傾斜攝影技術三維建模中應用

發布時間:2018-12-22來源:測繪院:王偉


  一、傾斜攝影技術簡述


  傾斜攝影技術是國際測繪遙感領域近年發展起來的一項高新技術,它打破了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限,通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器,同時從垂直、傾斜等不同角度采集影像,獲取地面物體更為完整準確的信息。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱為正片,鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的影像稱為斜片。

   

  二、傾斜攝影建模技術流程


  1、傾斜影像采集


  傾斜攝影技術不僅在攝影方式上區別于傳統的垂直航空攝影,其后期數據處理及成果也大不相同。傾斜攝影技術的主要目的是獲取地物多個方位(尤其是側面) 的信息并可供用戶多角度瀏覽,實時量測,三維瀏覽等獲取多方面的信息。


  (1) 傾斜攝影系統構成


  傾斜攝影系統分為三大部分,第一部分為飛行平臺;第二部分為人員;第三部分為儀器部分,傳感器(多頭相機、 GPS定位裝置獲取曝光瞬間的三個線元素 x,y,z)和姿態定位系統(記錄相機曝光瞬間的姿態,三個角元素φ、ω、κ) 。


  (2) 傾斜攝影航線設計


  傾斜攝影的航線設計采用專用航線設計軟件進行設計,其相對航高、地面分辨率及物理像元尺寸滿足三角比例關系。航線設計一般采取旁向重疊度到達60-80%,航向重疊度達到60-80%。航線設計軟件生成一個pos數據文件,該文件包含飛機實際飛行的各個相機對應的曝光點坐標位置和相機姿態角數據,給三維建模的基礎數據添加地理位置信息和角度計算基礎數據。


  2、傾斜影像加工


  影像獲取完成后,首先要對獲取的影像進行質量檢查,對不合格的區域進行補飛,直到獲取的影像質量滿足要求;其次進行勻光勻色處理;再次進行幾何校正、同名點匹配、區域網聯合平差,最后將平差后的數據(三個坐標信息及三個方向角信息)賦予每張傾斜影像,使得他們具有在虛擬三維空間中的位置和姿態數據,至此傾斜影像即可進行實時量測,每張斜片上的每個像素對應真實的地理坐標位置。傾斜攝影建模技術通常包括:


  (1)影像預處理;(2)區域網聯合平差;(3)多視影像密集匹配;(4)數字表面模型(DSM)生產;(5)真正射影像糾正。關鍵內容其基本原理如所示:

  三、傾斜模型生產


  傾斜攝影獲取的傾斜影像經過影像加工處理后可以進行模型生成。建模主要技術方法:

傾斜攝影自動化建模,只通過傾斜攝影獲取的多視角影像來生產模型,即Mesh(三角網)模型。自動化建模的過程可以簡單描述為:先經過幾何校正、聯合平差等一系列復雜的運算得到帶有高程的稠密的點云數據,抽稀,然后構建一張連續的TIN三角網,最后把拍攝的高分影像貼到三角網上,最終得到傾斜攝影模型,如下圖。 



  四、傾斜攝影的應用領域


  傾斜攝影技術的發展不僅擴展了遙感和攝影測量技術的應用領域,該技術的引進也使得三維城市建模的成本大大降低。目前,傾斜攝影技術被廣泛應用于城市管理、國土資源管理、智慧城市、應急指揮、國土安全、地質防治等領域。下面簡單介紹下傾斜攝影三維建模在滑坡體治理工程中的應用。


  1、全方位實景展示


  傾斜攝影三維模型為實景模型,地表附著物構筑物等相互關系十分精確,且表面紋理顏色等均與實際情況一致。通過對實景模型的瀏覽,可以方便的了解整個工程范圍情況,對整個工程形成直觀印象。


  2、實時量測


  傾斜攝影三維模型精度較高,模型分辨率優于0.05m,且可直接基于模型進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等量測。

 


  3、強大的剖面分析功能


  傾斜攝影三維模型實際為地表三維高程格網上覆蓋精準地表影像,通過專用軟件,可以很方便的截取地表剖面,便于進行針對性分析。

 


  4、三維設計功能


  通過專用軟件,可以很方便的在傾斜攝影三維模型進行三維設計,將工程治理形象直接反映在三維模型上,可以較精確計算工程開挖或回填方量,同時也可以進行簡單的碰撞試驗,優化設計。  


  五、本人對行業發展的認識


  1、數據、平臺、服務是未來地理信息行業的三大主要內容,其趨勢是數據生產的集約化和應用服務的集成化;


  2、數據內容將從二維平面擴展到“地上-地下,室內-室外”一體化的三維空間,并增加時間維度;


  3、誰掌握三維全要素數據,誰就占據三維行業制高點;


  4、具有精細化、可量測、真實感、高精度、對象化、更新快、定制化的三維地理信息,將成為行業應用和公眾服務的基礎支撐;


  5、在大數據時代、智慧城市的時代,全息三維將是地理信息產業服務于智慧城市、大數據時代的有力武器。

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