基于傾斜攝影影像的真三維單體化模型精細(xì)建模方法研究

賀曉陽 朱琦

摘要：隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展進(jìn)步，尤其是數(shù)字地球概念的提出，在全世界掀起了一股數(shù)字化發(fā)展的浪潮，筆者就主要是以傾斜攝影攝影為主，對真三維單體化模型精細(xì)化建模方法進(jìn)行了分析研究，希望通過本文的闡述可以為其發(fā)展提供一些建議和借鑒。

關(guān)鍵詞：傾斜攝影；影像；真三維；單體化；模型；精細(xì)建模；方法；研究

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）05-0130-02

1 基于傾斜攝影影像的基礎(chǔ)地理信息的獲取

傾斜攝影技術(shù)的出現(xiàn)主要是隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展而在國際測繪領(lǐng)域出現(xiàn)的一項高新技術(shù)，其與傳統(tǒng)的正射影像是不同的，改變了正射影像只能從垂直角度拍攝事物的局限性，傾斜攝影可以從各個角度拍攝地物，并且在這個過程中還引入了符合人體眼視覺的真實直觀世界。正是由于這樣的情況，因此我們在構(gòu)建建筑物模型的時候需要將建筑物模型的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)，因此我們在這個過程中就需要及時的收集大量的信息，例如是建筑物的空間位置、地表高程以及建筑物的高度等各種各樣的信息。其相對于攝影數(shù)據(jù)來說，主要是從點云中提取相關(guān)建模的數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是比較高的，而且也比較的簡單，所有我們就可以從獲取傾斜攝影的影響之后，就需要對其進(jìn)行處理，這樣就可以從中獲得點云數(shù)據(jù)。

2 傾斜影像特點分析

2.1 真實的反映地表信息

自從傾斜攝影的出現(xiàn)，就廣泛的應(yīng)用在人們的生活和工作中，這主要是由于其與傳統(tǒng)的航空、航天攝影相比較，不僅能夠從多個角度拍攝地物，而且還能夠更加真實的反映地表的特點，這樣就大大的彌補(bǔ)了垂直攝影的缺點。并且由于傾斜影像在拍攝的過程中還收集了建筑物側(cè)面的紋理，再加上傾斜影像建模技術(shù)批量貼圖方式的存在，就大大的減少了三維建模的成本，增加了其經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 實現(xiàn)了單張影像的測量

我們在拍攝的過程中使用傾斜攝影的過程中，經(jīng)過空中三角的測量，可以在單張傾斜影像的基礎(chǔ)上進(jìn)行長度、角度以及面積等各個方面的測量，這樣就大大的擴(kuò)展了傾斜影響的使用范圍。

2.3 網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方便

由于我們使用傾斜影像的時候，其相關(guān)的數(shù)據(jù)格式最為主要的是數(shù)字圖像格式，這樣在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的時候十分地方便，而且人們在利用、共享的時候十分地方便。

3 三維單體化建筑物模型的構(gòu)造

3.1 單體化模型構(gòu)造

我們在構(gòu)造三維單體化建筑物模型的時候，首先是需要構(gòu)造單體化模型，在這個過程中，我們需要加載建筑物屋頂?shù)妮喞@主要是由于屋頂輪廓主要是從建筑物定點云中獲取的，因此我們在這個過程中不僅是需要提取建筑物屋頂?shù)男螤钚畔ⅲ疫€需要根據(jù)屋頂點云的空間位置信息獲取屋頂輪廓所在的空間位置。除此之外，我們還需要根據(jù)DEM查詢建模區(qū)域的地表高程，并由于在實際運(yùn)行的過程中，DEM與建筑物屋輪廓是在同一個坐標(biāo)中，因此我們就可以直接的通過建筑物屋頂輪廓的頂點坐標(biāo)查詢到與其對應(yīng)的位置高程，將屋頂所有頂點高程取平均值作為建筑物底部所在位置的高程，這樣我們就可以通過建筑物的頂部和底部的高程就可以計算出建筑物的高度。并且在這個過程中我們將建筑物屋頂向下進(jìn)行拉伸，拉伸的長度就可以看作是建筑物的高度，這樣我們得到的方位就是建筑物模型單體化城維模型。

3.2 紋理映射分析

由于在傾斜影像技術(shù)使用的過程中，由于主要是好似用映射的方法，并針對模型中的每一個三角面計算出一片紋理，因此這幾可以很好的、真實的反映出建筑物的形態(tài)。正因為如如此，就使得每一個建筑模型就具有大量的三角面，因此相關(guān)紋理的數(shù)量也是比較大的，相關(guān)的數(shù)據(jù)也十分巨大，并由于其組織結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，因此我們對紋理進(jìn)行維護(hù)的時候十分比方便，工作量也十分巨大。如果在這個過程中使用傳統(tǒng)的方式進(jìn)行，那么就會不能真實的反映建筑物的實際情況，因此這就需要我們使用新的方法處理這些紋理，使得每個建筑物有一張紋理，這樣就大大的減少了數(shù)據(jù)，并能夠及時的對紋理進(jìn)行更新，我們在這個過程中從傾斜影像中截取紋理，就可以真實的反映建筑物的實際情況。

3.3 模型精細(xì)修編

雖然我們通過前面的措施能夠獲取建筑物真實的信息，但是由于所獲取的信息存在著較大的誤差，因此我們就需要對建筑物模型進(jìn)行精細(xì)的修編，這樣就可以真實的反映建筑物的實際情況，我們可以借助建筑物紋理影響對建筑物模型進(jìn)行修編。

4 交互式建模系統(tǒng)的設(shè)計

4.1 系統(tǒng)需求分析

筆者進(jìn)行建模的過程中，主要是從實際出發(fā)對系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，由于在實際建模的過程中涉及了各個步驟，并每個步驟在分析進(jìn)行的過程中涉及了不同的數(shù)據(jù)類型，例如是數(shù)字圖像、點云數(shù)據(jù)、shp文件等，但是對于一般的建模軟件來說，是不支持這些數(shù)據(jù)格式的，因此為了解決這些問題我們需要調(diào)用不同的軟件進(jìn)行，但是如果使用太多軟件的話，不利于對數(shù)據(jù)的管理，而且在一定的程度上也會大大的影響建筑物模型建模的效率。因此為了解決上述的問題，筆者就主要是在現(xiàn)有建模的基礎(chǔ)上編寫插件的方法構(gòu)建建模系統(tǒng)。

4.2 系統(tǒng)設(shè)計

筆者對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的時候，一是需要工程管理模塊進(jìn)行設(shè)計設(shè)計，我們首先建立一個空白的工程，并在這個過程中連接影像所在的文件夾，并由于傾斜影像的分辨率是比較高的，因此我們在建立的時候需要構(gòu)建相機(jī)模型或者預(yù)覽時會加載大量數(shù)據(jù)，并在這個過程中需要創(chuàng)建中間數(shù)據(jù)文件夾來保存中間出具，一些縮略圖也需要保存在這個文件中。

二是對點云處理模塊，在這個模塊中主要是包括點云濾波、點云分類兩個功能，我們對輸入的點云數(shù)據(jù)保存在中間數(shù)據(jù)文件夾中。并且對于點云分類以及點云濾波涉和大量參數(shù)的設(shè)計我們需要根據(jù)不同的建筑物預(yù)設(shè)三種參數(shù)，并在這個過程中支持自定義參數(shù)。

三是輪廓提取與規(guī)則化模塊，我們在這個模塊中，主要是從中間數(shù)據(jù)中讀取建筑物屋頂點云，并將其進(jìn)行規(guī)則化，然后就需要將規(guī)則化的建筑物屋頂輪廓保存在中間數(shù)據(jù)文件夾中。除此之外，我們還需要模型構(gòu)造與編輯模塊，并對建筑物紋理進(jìn)行映射構(gòu)造，加強(qiáng)對建筑物模型的構(gòu)建。

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