基于倾斜摄影测量构建多级分辨率三维模型的设计与研究

刘程好

摘要：随着科学技术的不断发展，三维模型设计中出现了多项高新技术，无人机倾斜摄影测量就属于其中较为常用的一项技术。随着长期以来的应用实践，该项技术得到了很好的发展。利用高重叠度图像可以快速建立多级分辨率、高精度的三维模型，能够更好地反映镜头区域的真实信息。

关键词：三维模型;倾斜摄影测量;关键技术;应用

1、倾斜摄影测量概述

1.1倾斜摄影测量技术原理

倾斜摄影测量技术是近年来国际上发展起来的一项高新技术。通过这种多功能、全面的摄影、数据、图像以及对收集到的数据和图像的分析，可以同时连续记录叠加图像，同一物体可以出现在多张照片上，以便数据分析员可以分析物体结构、纹理、图像和数据。以获得更好的用户体验，为后续三维建模创造条件。

1.2倾斜摄影测量技术的特点

1.2.1真实性

倾斜摄影测量技术是对实景进行测量和信息提取，直观地展现了测量目标物的真实画面，反映了测区内的实际情况。

1.2.2精准性

该技术具有单张影像的精准测量功能，能够深度测量目标的维度信息，同时保障数据的精准性;

1.2.3低成本

降低了三维建模的成本，三维建模是倾斜摄影测量技术的一个重点内容，该技术的应用能够实现大规模成图，并能够对目标的纹理进行有效提取，在一定程度上提高了三维建模的效率，降低了三维建模的成本。

2、倾斜摄影测量技术的研究现状

倾斜摄影测量技术在国外研究的时间较长，经过多年的实践研究，技术发展相对成熟。而倾斜摄影测量技术在我国的发展时间较短，虽然起步晚，但在多项领域中进行了不同程度的研究和应用。

2.1在三维建模方面

相关专家学者近年来研究了倾斜摄影测量中三维模型的粗糙化及一体化技术。并提出了倾斜摄影测量与近景摄影测量相结合的方法，解决了山区城市地形复杂、难以建立三维模型的问题。

2.2在地形图测绘方面

近年来，倾斜摄影测量技术越来越多的应用在地形测绘工作中，研究了不同地形在三维模型上的映射。通过大量的试验及实际应用的结果验证了其可行性。在农村房地一体测量中应用倾斜摄影测量技术，主要是依靠CASS平台建立三维模型，进行矢量图转换，实现准确测量。

3、倾斜摄影测量系统的结构设计

倾斜摄影测量系统主要由进行图像采集的设备及对能够对数据进行处理的软件组成，而图像采集设备又包括无人机操作系统、航向规划软件及摄像机构成。

3.1图像采集设备

3.1.1无人机系统组成

近年来无人机的应用越来越广泛，它属于一种可搭载微型观测设备的飞行平台，利用无线电技术对无人机发送指令。一般配备单独的控制系统。然而无人机有多重类型，按照各自的用途差异，均有相应的优缺点。无人机系统主要由飞行平台、任务装置和地面控制站组成。当无人机应用于摄影测量时，只需要将无人机的飞行轨迹进行设定，此时无人机就会按照设定好的轨迹飞行，执行测量任务。

3.1.2航线规划软件介绍

近年来，在科学技术快速发展的过程中，信息软件技术也得到了很大的提高。目前，市场上的航线规划软件，无论是品牌还是种类多种多样。然而在软件的选择过程中，应当对其性能进行重点观察。对比软件的适用性及其各自的优缺点，根据不同的用途进行选择。

3.1.3摄像机分类

传统摄影测量技术中的摄像头仅能在垂直角度方向进行图像拍摄，而倾斜摄影测量技术中配置的摄像头具有侧视及角度俯视拍摄的功能。常用的倾斜摄影拍摄所使用的摄像机镜头数量各有不同，镜头数量从单镜头一直到五镜头。而且在多镜头的摄像机中，各自镜头之间可以互相转换。专用的倾斜摄影测量摄像机虽然价格较高，但是在图片储存方面方便快捷，便于数据传输和后期处理。在实际使用过程中，为了保证结果的准确性，有必要对摄像机进行检查和校准。

3.2倾斜摄影测量数据处理软件分析

倾斜摄影测量软件主要用于数据采集后的图像处理。目前较为常用的主要有EPS软件，EPS软件应用在倾斜摄影测量中，在数据格式不兼容及数据更新困难等方面有较好的应用。在数据入库及成图方面实现了软件类型的统一，它突破了采用传统摄影测量方法绘制地形图需要带上立体眼镜才能采集的局限。降低了对操作人员的要求，可以直接在三维模型上采集数据。

4、倾斜摄影测量技术在构建多级分辨率三维模型中的应用

4.1影像特征提取

提取属性是计算机视觉和图像处理中的一个概念。特别是指使用计算机从图像的同一点提取图像信息，并确定图像中的相同特征。对于提取，倾斜摄影测量技术是一个基础。通过灰度梯度分布的细节，逐步确定位置和形状。

4.2无人机影像匹配

对于无人机来说，虽然有很多应用优势，但在應用中也存在很多缺陷。由于体积小、重量轻，无人机在飞行过程中容易受到其他因素的影响，尤其是在风力条件较差时，数码相机的位置会受到风力的影响，甚至难以进行摄影测量。如果无法快速有效地解决这种情况，可能会导致重叠或角度错误。目前针对此问题的处理方式主要有：（1）影像金字塔;（2）SIFT算法;（3）BRISK算法。

4.3基于倾斜摄影测量技术的三维建模

该方式是目前最为先进的技术之一，其中融合了多种先进的技术，使得整体效果得以强化，其优势在于，在进行拍摄时能够从各个角度进行，将正射影像缺点进行了优化。应用时其能够对高度、长度以及角度进行高精度测量，也可以进行单张量测，这也是以往技术所不具备的。在应用到不同的环境中时，其也可以很好的适应，并且支持与其他技术进行结合应用，另外，其覆盖范围较大，应用成本低，具有灵活性，便于完成侧面纹理的拍摄工作。

5、结束语

综上所述，研究关于无人机倾斜摄影测量构建多级分辨率三维模型方面的内容具有十分重要的现实意义，我国已经开发了多种技术以满足发展的需要。倾斜摄影测量多级分辨率超越了真实的三维场景，更直观地显示了界面的真实环境信息。因此，系统具有很强的协同性和并行处理能力，管理信息技术的应用日益广泛，并逐渐成为城市空间数据框架的主要组成部分。倾斜摄影不仅是三维建模技术的主流，也是未来的发展方向。

参考文献

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