐标和高程值进行转换和精化处理；变换矩阵计算单元用于模拟影像拍摄视角的变换，计算各视角下的倾斜影像与各视角下的倾斜影像对应正射影像之间的变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏威，杜慧丽，张佩，张玥珺，邹圣兵，
申请(专利权)人：北京数慧时空信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：