無人機傾斜攝影的快速三維建模方法研究

孟凡強 和正強 王健舟

摘 ?要：近年來，無人機測量技術是國際測繪領域新興的一種高科技技術，在測量過程中，高新技術的應用成功保證了傳統的航空攝影技術，隨著現代化科學技術的進步，給工程中的測量技術提出了新的要求。其中無人機傾斜攝影測量是發展中的一項新技術，在城市化建設中起著尤其重要的作用。在城市化建設中，無人機傾斜攝影測量技術的應用可以為城市中的三維模型起著有力的指導，并為后續工程建設提供重要基礎依據。基于此，文章通過無人機傾斜攝影的快速三維建模方法進行了分析研究，希望為相關研究學者提供一定參考經驗。

關鍵詞：無人機;三維建模;傾斜攝影;分析

中圖分類號：P231 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）19-0137-02

Abstract： In recent years， UAV measurement technology is a new high-tech technology in the field of international surveying and mapping. In the process of surveying， the application of high and new technology successfully ensures the traditional aerial photography technology. The progress of modern science and technology has posed new requirements for measurement technology in engineering. Among all others， UAV tilt photogrammetry is a new technology in development， which plays a particularly important role in the construction of urbanization. In the urbanization construction， the application of UAV tilt photogrammetry technology can play a strong guidance for the three-dimensional model in the city， and lays an important foundation for the follow-up engineering construction. Based on this， this paper analyzes and studies the rapid 3D modeling method of UAV oblique photography， in the hope of providing some reference experience for relevant researchers.

Keywords： UAV; 3D modeling; oblique photography; analysis

1 無人機傾斜攝影測量系統

（1）無人機起降方便：無人機在工作過程中，對于起降環境影響因素要求較低，只要在相對開闊的場地就可以進行遙控起飛，并不需要專用的機場來完成起飛。

（2）可以完成低空起飛：無人機在飛行過程中，高度距離無需有嚴格的控制，同時在工作中，受天氣影響的幾率較小，在工作過程中，其工作效率較高。

（3）具有較高的分辨率：無人機在起飛過程中，有效的將數碼相機中的分辨率進行了提升，保證了無人機在低空中的分辨率。分辨率的提升甚至高達到厘米級別的，同時可以清晰明了的看到頂部的紋理。

（4）建模效率高：無人機傾斜攝影技術在應用中，實現了數據的高度精準性，同時為三維建模技術的應用提供了基礎保障[1]。

通過無人機傾斜攝影測量系統的不斷分析研究下，可以發現在應用中，無人機測量技術具備一定的優勢，在工作領域中有效提升的了工作效率，同時保障了無人機傾斜攝影測量應用的主要特點，無人機傾斜技術的出現，改變了傳統攝影技術的應用，通過利用新技術低空多位的鏡頭改變了原有的工作方式，同時自動生成的三維地理信息模型，在無人機測量攝影過程中，將數據的獲取進行了精準性獲取。

2 無人機傾斜攝影的快速三維建模分析

2.1 無人機傾斜攝影測量技術概述

無人機傾斜攝影中的三維建模方法相對于傳統的測繪技術來說，存在測量技術應用高的結果。現階段，無人機技術與攝影測量技術的不斷延伸下，出現了無人機傾斜攝影測量技術的應用。經過技術的不斷發展下，無人機傾斜攝影測量技術與三維建模技術的相互融合，不僅實現了影像數據的擴展，同時也為傳統的測量技術中的弊端提出了解決措施，實現了一個垂直、四個傾斜五個維度影像的獲取，獲取較高的信息分辨率。另外，三維模型的具體應用有效的幫助工作人員開展工作，提升工程測量技術的應用。更好的開展并實現三維信息的建設，完成無人機傾斜攝影測量技術中的三維建模工作[2]。

2.2 無人機傾斜攝影測量技術特點

相對于傳統的測量技術來說，無人機傾斜攝影測量技術應用在工程建設中，存在以下幾個方面的特點。第一，無人機中的傾斜攝影技術在應用投資中，其投資成本相對于其他測量技術來說，其投資成本較低，主要體現在無人機中人工成本費用方面，降低了整體測量時間周期，使企業使用成本降低。第二，無人機傾斜攝影測量技術在實際應用中，對于人為干預影響較小，提升整體應用水平，在自動化方面比較超前，避免了人工操作失誤現象，對測繪精準問題提供了較大的發展空間，提升了測繪精準度。第三，無人機傾斜攝影可以實現五個維度的信息采集，獲取到的數據信息以及實物影像的效率提升，其精準率相對來說也更高[3]。

2.3 影像預處理

無人機傾斜攝影中的影像預處理方法相對于傳統的測繪技術來說，存在測量技術應用高的結果。當無人機完成影像攝影拍攝后，要對其獲取的影像進行全面的檢查，檢查要結合拍攝地實際情況展開相應的分析，保證影像拍攝的質量。在進行檢查中，主要包括了影像的文件格式、質量、重疊度以及影像中的對應關系，當影像出現質量問題時，要對影像的質量進行修復，避免在后期使用過程中出現問題。另外，影像的整體色彩，要符合整體的美觀要求，在開始進行影像上光時，要保證均勻的上色，從而保證影像數據色調的一致性，并保證影像單張無偏色的出現[4]。

3 基于無人機傾斜攝影的快速三維建模方法

3.1 起始數據的處理

無人機傾斜攝影技術在應用中得到了各個行業的青睞，同時在技術中有著一定的重要保障。其中起始數據的處理在建立中始終處于三維建模以上，才能保證數據的精準性，同時也包括了POS數據的應用。

在進行信息數據中的處理以及保存中，其旁向重疊度要保持在50%以上，航向重疊度要保持在80%以上。在進行數據存儲管理中，要結合相機的視角進行拍攝，同時將拍攝的信息進行分類存儲，以便于在后期檢測發展中提升數據檢測的精準性。另外，在進行起始數據保存以及處理中，當數據數量累計較大，會出現失真以及誤差等問題，可以加入POS數據對拍攝影像進行控制。另外，通過Smart3D專業軟件也可以對數據進行分析處理，在利用該軟件過程中，通過多角度對影像數據分析，并生成相應的高密度點云，在此基礎上進行全自動紋理處理，準確并快速的生成城市中的三維場景[5]。

3.2 空中三角測量

無人機傾斜攝影中的測試攝影數據要保證測量的精準性，才能保證三維場景應用的精準性，然而對于傳統的影像數據處理來說，應該應用同名像點自動量測算法，但是對于無人機傾斜攝影應用在測量中，在影像獲取中，其數據不應單單只滿足正視角度，其拍攝中的視角還應包括傾斜角度中的影像拍攝。所以在拍攝中，傳統的算法以及應用已無法滿足拍攝中的實際需求。POS系統中的觀測值可以作為多角度影像數據中的元素位置，并通過多個坐標中的信息，根據連接點進行相應的測量，經過區域網生成相應的報告，同時為圖像自身的空間布局奠定堅實的基礎保障[6]。

3.3 密集點云的生成

無人機傾斜攝影技術中的密集點就是通過多視影像的處理得到的模型DSM，有利于后續影響的生成。當獲取到DSM數據后，要通過相應的濾波處理，同時還要進行數據匹配，直到最后得到DSM。當無人機攝影技術出現影像數據丟失的情況時，同時也會影響三維建模，出現這種情況時，人工編輯人員要進行相應的控制，降低問題發生的概率[7]。

3.4 構建TIN模型

無人機傾斜攝影在模型構建中，要結合周圍的實際情況構建相關模型。構建TIN模型時，要對高密度中的點云數據進行相應的處理，為模型精準度的構建進行相應的數據處理，從而提升數據建立的精準度，保證后續工作發展構建的精準度，構建模型的順序如下所示：（1）采集不同角度的影像信息，參

考逐像素進行數據匹配[8]。（2）通過多角度匹配冗余信息，在進行匹配過程中，一定要盡量避免并減少匹配帶來的影響，提升算法中的同名坐標匹配率，更加方便與并行算法中的三維點數據。（3）TIN模型構建過程中，要從不同角度上進行模型的構建，通過三角網的優化對比下，將其內部的尺寸和原始影像進行相應的調整，同時對原始的分辨率進行調整，通過曲面變化進行不斷優化和調整，最終獲取TIN模型中的矢量架構[9]。

3.5 自動紋理關聯

在科學技術的不斷發展下，無人機技術在應用中實現了多種技術的相互融合，同時在發展中，受到各個行業領域的廣泛應用。無人機技術包含了自動紋理映射技術，無人機傾斜攝影技術在應用中主要基于瓦片技術，在進行應用過程中，將整個建模區域分為多個大小的瓦片，每個瓦片中的大小瓦片建立起一個相應的任務，并計算出各個節點，在進行相應的配準。同時為帶有紋理的模型建設多種細節，方便各個文件組織進行不斷的優化，從而提升分層次的瀏覽效率，以便于更好的生成三維場景[10]。

4 結束語

綜上所述，隨著科學技術的不斷發展，無人機傾斜攝影測量技術在實際應用中為城市規劃以及建設提供指導與分析。無人機傾斜攝影技術在城市三維建模工作中的應用是一個較為復雜的過程，在三維建模應用中，主要包括了數據管理、處理分析、采集等工作。隨著科學技術的發展，自動化程度的不斷提升，在工作領域上提升了工作效率，其中生產成本低。精準度高等優點，能夠快速實現城市三維景觀的可視化，滿足城市三維建模的需求。無人機傾斜攝影測量技術可以更好的對無人機數據進行統計，同時還能方便實現三維建模。

參考文獻：

[1]趙振南.淺析無人機傾斜攝影測量三維建模技術[J].科技創新與生產力，2019（7）：64-65，68.

[2]李芳，劉洋洋，李孫桂.傾斜攝影測量技術在城市三維建模及三維數據更新中的應用探討[J].中國標準化，2019（20）：49-50.

[3]段宗恩，張海生.單鏡頭傾斜攝影技術低成本三維建模[J].城市勘測，2019（4）：129-131.

[4]郭有寶.影響無人機傾斜攝影三維建模精度的因素[J].建筑工程技術與設計，2019（31）：4569.

[5]陳霖.淺析無人機傾斜攝影測量三維建模技術[J].建筑工程技術與設計，2019（30）：428.

[6]余章蓉，范鴻潤，朱景輝，等.無人機單鏡頭傾斜攝影測量及三維建模技術方法研究[J].軟件，2019，40（12）：51-55.

[7]楊春明.智慧城市三維建模的無人機傾斜攝影測量技術[J].中國房地產業，2019（26）：35.

[8]盧銀宏，郝本明，李俊.基于ContextCapture的無人機傾斜攝影測量數據的三維建模[J].江西建材，2019（10）：63，65.

[9]付博，陳姍，張俊.無人機傾斜攝影測量技術在三維數字城市建模中的應用[J].湖南工業大學學報，2019，33（5）：79-83.

[10]李芳，劉洋洋，李孫桂.基于無人機傾斜攝影測量技術的三維建模和精度分析[J].江西測繪，2019（3）：40-42.