基于航空影像的简单建筑物三维重建与可视化

【类型】学位论文

【作者】万芳琦 

【关键词】 序列影像 直线提取 直线匹配 三维重建 纹理映射

【摘要】数字摄影测量、计算机视觉、地理信息系统等多个学科的飞速发展，伴随着数字城市的兴起，城市规划、建筑景观设计、三维导航等应用对城市真三维景观的需要，为三维城市模型(3-Dimensional City Model，简称3DCM)的构建提供了深厚的理论基础与庞大的应用需求。随着影像匹配理论和算法的发展与完善，摄影测量在空三加密、影像定向、DEM及正射影像生成等方面，已经达到了相当高的自动化程度。但是，作为三维城市的主体要素，建筑物在其三维重建的自动化或半自动化方面，距离实用化程度还有很大的差距。面对数据获取方式的不断更新与改进，仍然采用效率低下、劳动强度大的人工作业方式，已无法满足数据量的更新速度以及日益增长的城市建模需求。因此，对建筑物的自动重建与可视化工作成为当前数字摄影测量与计算机视觉领域内的一个亟待解决的问题。 本文从航空影像着手，对基于影像的建筑物提取、几何模型和表面纹理的重建、三维可视化进行了系统的分析与深入的研究，提出了一种建筑物重建策略。该策略首先由序列影像密集匹配获得DSM，从而利用基于物方重建方法的优势，对DSM进行坡度分析，后根据最大坡度变化曲线的区域增长、边缘跟踪和边界矢量化等过程确定建筑物所在范围；其次，针对兴趣区域，再采取基于像方的重建方法针对影像直线特征进行研究，主要包括基于边缘点统计特性的直线提取和基于核线约束的直线匹配，从而获取构建房屋的三维空间直线；再次，对匹配获得的空间直线进行分组、分层分析，重建建筑物的几何模型；最后，考虑透视投影关系，在序列影像中搜索建筑物各表面最优纹理，纠正并裁剪纹理影像，重建真实纹理的建筑物三维场景。整体策略由Visual C++ 6.0基于OpenGL开发实现，实验结果表明该方法用于建筑物提取与重建切实可行，且实验完成的建筑物三维重建与可视化系统提供了良好的用户界面及人机交互接口，对已知模型的序列影像建筑物三维重建与可视化具有实际应用价值。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】武汉大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张永军

【读秀链接】读秀链接