傾斜攝影建模技術(shù)構(gòu)建方法研究

■于洋

（遼寧省地理信息院遼寧沈陽110000）

傾斜攝影建模技術(shù)構(gòu)建方法研究

■于洋

（遼寧省地理信息院遼寧沈陽110000）

提出基于Street Factory的傾斜影像處理與三維模型快速構(gòu)建方法，并用實際的Lercia RCD-30傾斜影像數(shù)據(jù)進行試驗，對其中的控制點布設(shè)、模型精度進行研究，可為傾斜影像在三維模型快速創(chuàng)建中的大規(guī)模應用提供一定的經(jīng)驗指導與技術(shù)支持。

Street Factory傾斜影像三維模型

1 引言

傾斜攝影技術(shù)是國際測繪遙感領(lǐng)域近年發(fā)展起來的一項高新技術(shù)，它突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（一組影像），鏡頭朝向與地面成一定夾角拍攝獲取的影像稱為斜片（四組影像）。相對于正射影像，傾斜影像能讓用戶從多個角度觀察地物，更加真實的反映地物的實際情況，極大的彌補了基于正射影像應用的不足。

2 前期數(shù)據(jù)準備工作

街景工廠針對不同的相機類型，對原始數(shù)據(jù)的準備要求是不同的，對于本文的Lercia RCD-30相機，原始數(shù)據(jù)要求提供以下文件（夾）：

（1）Images文件夾：存放所有影像數(shù)據(jù)。

（2）Image.csv格式文件：記錄每張影像的外方位元素包括x、y、z、omega、phi、kappa；拍攝時間等信息，需要人工基于原始文件準備。

（3）Camera.csv格式文件：記錄相機信息的文件，包括焦距，像方、物方，照片大小參與的影響，需要人工基于原始文件準備。

3 數(shù)據(jù)導入到連接點提取

按照外方位元素數(shù)據(jù)格式設(shè)定，導入數(shù)據(jù)，進行連接點提取，傾斜影像的導入在工作流中進行，街景工廠中已經(jīng)預設(shè)了工作流，我們選擇SF-Prepare Bundle Adjustment工作流。

4 空三加密

街景工廠中，同時對傾斜相機獲取的所有視角（下視、前視、后視、左視、右視）的影像進行空中三角測量處理。由于5個視角的影像數(shù)量多，不利于粗差剔除，并且平差計算一次的時間較長。

為提高空中三角測量的效率，通過區(qū)域網(wǎng)的大小及像控點布設(shè)情況，劃分區(qū)域進行網(wǎng)空三加密。子區(qū)域網(wǎng)的所有視角影像之和一般不超過12000張，并且對于垂直航線方向重疊的區(qū)域網(wǎng)，需要至少重疊一條航線；對于航線方向重疊的區(qū)域網(wǎng)，需要至少重疊一張影像（包括該影像的所有視角）。

對子網(wǎng)進行連接點匹配、平差計算、粗差點剔除，點位調(diào)整等操作，直到連接點的像方誤差、數(shù)量、分布、重疊度達到要求。具體步驟如下：

（1）初始化空三文件Block Initialization；

（2）自動提取連接點Pick Tie Point；

（3）使用bundleview軟件實現(xiàn)連接點匹配情況，來驗證連接點的正確性。通過腳本命令進行自由網(wǎng)平差和控制點平差，平差結(jié)果應符合以下要求：

滿足xbias、ybias趨近于0，xstd<0.5,ystd<0.5,xmax<3,ymax<3.

如滿足以上所有要求，空三符合精度，空三加密完成，如果不滿足要求，可以進行反復迭代處理。

5 測區(qū)整體空三加密

所有子區(qū)域網(wǎng)完成平差計算后，將所有子網(wǎng)進行區(qū)域網(wǎng)合并，并將所有連接點進行合并。然后轉(zhuǎn)刺像控點與檢查點，進行測區(qū)的整體區(qū)域網(wǎng)平差計算。通過反復進行平差計算、點位調(diào)整等操作，直到空三加密結(jié)果滿足要求后結(jié)束，提交空三加密結(jié)果。最后輸出空三加密成果，包括優(yōu)化后的外方位元素成果與消除畸變差的影像，以供后續(xù)創(chuàng)建三維模型使用。

6 三維模型自動創(chuàng)建于紋理關(guān)聯(lián)和三維模型成果

利用優(yōu)化后的空三加密成果與畸變改正后的影像，根據(jù)工程指定的范圍與預設(shè)的title大小（本項目給350），通過設(shè)置合適的參數(shù)，街景工廠中已經(jīng)預設(shè)了工作流，我們選擇SF-After Bundle Adjustment工作流。利用街景工廠自動進行糾正影像、title分塊、影像金字塔的構(gòu)建、立體像對創(chuàng)建、點云匹配、不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)建、三角網(wǎng)優(yōu)化、三角網(wǎng)簡化、自動關(guān)聯(lián)紋理、紋理模型LOD結(jié)構(gòu)創(chuàng)建、打包數(shù)據(jù)OSGB格式模型等操作，完成三維模型成果。

7 三維模型精度

本項目飛行分辨率是0.08米，誤差精度范圍在0.06

8 結(jié)束語

傾斜攝影測量技術(shù)以大范圍、高精度、高清晰的方式全面感知復雜場景，通過高效的數(shù)據(jù)采集設(shè)備及專業(yè)的數(shù)據(jù)處理流程生成的數(shù)據(jù)成果直觀反映地物的外觀、位置、高度等屬性，為真實效果和測繪級精度提供保證。同時有效提升模型的生產(chǎn)效率，采用人工建模方式一兩年才能完成的一個中小城市建模工作，通過傾斜攝影建模方式只需要三至五個月時間即可完成，大大降低了三維模型數(shù)據(jù)采集的經(jīng)濟代價和時間代價。目前，國內(nèi)外已廣泛開展傾斜攝影測量技術(shù)的應用，傾斜攝影建模數(shù)據(jù)也逐漸成為城市空間數(shù)據(jù)框架的重要內(nèi)容。這種以“全要素、全紋理”的方式來表達空間，提供了不需要解析的語義，是物理城市的全息再現(xiàn)，傾斜攝影三維技術(shù)是當今三維建模技術(shù)的主流，也代表著未來的發(fā)展方向。隨著“數(shù)字城市”“智慧城市”的推進，傾斜影像配套自動化處理系統(tǒng)，實現(xiàn)高效、高自動化得三維模型快速構(gòu)建，具有廣闊的應用前景與無可比擬的應用優(yōu)勢。

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P2[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-275-1