基于傾斜攝影測量構建多級分辨率三維模型的設計與研究

劉程好

摘要：隨著科學技術的不斷發展，三維模型設計中出現了多項高新技術，無人機傾斜攝影測量就屬于其中較為常用的一項技術。隨著長期以來的應用實踐，該項技術得到了很好的發展。利用高重疊度圖像可以快速建立多級分辨率、高精度的三維模型，能夠更好地反映鏡頭區域的真實信息。

關鍵詞：三維模型;傾斜攝影測量;關鍵技術;應用

1、傾斜攝影測量概述

1.1傾斜攝影測量技術原理

傾斜攝影測量技術是近年來國際上發展起來的一項高新技術。通過這種多功能、全面的攝影、數據、圖像以及對收集到的數據和圖像的分析，可以同時連續記錄疊加圖像，同一物體可以出現在多張照片上，以便數據分析員可以分析物體結構、紋理、圖像和數據。以獲得更好的用戶體驗，為后續三維建模創造條件。

1.2傾斜攝影測量技術的特點

1.2.1真實性

傾斜攝影測量技術是對實景進行測量和信息提取，直觀地展現了測量目標物的真實畫面，反映了測區內的實際情況。

1.2.2精準性

該技術具有單張影像的精準測量功能，能夠深度測量目標的維度信息，同時保障數據的精準性;

1.2.3低成本

降低了三維建模的成本，三維建模是傾斜攝影測量技術的一個重點內容，該技術的應用能夠實現大規模成圖，并能夠對目標的紋理進行有效提取，在一定程度上提高了三維建模的效率，降低了三維建模的成本。

2、傾斜攝影測量技術的研究現狀

傾斜攝影測量技術在國外研究的時間較長，經過多年的實踐研究，技術發展相對成熟。而傾斜攝影測量技術在我國的發展時間較短，雖然起步晚，但在多項領域中進行了不同程度的研究和應用。

2.1在三維建模方面

相關專家學者近年來研究了傾斜攝影測量中三維模型的粗糙化及一體化技術。并提出了傾斜攝影測量與近景攝影測量相結合的方法，解決了山區城市地形復雜、難以建立三維模型的問題。

2.2在地形圖測繪方面

近年來，傾斜攝影測量技術越來越多的應用在地形測繪工作中，研究了不同地形在三維模型上的映射。通過大量的試驗及實際應用的結果驗證了其可行性。在農村房地一體測量中應用傾斜攝影測量技術，主要是依靠CASS平臺建立三維模型，進行矢量圖轉換，實現準確測量。

3、傾斜攝影測量系統的結構設計

傾斜攝影測量系統主要由進行圖像采集的設備及對能夠對數據進行處理的軟件組成，而圖像采集設備又包括無人機操作系統、航向規劃軟件及攝像機構成。

3.1圖像采集設備

3.1.1無人機系統組成

近年來無人機的應用越來越廣泛，它屬于一種可搭載微型觀測設備的飛行平臺，利用無線電技術對無人機發送指令。一般配備單獨的控制系統。然而無人機有多重類型，按照各自的用途差異，均有相應的優缺點。無人機系統主要由飛行平臺、任務裝置和地面控制站組成。當無人機應用于攝影測量時，只需要將無人機的飛行軌跡進行設定，此時無人機就會按照設定好的軌跡飛行，執行測量任務。

3.1.2航線規劃軟件介紹

近年來，在科學技術快速發展的過程中，信息軟件技術也得到了很大的提高。目前，市場上的航線規劃軟件，無論是品牌還是種類多種多樣。然而在軟件的選擇過程中，應當對其性能進行重點觀察。對比軟件的適用性及其各自的優缺點，根據不同的用途進行選擇。

3.1.3攝像機分類

傳統攝影測量技術中的攝像頭僅能在垂直角度方向進行圖像拍攝，而傾斜攝影測量技術中配置的攝像頭具有側視及角度俯視拍攝的功能。常用的傾斜攝影拍攝所使用的攝像機鏡頭數量各有不同，鏡頭數量從單鏡頭一直到五鏡頭。而且在多鏡頭的攝像機中，各自鏡頭之間可以互相轉換。專用的傾斜攝影測量攝像機雖然價格較高，但是在圖片儲存方面方便快捷，便于數據傳輸和后期處理。在實際使用過程中，為了保證結果的準確性，有必要對攝像機進行檢查和校準。

3.2傾斜攝影測量數據處理軟件分析

傾斜攝影測量軟件主要用于數據采集后的圖像處理。目前較為常用的主要有EPS軟件，EPS軟件應用在傾斜攝影測量中，在數據格式不兼容及數據更新困難等方面有較好的應用。在數據入庫及成圖方面實現了軟件類型的統一，它突破了采用傳統攝影測量方法繪制地形圖需要帶上立體眼鏡才能采集的局限。降低了對操作人員的要求，可以直接在三維模型上采集數據。

4、傾斜攝影測量技術在構建多級分辨率三維模型中的應用

4.1影像特征提取

提取屬性是計算機視覺和圖像處理中的一個概念。特別是指使用計算機從圖像的同一點提取圖像信息，并確定圖像中的相同特征。對于提取，傾斜攝影測量技術是一個基礎。通過灰度梯度分布的細節，逐步確定位置和形狀。

4.2無人機影像匹配

對于無人機來說，雖然有很多應用優勢，但在應用中也存在很多缺陷。由于體積小、重量輕，無人機在飛行過程中容易受到其他因素的影響，尤其是在風力條件較差時，數碼相機的位置會受到風力的影響，甚至難以進行攝影測量。如果無法快速有效地解決這種情況，可能會導致重疊或角度錯誤。目前針對此問題的處理方式主要有：（1）影像金字塔;（2）SIFT算法;（3）BRISK算法。

4.3基于傾斜攝影測量技術的三維建模

該方式是目前最為先進的技術之一，其中融合了多種先進的技術，使得整體效果得以強化，其優勢在于，在進行拍攝時能夠從各個角度進行，將正射影像缺點進行了優化。應用時其能夠對高度、長度以及角度進行高精度測量，也可以進行單張量測，這也是以往技術所不具備的。在應用到不同的環境中時，其也可以很好的適應，并且支持與其他技術進行結合應用，另外，其覆蓋范圍較大，應用成本低，具有靈活性，便于完成側面紋理的拍攝工作。

5、結束語

綜上所述，研究關于無人機傾斜攝影測量構建多級分辨率三維模型方面的內容具有十分重要的現實意義，我國已經開發了多種技術以滿足發展的需要。傾斜攝影測量多級分辨率超越了真實的三維場景，更直觀地顯示了界面的真實環境信息。因此，系統具有很強的協同性和并行處理能力，管理信息技術的應用日益廣泛，并逐漸成為城市空間數據框架的主要組成部分。傾斜攝影不僅是三維建模技術的主流，也是未來的發展方向。

參考文獻

[1]江明明. 基于傾斜攝影測量技術的三維數字城市建模[J].測繪與空間地理信息，2019，（03）：189-190.

[2]高鐵，李明.基于傾斜攝影的城市三維快速建模技術應用研究[J].測繪技術裝備，2020，19（ 4） ：23-27.

[3]褚杰，盛一楠.無人機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[J].測繪通報，2019（ S1） ：

[4]劉本寧.傾斜攝影測量技術在三維建模中的應用[J]. 城市勘測，2018，（1）：57.