融合航摄影像与地面照片三维重建技术在考古中的应用

随着摄影测量与三维建模技术的快速发展,三维数字化重建已成为当前考古研究及文物保护的重要途径。由于考古遗址通常占地面积较大而细部结构复杂精细,单一的数据采集手段很难满足建模需要。以广西桂林靖江王陵为研究对象,介绍了影像建模的原理,同时从数据采集的范围、效率入手对无人机倾斜摄影与地面拍照两种数据采集方式进行了分析,提出了航摄影像与地面照片自动融合的三维数字化重建方法。最后通过与高精度三维扫描仪获取的点云数据进行同名点精度检验,分析了获取的模型点云精度。结论表明,该三维建模方法具有全面、快速、高精度的特点,对于考古研究及文化遗产的保护具有重要的意义。     

地面三维激光扫描与近景摄影测量技术集成应用

以地面三维激光点云为基础,以无人机和手机拍摄的影像为辅助,获取了地物全方位的三维空间信息.利用三维建模软件,集成地面三维激光扫描和近景摄影测量技术,对场景进行实景模型重建.实验结果表明,这2种技术的集成提高了实景模型的几何精度和纹理效果,并且这2种技术集成的应用能满足场景的高精度实景还原需求.     

基于无人机影像的泥石流流域精细化地形建模方法

针对高原山区地形复杂、精细化地形建模效率低等问题,引入无人机低空遥感技术,通过分析无人机摄影测量基本原理,建立了一套适用于高原山区泥石流流域精细化地形建模的方法与技术体系,包括高分辨率影像获取、影像质量控制、影像增强与掩膜处理、空中三角测量、高精度数字高程模型(DEM)和数字正射影像(DOM)的构建等。应用该方法对云南省小江流域蒋家沟泥石流流域进行地形建模与验证分析,结果表明,获取的0.14 m空间分辨率无人机影像,经过数字摄影测量处理,可以生成0.547 m精度的DOM,0.684 m精度的点云数据以及数字三维模型,可为泥石流灾害的定量评估与风险防控提供精细化地形数据支持和技术保障。     

多源数据融合的城市三维实景建模

随着数字城市以及智慧城市的提出，城市模拟从二维发展到三维，对城市三维实景建模的要求越来越高。由于城市地物密度高、变化快，传统的手工三维建模方法效率低，无法适应快速发展变化的城市环境，因此，往往采用无人机倾斜摄影技术进行快速三维建模，但无人机倾斜摄影方法无法解决城市地物遮挡、树冠遮挡、屋檐遮挡、玻璃透光等问题，造成三维模型局部纹理扭曲、地物拉花、地物空洞等缺陷，在模型精度、质量、应用方面存在诸多问题。为了解决上述问题，以中国科学院大学为研究区，运用无人机倾斜摄影技术与地面激光雷达技术进行融合建模。在实验过程中，外业采用“规则航线自动拍摄为主，兴趣区手动拍摄为辅”的无人机影像获取策略；内业则利用“手动粗配准，ICP算法精配准”的方法将地面雷达点云统一到无人机影像坐标系统中。实验结果表明，多源数据融合的方法既能够保证三维建模的效率，又能够修正无人机单独建模模型的地物扭曲、空洞等问题，提高模型的精度，优化城市三维模型。     

基于无人机影像序列的城市精细化三维模型精度评估

为满足数字城市对精细化实景三维模型日益显著的需求,解决传统方法建模效率低的问题,提出一种基于无人机影像序列的城市精细化三维模型构建方法,通过现场25架次的航拍试验,构建了20个300 m×300 m测区范围的精细化模型和1个图书馆建筑精细化模型;利用检查点评估了全部精细化模型的精度,重点讨论了5种航拍高度和4种控制点选取方案对精细化模型精度的影响.分析结果表明:随着航拍高度降低、控制点数量增加,构建的精细化模型误差减小、精度得到提高;测区范围精细化三维模型最高精度达到平面±3.4cm、高程±3.1 cm,图书馆单体建筑精细化模型精度达到平面±3.4 cm、高程±1.5 cm;基于无人机序列影像的三维模型构建方法能够满足城市实景模型构建的精度要求,具有重要工程实用价值.     

基于三维激光扫描与无人机倾斜摄影技术对异形建筑三维建模的融合应用

利用三维激光扫描技术以及倾斜摄影测量技术进行实景三维建模是常用的技术手段,通过2种手段获取的点云数据对空间方面的展示效果及精度存在差异,尤其在测量目标是结构复杂、材质特殊的异形建筑物时,2种技术所获取的点云数据各有优劣势,保留2种点云数据表现较好的部分,再通过多个空间同名公共点进行转换、匹配,将2种点云数据融合.以较具代表性的异形建筑物——厦门"鸟巢"建筑为例,分别利用三维激光扫描技术以及无人机倾斜摄影测量技术对其进行数据采集以及内业处理,并对2种技术的优缺性及融合后生成的三维模型精度进行分析、探讨,为应对复杂测量环境下对目标建筑物进行实景三维建模提供一种新的思路.     

面向单体异形建筑的无人机单相机实景三维建模

针对单体异形建筑的实景三维建模问题,提出一种无人机单相机建模方法,选用小型旋翼无人机和单相机作为航摄装备,建立环绕式的无人机航路,实现对单体建筑自动化的多高度、多角度三维立体观测.使用新方法和广泛使用的无人机倾斜摄影建模方法分别对同一单体异形建筑进行影像数据采集,并对数据进行处理生成实景三维模型.结果表明,新方法相对于无人机倾斜摄影建模方法,在保证建模精度不降低的前提下提升了建模效率和建模质量.     

山岭隧道地上地下一体化三维建模方法

针对山岭隧道地上地下一体化三维建模效率低、数据融合难度大的问题,提出一套基于BIM+GIS+倾斜摄影技术的建模方法。以武汉市黄龙山隧道为例,首先,按用途和施工工序对山岭隧道构件进行分类,利用Revit和Dynamo软件,采用参数化建模+自适应拼接的方法构建隧道三维结构模型;其次,通过无人机采用倾斜摄影技术获取地表影像,构建三维实景模型;通过影像匹配和滤波技术处理点云数据,生成数字高程模型(DEM),并结合钻孔数据,采用插值法和约束分区的方法构建三维地质模型;最后,基于MapGIS实现隧道结构模型、地表三维实景模型、三维地质模型的集成。该方法可以优化模型管理方式,减少数据信息的丢失,实现隧道工程信息的集成与共享。     

影像建模技术在轮胎花纹逆向建模中的应用

针对三维激光扫描建立轮胎花纹模型的方法存在设备成本高、外业任务量大、操作过程复杂等问题,提出了基于轮胎影像的全自动三维建模方法。通过对三维模型绝对定向,利用数码相机采集影像数据,导入Recap软件进行处理和后期模型修整逆向建立高精度轮胎花纹三维模型。利用最小二乘平面拟合法确定标识点中心坐标,计算标识点之间的距离,通过对比光栅扫描仪扫描的点云模型与本研究方法建立的三维模型特征点之间的距离,评估本方法的建模精度。结果表明,利用影像建模技术能快速重建轮胎花纹模型,且相对于光栅扫描仪建立的三维模型,该建模精度达到1.108mm,符合轮胎花纹的建模需求,且模型表面纹理更加真实。基于一定的操作准则,通过数码相机拍摄的影像资料能较好的完成轮胎花纹三维建模工作。     

匀化处理的无人机影像实景三维模型增强方法

针对无人机影像色差较大导致三维建模效果不理想的问题,选用小型多旋翼单镜头无人机作为航拍装备,采用直方图均衡化和灰度拉伸,对影像进行色调匀化处理,分别以原始影像和经色调匀化处理后的影像为数据源,构建实景三维模型并进行模型质量对比分析.结果表明,影像经匀色处理后,其三维模型色调更均匀,过渡更缓和,纹理细节显著,模型完整性更好.     

用于面部虚拟整形的三维人脸重建系统设计

为解决面部整形手术成功率低的问题,设计了用于面部虚拟整形的三维面部重建系统。该系统首先利用高精度深度相机采集人脸多角度深度图像,将每幅深度图像分别转换为对应点云模型并进行去噪预处理。接着,将正面点云和侧面点云进行粗匹配实现点云拼接,并提出一种改进的精配准算法进行精配准,得到目标人脸三维点云模型。对点云模型网格化处理后,提出一种基于半边结构的细分算法来提高重建模形精度,最后完成贴图即可构建人脸模型。为了验证所设计系统的重建精度,设计了对比实验。结果表明:系统重构人脸与其他重建系统相比,提高了人脸精度,且与真实人脸间差距小于2 mm,可以将其应用于面部虚拟整形,从而对专业医师提供术前指导,提高手术成功率。     

基于三维激光扫描的桥梁转体过程 监测方法研究

转体施工是桥梁工程中一种重要的施工方式，尤其对于铁路沿线等跨障碍桥梁，但以传统监测作为基础数据的方法存在精度低、测点不全面的问题。以某转体桥梁为项目依托，采用高精度相位式三维激光扫描技术，快速获取转体桥底部的丰富点云数据并采用曲面重构算法生成三维精确曲面，通过与转体目标高程偏差对比分析完成每个关键转体阶段整体质量评估；以及自动化提取桥底中线以及两侧边线的三条重要线形，并绘制该三条线形与转体目标高程偏差包络图，对桥梁高程允许偏差超过±20mm时采取降低或抬高超限端的必要措施，从而保障全施工过程的规范与安全。实验结果表明，利用激光点云作为桥梁转体全过程监测数据支撑，不仅提高了桥梁监测的前期基础数据的精度，而且能显示转体期间与转体目标位置偏差的三维直观分布情况，对于转体桥梁尤其是高难度、大跨度转体施工具有重要意义。     

无人机倾斜摄影测量构建悬索桥三维模型与病害检测——以邵阳市桂花大桥为例

为解决大型桥梁病害检测工作存在检测难度大、效率低的问题。以邵阳市桂花悬索大桥为实验对象，利用无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)搭载单镜头相机，按照“井字飞行”和“环绕飞行”两种航线飞行模式进行倾斜摄影测量构建悬索桥三维实景模型。利用三维模型测绘软件EPS测量悬索桥特征点几何要素，进行悬索桥构件几何参数和病害的检测。实验结果表明：利用无人机倾斜摄影测量构建的三维实景模型纹理清晰，外观效果较好，还原了桥梁的真实形态。利用全站仪实测数据进行精度验证，“井字飞行”和“环绕飞行”两种模式构建的三维模型均具有较高的几何精度。“环绕飞行”模式相对于“井字飞行”模式在作业效率、影像数据量等方面具有明显优势。基于无人机倾斜摄影测量构建的桥梁三维实景模型能发现和定位显著的病害，可为其他工程应用提供借鉴和参考。     

基于三维激光扫描技术的建筑物三维建模方法

以拓普康GLS1500扫描仪作为实验设备,从数据采集、点云处理、三维模型建立和纹理映射等方面探讨了利用三维激光扫描技术进行建筑物三维建模的方法。     

基于三维激光扫描技术的城市三维建模方法

本文以拓普康GLS1500扫描仪作为实验设备,以建筑物建模为例,从数据采集、点云处理、三维模型建立和纹理映射等方面探讨了利用三维激光扫描技术进行城市三维建模的方法。     

采用激光扫描的古田会议会址三维几何造型建模

将三维扫描的建模方式与传统的几何造型的建模方式相结合,提出基于激光扫描的三维几何造型建模方案.重点解决地面激光扫描仪(TLS)获取三维点云时站点布设与数据处理、几何造型中点、线、面、体的提取与三维建模,以及纹理数据处理等问题,实现目标建筑的真实感三维建模.以福建省上杭县古田会议会址为例,建立精细的三维模型.结果表明:该方案能够实现典型中式建筑风格的文化遗址数字化建模.     

使用Sketch Up结合车载扫描和航空影像数据进行建筑物三维建模——以纽约布法罗为例

使用车载扫描或航空影像数据进行三维建模,有自己的优点和缺点.车载扫描数据精度高,但由于设备是立面扫描,扫描得到的建筑物往往只有一个侧面,因此建筑物的信息不完整,它也经常遇到失锁的问题,从而大大影响数据的精度.在同一时间得到的航空影像数据的空间分辨率和精度低,并且缺乏仰角信息,然而它的图像特征连续并且包含光谱信息.通过将车载扫描数据和航空影像数据的结合,我们可以提高数据的精度.本文利用车载扫描获取的布法罗一个街区的激光点云数据,结合相应的航空影像数据,首先对点云和影像数据进行预处理,将数据进行定位配准;然后使用Sketch Up对街区进行三维建模;最后将该模型上传到Google Earth的3D模型库,来检测该模型的精度.