傾斜攝影技術的三維場景快速搭建

李莎

摘 要：三維場景構建時，采取DOM疊加DEM的方式，三維模型成果存在一定的缺點，如不夠單體化，模型精細度不夠等。采取傾斜攝影技術，構建三維實景模型，主要是利用透視成像的原理，借助人機交互的方式，構建相應的三維單體模型，同時針對三維實景模型開展踏平等多種編輯處理方式，促進三維單體模型和三維實景編輯模型的數據結合，構建真實的三維場景模型。文章中基于傾斜攝影技術，深入分析三維場景快速搭建方案，以供參考。

關鍵詞：傾斜攝影技術；三維場景；快速搭建

1 引言

測繪地理信息行業中，三維場景是一種重要的展示方式，能夠展示出三維地形數據，同時也是城市建設成果的重要展示方式。現階段，三維場景主要有兩種方式，一種是傳統的DOM疊加DEM的三維模型構建方式，借助人工建模技術中的相關建筑、樹木、交通等各種要素，完成三維場景的構建。另外一種，以傾斜攝影技術作為基礎，借助影像自動化處理技術，實現三維場景模型的自動化和智能化。因此，在實際三維場景快速搭建的過程中，應當有效利用高新測繪技術，完善三維場景構建中的缺點，實現真三維場景的快速構建。

2 傾斜攝影技術下三維場景快速構建方法

三維場景快速搭建技術，主要是以傾斜攝影技術作為基礎，促進傾斜三維自動建模技術、傾斜三維交互式建模技術和三維實景模型編輯技術的有效結合，快速的完成三維場景的快速搭建。在模型搭建的過程中，主要有以下四個步驟。第一，傾斜影像自動化處理技術，在這個過程中，主要以街景工廠和Context Capture等技術作為基礎，開展影像空三加密、模型三角網構建優化和模型紋理自動化映射等，實現三維實景模型的自動化生成。第二，三維單體模型的精細化快速構建，在這個過程中，主要是以傾斜影像空三加密成果或者傾斜三維模型成果作為基礎，根據透視成像的原理，有效利用人機交互的方式，開展模型輪廓線的采集工作，借助相應的紋理自動化映射技術，實現模型的快速搭建。第三，編輯操作處理。在這個環節中，主要是進行傾斜三維實景模型的踏平和浮物刪懸等。第四，真三維模型場景的構建。借助三維應用平臺，開展三維實景模型的編輯，并且和三維單體模型進行疊加現實，實現真三維模型場景的構建。

3 傾斜攝影技術三維模型構建中的難點

3.1 多視影像匹配

傾斜攝影技術中，一次拍攝能夠獲取不同視角的影響，包含垂直攝影影像和側視攝影影像。側視攝影影像由于鏡頭和建筑物之間有一定的角度，影像之間存在畸變和遮擋的情況，采用傳統的空中三角測量系統很難處理好多視傾斜影像。在數字攝像測量和計算機視覺技術研究的過程中，多視影像的自動化匹配技術是重要內容。數字攝影測量對于匹配點對的精度有著很高的要求，保證影像定位位置和姿態的精確度。計算機視覺技術主要是進行影像目標的幾何和物理性質，能夠快速、準確的完成搜索。

3.2 點云自動構網

傾斜攝影技術的有效利用，有利于三維影像點云的獲取，包含了每個像素所對應的底面三維空間坐標信息，但是，缺少這些點的拓撲關系。地物特征的表現中，如何利用點云數據，實現自動構網是個難點問題。采取合適的計算方式，優化點云，實現三維構網，之后進行三角網的優化，有效的減少平坦區域的三角網的數量，能夠最大程度的還原地物的復雜結構，保證其真實性，實現影像到三維模型的轉換。

3.3 輪廓的交互采集

以傾斜攝影技術為基礎的交互式三維建模，主要是以傾斜影像空三加密成果或者傾斜影像作為基礎，開展單體化三維模型的構建。在模型的構建中，模型輪廓的采集方式和模型構建效率是重要問題。現階段，利用加密后影像孔吉那，實現影像空間位置的還原，借助影響金字塔技術和大數據影響調度技術，快速的利用傾斜影響，設計靈活的多視窗口，構建例題測圖窗口以及完善相應的建模功能，能夠為用戶提供更加高效的交互式建模環境，借助人機交互的形式，根據透視成像的原理，實現模型構建的精細化，有效提高模型構建的精度和效率。

3.4 傾斜模型編輯

傾斜三維實景模型主要是由多級不規則三角網以及相應層級的紋理構成的，兩者之間存在著一一對應的聯系。在三維模型輸出之后，需要進行模型的編輯，模型結構發生變化，模型紋理難以重新映射，使得三維模型編輯變得更加困難。現階段，主要通過兩種方式完成三維模型的編輯，一是充分利用第三方如那件，實現模型結構的編輯，通過傾斜影像的導回，開展自動化處理，完成模型的重新構建。二是模型結構的刪除和踏平等操作，此種方式有著不可逆的特點，只能夠實現模型的減少，不能夠進行模型的重塑。

4 傾斜攝影技術下三維場景快速構建的實現

在此，結合實際的生產項目，講解三維場景模型快速搭建的過程。測量區域屬于大陸性季風氣候，并且四季分明，氣溫有著明顯的月季變化。傾斜影像攝區的地勢比較平坦，并且整體上呈現出西高東低的趨勢，主要有低矮房屋、規則高層和大量的農田，新舊城區形成東西分布的格局。在測量的過程中，借助傾斜攝影技術，獲取相應的傾斜影像數據，影像的地面分辨率是0.05m，RGB真彩色模式，TIFF格式，影像整體效果良好，紋理較為清晰，顏色勻稱等。

4.1 實景模型的構建

在三維場景模型構建時，借助街景工廠，根據軟件的工作流程開展自動化的處理，主要有數據準備、空三加密、三維重建以及成果輸出等主要環節。在數據準備的過程中，通過設計書的了解，明確項目中的成果格式以及精確度，加強原始影像和資料的分析，保證數據資料滿足項目建設的需求。空三加密中，通常采用街景工廠的加密模塊，按照先子區域網，之后整體空三的原則，對于連接點較少或者誤差較大的點，采取人工編輯的方式。在實際工作中，通過控制點點位的人工控制和調整，有效降低工作誤差，滿足項目的要求。三維重建中，借助街景工廠的軟件系統，實現自動化的構建，相關人員根據測量區域的高程值范圍，設置相應的模型高程范圍。通常情況下，應當低于最低高程50m，高于最高高程150m，相對選擇可以按照角度5，距離120的參數開展設置工作。成果輸出的過程中，應當根據三維模型的要求，結合格式要求輸出數據。

4.2 單體模型的構建

本項目在三維單體模型構建的過程中，主要是借助傾斜攝影交互式建模方式，采集三維模型輪廓線，并且借助傾斜影響實現紋理自動化貼圖。在臨街商鋪以及重點建筑物的的構建中，采取人工補拍的方式，獲取專業化的照片，開展人工貼圖作業。通過這樣的技術方式，保證三維模型的精確度，使得模型更加的真實、美觀。同時結合項目對三維模型采取去大數操作，保證三維單體模型能夠在軟件中正常的顯示。

4.3 實景模型編輯

在本項目中生產三維實景模型一共799塊，和任務區相關聯的模型塊有294塊，任務區意外的模型塊有485塊。為了能夠確保三維模型的有效存儲和現實，采取去大數處理技術。按照三維模型設計書的要求，對其全部模塊進行相應的補水操作，其任務區模塊開展三維模型的踏平和刪懸浮物等操作，針對三維實景模型和三維單體模型之間的間隙，采取補面的方式。在三維實景模型的編輯中，借助街景工廠的軟件開展編輯工作，首先，對需要刪除的模型高程范圍，將其頂部結構有效刪除，使用三維模型的踏平功能，將其處理到相應的高度，為三維場景的快速搭建奠定基礎。

5 結語

綜上所述，文章中以實際的生產項目為例，提出以傾斜攝影技術為基礎，綜合利用三維自動建構技術，三維交互式建模技術和三維實景模型編輯技術等各項技術，促使其有效的融合，實現三維場景模型的快速搭建。通過此技術方案能夠克服原有模型中的缺陷，真實的還原城市各項基礎環境要素，滿足城市規劃、管理部門對于三維模型數據的需求，同時促進三維場景快速搭建技術的發展。

參考文獻：

[1] 薛爭光，王勁，彌永宏.基于傾斜攝影技術的三維場景快速搭建[J].測繪技術裝備，2018（1）.

[2] 李士偉.基于傾斜攝影測量技術快速建立城市三維模型的研究[J].工程技術：引文版， 2016（7）.