乡村景观设计中多视图影像三维重建技术的影响分析

晏卿

（陕西地建房地产开发集团有限责任公司，陕西西安 710000）

0 前言

改革开放四十多年来，我国乡村发生了翻天覆地的变化，农业科技、生产力以及农民群众的基本生活质量都获得翻倍的提高。在这样的背景下，国家提出了“乡村振兴”战略倡导，强调加快新农村的建设，构建生态宜居的新农村景象，提升广大农民群众的生活幸福感。因此，在乡村振兴战略实施中，构建美好的乡村景观是实现农村地区生态宜居的重要形式，同时也是必要的基础条件。而要想构建美好的乡村景观，还必须积极借助现代科技手段，提高乡村景观设计的水平。

1 乡村景观设计的重要性分析

乡村景观与城市景观相对而言的概念，泛指在广大乡村区域范围内的社会、经济、文化、习俗以及自然等多种现象的综合表现。在人类发展史中，乡村是随着原始农业的发展而出现的，也是人类最早的文化发源地。在农业生产的过程中，广大劳动人民与大自然之间开展了相互雕琢与改造，在这一过程中，逐渐出现了“暖暖远人村，依依墟里烟”“绿树村边合，青山郭外斜”这种宁静且美好的乡村景观风貌。在实际生活中，乡村景观主要包括乡村聚落景观、文化景观和植物景观等。具体而言，主要分为民房、房前屋后林、聚落、耕地、村头聚会地、篱笆、农用道路、田间小道、自然河流，池塘、近郊山林、杂木林以及祠堂、石碑、石墙、水井、水车、晾晒粮食的架台等。

“绿水青山”与“金山银山”，是习近平总书记在论述我国经济发展与生态环境保护之间的关系时多次提及的两个概念。因此，在建设乡村景观时，我们必须根据习近平总书记提出的“宁要绿水青山，不要金山银山”这“两山理念”作为行动指导，以促进乡村产业的升级、社会结构的优化以及生态环境的提升。而乡村景观设计工作正是根据习总书记提出的行动指导对乡村现代化发展进行的规划。因此，加强乡村景观设计，对乡村振兴战略的推进具有十分重要的意义，促进我国农业农村的现代化发展。

2 多视图影像三维重建技术分析

三维重建技术是计算机视觉研究的重要内容之一。它是从单视点图像或多视点图像重建三维信息的过程。多视图影像三维重建技术是根据融合多幅图像中的信息进行三维信息重建的过程。随着现代信息技术的快速发展和广泛应用，基于信息技术支持的计算机图形、图像处理、辅助设计等多媒体技术已经广泛深入地应用到了社会的各行各业中，且发挥着越来越重要的作用。在实际应用中，人们可以借助无人机摄像技术来要获取某一物体表面的三维信息，然后借助相应的计算机软件对多视图重叠影像进行重构定向处理，使之生成正射影像DOM 和数字高程模型DEM。其路径如图1 所示。

在早期的三维重建中，通常对摄像机进行预标定，或者根据特定的轨迹进行重建。然而，这种三维重建只能在静态形状或已知环境下进行，在应用上存在一定的局限性。随着科学技术的发展，基于计算机视觉的无人机多视图几何三维重建技术获得广泛的应用。这一技术具有如下的优势：首先，快速高效。基于无人机的多视图影像三维重建技术操作简单，在出图精度和速度方面较传统常用的航片处理软件，Photo Scan 比Easy UAV 等更具优势；其次，这一技术中应用的Photo Scan，对于倾斜摄影测量、多源影像以及多光谱影像等影像可以进行自动空三处理，同时，还能高效、快速地对与影像相关的各类数据如非常规的航线数据等进行处理，高效快速地生成真实坐标的三维模型。

图1 多视图影像三维重建技术生成路径流程

3 多视图影像三维重建技术在乡村景观设计中的应用策略

在乡村景观设计中应用多视图影像三维重建技术，设计人员应从以下几个方面着手：

3.1 做好数据采集准备工作

当前，我国虽已完善北斗导航系统，但因为我国部分农村位于偏远山区，或者是周围气象条件不是很理想，导致卫星图像的清晰度不高，而且，在场地现状方面的信息较为缺少，无法为乡村景观设计提供必要的数据信息。针对这样的乡村地区，要想应用多视图影像三维重建技术，首先必须做好准备工作。在实际操作中，设计人员应科学选取数据的采集点，并做好定位控制点。此外，应用无人机进行多图像采集工作，还必须选择光照条件较好、风力影响不大的良好天气环境，并提前进行无人机飞行报备，取得合法的飞行资格。

3.2 科学进行航线任务规划

完成数据采集的准备工作以后，设计人员还应科学进行航线任务规划工作。在实际操作中，设计人员可以根据测量工作的实际需求，合理选用Ardu Pilot、Ug CS 和Pix4Dcapture 等软件操控无人机系统，对航测工作进行飞行任务设定，并合理规划航测的高度、范围和时间。而且，设计人员还必须根据《低空数字航空摄影规范》的要求，经过细致的计算，根据计算结果科学设定本次飞行任务的旁向重叠度与航向重叠度，在最大限度上保障航片拍摄的质量，避免出现航拍漏洞或重复飞行的情况。

3.3 科学进行航片匹配处理

完成无人机航拍后，设计人员应精心筛选足够数量的航片，然后将多余的航拍影像剔除。然后打开Photo Scan 软件，选择“Add Photos”，将精心筛选保留的航片添加到Photo Scan 软件中，并运用“Align Photos”进行匹配处理。在这一环节的操作中，工作人员先将导入的航片对齐，然后以航拍的坐标和高程等作为参数，根据这些参数的相似度，运用“Align Photos”进行自动排列，而且，在排列的过程中，设计人员为了实现快速的排列，还可以不必考虑排列的精准度，以促进图像的快速匹配。

3.4 构建密集点云并生成网格

完成图像匹配后，设计人员还应运用“Align Photos”，将所有影像图片设置在同一空间参考系下，然后细致计算基于影像坐标的超高密度点云，使其能够形成设计需要的集合。在此基础上，设计人员还要精心提取相应的点云，构建出需要进行乡村景观设计区域外表的特性，形成空间分布模型图。完成密集点云的构建后，工作人员要将其生成网格及纹理，赋予该景观区域相应的地物要素等相关的纹理信息，然后进行图像贴图处理。

3.5 合理生成数字高程模型

完成贴图处理后，设计人员就可以根据上述工作所获取的数据信息，运用“Align Photos”，将其生成数字高程模型，完成三维重建工作。在这一环节的操作中，在完成高分辨率正射影像的拼接后，还应该巧妙借助GIS 软件，将生成的正射影像进行可视化与三维动态的交互，同时细致测量该景观区域的面积及距离数据，以为后续的一系列分析工作提供数据参考。而且，这样的操作还能帮助设计人员获得更加清晰、更加直观的景观设计数据，这样一来，设计人员就可以根据直观展示的数字高程模型，对该村落景观进行规划设计，或是延续场所人脉，或是保留农业体验，或是借景田园风光，为乡村景观的空间布局、空间营造、组织形态、细部景观的设计提供参考。

4 结语

综上所述，乡村景观建设是实现乡村振兴斩落中构建宜居生活重要的手段之一。为了更好地进行乡村景观的建设，还必须重视乡村景观的设计工作。本文就分析了基于无人机的多视图影像三维重建技术在乡村景观设计中的应用策略，这仅是笔者的一点个人浅见，可能还存在分析或表达不到位的情况，但希望能对我国乡村景观的设计工作提供参考，更好地利用多视图影像三维重建技术开展乡村景观设计工作，构建更加美丽的乡村景观。