多基线-数字近景摄影测量
关于近景摄影测量及三维建模探究
关于近景摄影测量及三维建模探究 发表时间：2016-11-08T15:59:03.283Z 来源：《基层建设》2015年11期作者：辛晓岗 [导读] 摘要：近景摄影测量是通过摄影和随后的图像处理和摄影测量处理以获取被摄目标形状、大小和运动状态的一门技术。近景摄影测量是摄影测量的一个重要分支，主要研究近景物体的三维构建，地形测量等。 青海省第一测绘院青海西宁 810001 摘要：近景摄影测量是通过摄影和随后的图像处理和摄影测量处理以获取被摄目标形状、大小和运动状态的一门技术。近景摄影测量是摄影测量的一个重要分支，主要研究近景物体的三维构建，地形测量等。三维模型已成为对象表达的一种新的数据媒介，三维建模技术能对现实世界中的对象逼真建模和模拟再现。本文主要对近景摄影测量和三维建模进行了详细的介绍和论述，仅供参考和借鉴。 关键词：近景摄影测量；三维建模；方法；对比 前言 随着科学技术的发展和社会文明的进步，对三维测量的技术要求越来越严格，目前三维测量技术在航空、航天、城市规划，地质建模，自然灾害等领域都有着广泛的应用。数字摄影测量是一种基于全数字的测量方法，不仅测量的原始资料和记录的中间数据是数字形式，而且摄影的地图，模型，影像图，数据库以及地理信息系统等等都是数据形式的。随着数字采集技术的不断发展以及数字化概念的不断深化，人们已不再满足于传统二维手段描述的三维信息，目前三维模型已成为继图像、声音和视频之后的第四种多媒体数据类型，物体的表现形式也逐渐从二维表示向三维自动化建模的方向过渡。 1、近景摄影测量概述 近景摄影测量是指利用对物距不大于300米的目标物摄取的立体像对进行的摄影测量。 近景摄影测量综合了数字图像处理、计算机技术、模式识别、影像匹配等多学科的理论和方法；是基于摄影测量与数字影像处理的基本原理；是用数学方式将所摄影对象的几何与物理信息提取出来的摄影测量学。 随着摄影测量经过模拟摄影测量、解析摄影测量的发展，数字化摄影测量已比较成熟。而数字化近摄影测量作为它的一个应用领域，在许多方面具有优越性，据世界各国的应用情况表明，现几乎找不到未使用近景摄影测量技术的行业。所以，对近景摄影测量技术进行理论和应用研究是必要的，对提高工作效率和促进国民经济发展具有实际意义及使用价值。 2、三维建模方法 2.1 基于AutoCAD的人机交互式建模 对于几何形体相对规则的建筑，常规使用免棱镜电子全站仪对建筑物构件的三维特征点进行散点式数据采集。采集数据同时采用“四位编码法”对特征点编码，并按建筑构件分类分层存储。绘图时根据特征点编码结合测绘顺序在CAD中编写LISP程序对建筑物实现自动展点和自动连线生成线框图。 2.2 基于扫描点云的建模 对于不规则物体，全站仪则显得无能为力了。三维激光扫描技术克服了传统数据采集方式的不足，应运而生的模型自动化重建技术愈来愈受到重视。目前基于扫描点云的建模一般流程可概括为点云的获取、表面重建、点云的处理与建模三个阶段。以某建筑为例具体实验步骤如下： ①点云数据获取。实验采用Leica C10对某楼进行扫描测量，根据该楼的轮廓特征和实际扫描范围等影响因子。 ②点云数据预处理。为了给建模阶段提供较理想的点云数据，需对原始点云数据进行点云拼接、去噪、采样等预处理。点云数据预处理既可通过算法实现，也可以通过扫描仪配套软件完成。这一步操作十分重要，是决定后续数据质量好坏和执行效率的关键。 ③点云数据建模。目前，对建筑物点云数据模型重建的研究多数从两个方面展开：一方面提取建筑物的边界特征，以特征为约束构建三维实体模型；另一方面是直接对点云数据网格化，建立拓扑关系，进行表面重建和优化。本实验采用点云数据分割、曲面拟合以及交互组合的方法来实现建筑物对象的三维建模。建模步骤大致可分类以下三大步： 首先是海量散乱点云数据分割，点云分割是为下阶段精细建模做准备。根据空间点的邻域关系估算点与点间的拓扑关系，将建筑模型分割为平整墙面、屋顶和附件几大区域。其次是分割部分精细建模，自动识别提取点云数据特征，并以此特征为约束迭代拟合模型，在此基础上构建三角网格。其次是模型拼接，根据模型间的特征及法矢拼接相邻模型，对拼接后的两模型公共区域部分的三角网进行裁剪、检查以及模型修补和优化。 2.3 基于近景摄影测量的建模 实验摄影采用的是非量测型相机，以某大学建筑正门为例，根据近景摄影测量原理构建三维模型的流程步骤如下： ①影像采集。以多摄站正直环绕摄影方式用普通相机对大礼堂进行摄影，共布设8个摄站。 ②坐标解算。考虑到非量测数码相机的内、外方位元素的初始近似值未知以及像点、摄影中心、相应地物点间的不共线，需使用加入像点坐标改正数的直接线性变换解法，建立像点坐标与相应物点空间坐标之间的线性关系。 ③绘制实体。在相片上采集一定密度的特征点并解算该特征点的三维坐标，反向投影到三维空间后借助三维绘图软件展绘建筑上的特征点，增补遗漏点，并利用计算机视觉技术构建一个线框和几何实体模型。 3、三维建模方法对比分析 基于人机交互的建模、基于扫描点云和基于摄影测量的建模这三种建模方法都是基于测量的建模方式，都需要以外业采集的三维坐标数据为基础进行建模。 基于人机交互的建模方法应用时间较长，技术路线较成熟，国内外研发的许多控制集成建模软件都可以利用基本的几何元素构建复杂的几何场景。这种建模方法灵活，能逼真再现对象的几何结构和表面纹理信息，适合用于对建模效果和细节要求较高的对象。但对于诸如小区、城市这样的大规模场景，如果每个模型都进行精细建模，不仅工作量大、费时费力，而且庞大的数据量也要求计算机硬件具备配套的处理能力，这也成为日后模型调用、管理的一大瓶颈。 基于点云的三维建模方法适用于不规则对象的三维建模，三维激光扫描技术克服了传统数据采集方式的不足，提高了数据采集的精度和效率，获得的点云数据信息量大，包含三维空间信息、颜色属性和反射强度信息，通过一定的算法对点云数据进行处理即可快速构建被
倾斜摄影测量在三维建模中的应用
毕业设计 题目：倾斜摄影测量在三维建模中的应用学院：测绘工程学院 专业：测绘工程 姓名：原一哲 学号： 061410150 指导老师：李军杰 完成时间：2014年5月25日
摘要 机载倾斜摄影测量系统是对常规摄影测量系统的改进和发展，它能够获取常规摄影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息，在数字城市构建中具有重要的意义。本文应用机载倾斜摄影数据进行了三维建模和单斜片测量的应用研究与实验，初步实验表明：倾斜摄影数据应用三维建模单斜片测量是可行的并且具有较好的应用前景。 关键词：倾斜摄影测量，三维建模，单斜片测量
Abstract Airborne oblique photogrammetric system is the improvement of the traditional photogrammetric system ,which can get the facade texture and geometry information that cannot be obtained by conventional photography ,and it is of great significance in the construction of digital city .In this paper,the airborne oblique photogrammetry data were used for three dimensional modeling and single-oblique photo measure.Preliminary experiments showed the good application prospects. Key words:oblique photogrammetry ;three dimensional modeling;single-oblique photo measure.
数字近景摄影测量测图应用探讨
数字近景摄影测量测图应用探讨 摘要：国家社会经济的不断进步与发展，极大地促进了数字近景摄影测量测图 技术的飞跃，研究其相关课题对于提升测图的整体效果具有极为关键的意义。本 文首先介绍了数字图像处理，分析了数字近景摄影测量关键技术，并研究了数字 近景摄影测量技术的应用，望对相关工作的开展有所裨益。 关键词：数字近景摄影；测量；测图；应用 1前言 随着数字近景摄影测量测图应用条件的不断变化，对其技术方法提出了新的要求，因此 有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践。基于此， 本文从概述相关内容着手本课题的研究。 2数字图像处理 图像处理技术作为一项基础技术在各种领域都有着应用。图像是三维景物的二维投影， 三维景物的很多信息并不能在二维图像上体现出来。摄影测量双像测量是图像三维信息提取 的基础技术，通过影像匹配代替传统人工观测，将原始相片的灰度转变为电子、光学、数字 等不同形式信号。影像相关是通过不同信号之间的关联函数评价相似性。取出特定点中心小 区域影像信号，之后在另一个影像区域中区域对应区域影像信号，求得相关函数，以影像新 红分布相似区域作为同名区域。这是自动化立体测量的基本原理。 2.1数字相关 数字图像处理使用了数字相关技术，利用计算机进行数字影像数值计算，进行影像的匹配。数字相关算法除了相关函数，还有协方差函数、差绝对值和、相关精度等方法，数字相 关通常都是二维搜索过程，通过核线相关原理的引入，能够进一步简化为一维搜索。 2.2二维相关 二维相关首先在影像上确定一个待定点作为目标点，之后以目标点选择一定像素数的灰 度阵列，作为目标区域，同时在另一个影像上搜索同名点，估算同名点可能存在的范围，建 立同样大小的灰度阵列进行搜索，计算和目标区域的相似度。 2.3一维相关 核线影响上进行一维搜索，理论来说，目标窗和搜索窗均可视作一维窗口，但是两个影 像窗口相似性通常都是统计量，为了提高结果可靠性，需要尽量丰富的样本，所以目标窗口 像素不能过少，而且目标区域过长会造成灰度信号中心和集合中心之间不重合，相关函数高 峰值和最高信号值一致，影像几何变形影响下会出现很大误差。因此目标区和二维相同时搜 索工作从一个方向进行即可。 3数字近景摄影测量关键技术研究分析 1）现代化数字图像的直接获取与处理。分析传统的图像获取，即电子管摄像机，根据功 能划分，主要包括量测像机、半量测像机、非量测像机，对于量测像机，其主要目的是精密 测量物体的位置、尺寸、运动轨迹，其具有机械结构稳定、镜头光学畸变小、长焦距和相片 尺寸大的特点，但是，随着现代工业的发展，固体式数字摄像机已不断涌现在市场中，即数 字像机，数字像机在各个领域中得到广泛应用，尤其是广播电视，其主要有CCD图像传感器、摄影镜头及相关电子电路等附件构成，根据性能的不同，数字像机分为标准视频摄像机和数 码相机，其主要通过定向反光标志和标志中心的亚像素精确定位的亚像素边缘检测、子像素 精度中心定位来实现物体测量，对于定向反光标志中的RRT标志的“准二值摄影”，可以采用 梯度幅值法来提高图像测量的精度，亚像素精度边缘定位后，采用椭圆最小二乘拟合的方法 来获取反光标志中心，最后确定像素的精度。 2）数字像机的试验场法标定技术、自标定技术。试验场法标定是指对已控制点摄影的单 片相机空间后交会进行求解，其具有计算简单、摄影几何图形要求低、内外参数相关性影响 小的特点，例如某实验采用了28mm/2.8D、视场角为60°*46°的尼康D2H数码相机，在拍摄 过程中，由于相机焦距是固定的，并且设置的摄影距离为3.2m，分别在不同摄影位置对事物 进行顺时针拍摄和逆时针拍摄，为了验证不同参数对标定结果的影响，分别选择不同的畸变
基于航空摄影测量三维建模作业指导手册
基于航空摄影测量的三维建模作业指导手册 武汉适普软件有限公司
前言 随着社会的进步，城市发展的需求，三维城市建模数据直接给城市规划、城市防恐系统、地质灾害、城市商业管理、数字城市等提供了基础三维数据，三维城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息。 利用适普公司特有的三维建模制作方案和甲方所提出需求，综合制定出三维生产方案，提供给客户满意的成果。就以上问题规化思路提出多种解决办法供客户参考。
目录 一、引用标准 (2) 二、通用配置 (2) (一)软件准备 (2) (二)硬件环境及数据准备 (2) (三)比例尺设置 (3) (四)数据准备 (4) (五)作业区的划分 (4) (六)V IRTUO Z O IGS快捷键设置 (4) 三、工作流程 (6) (一)数据采集前准备 (6) (二)恢复测区、设置测区及模型参数 (7) 四、基于立体采集特征线生成高精度 DEM (12) (一)DEM格网设置 (12) (二)矢量数据分层要求 (13) (三)特征线采集要求 (13) (四)特征线接边检查 (13) (五)DEM生成 (14) (六)DEM拼接、裁切 (16) 五、建筑模型立体采集 (17) (一)建筑物表现标准 (17) (二)建筑物采集要求 (18) (三)采集案例 (19) 六、使用DIBUD自动建模软件 (22) 七、常见问题及解决方法 (25)
一、 引用标准 ?《基础地理信息要素分类与代码》GB/T13923 ?《地球空间数据交换格式》GB/T17798 ?《数字测绘成果质量检查与验收》GB/T18316 ?《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314 ?《国家基本比例尺地图图式第1部分：1:500 1:1000 1:2000地形图图式》 GB/T20257.1 ?《基础地理信息要素数据字典第1部分：1:500 1:1000 1:2000基础地理信息 要素数据字典》GB/T20258.1 ?《基础地理信息数字产品数据文件命名规则》CH/T1005 ?《基础地理信息数字产品元数据》CH/T1007 ?《基础地理信息数字成果1:500 1:1000 1:2000数字高程模型》CH/T9008.2 ?《低空数字航空摄影测量外业规范》CH/Z3004 ?《低空数字航空摄影规范》CH/Z3005 ?《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影规范》GB/T6962—2005 ?《1:5000 1:10000 1:25000 1:50000 1:100000地形图航空摄影规范》GB/T 15661—2008 二、 通用配置 (一)软件准备 VirtuoZo全数字摄影测量系统；DiBud建筑物三维建模系统 (二)硬件环境及数据准备 标准航测内业硬件设备，其中以NVIDIA Quadro 4000显卡为例，显卡驱动安装后，进入NVIDIA控制面板，参考如下显示参数。
摄影测量学-经典试题
一、名词解释 1、像片比例尺：像片上的线段l与地面上相应线段的水平距L之比。 2、绝对航高：摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。 3、相对航高：摄影物镜相对于某一基准面的高度 4、像点位移：一个地面点在地面水平的水平像片上的构象与地面有起伏时或倾斜像片上构象的点位不同，这种点位的差异称为像点位移 5、摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点的空间距离 6、航向重叠：同一航带内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠 7、旁向重叠：两相邻航带像片之间也需要有一定的影像重叠，这种影像重叠称为旁向重叠 8、像片倾角：摄影瞬间摄影机物镜主光轴偏离铅垂线的夹角 9、像片的方位元素：确定摄影瞬间摄影物镜（摄影中心）与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数，即确定这三者之间相关位置的参数。 10、像片的内方位元素：确定摄像机的镜头中心相对于影像位置关系的参数 11、像片的外方位元素：确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数 12、相对定向元素：确定像对中两像片之间相对位置所需的元素 13、绝对定向元素：确定单张像片或立体模型在地面坐标系中方位和大小所需的元素 14、单像空间后方交会：利用影像覆盖范围内一定数量的控制点空间坐标与影像坐标，根据共线条件方程，反求该影响的外方位元素，这种方法称为单幅影像的空间后方交会 15、空间前方交会：由立体相对左右两影像的内、外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该点的物方空间坐标（某一暂定三维坐标系统里的坐标或地面量测坐标系坐标），称为立体像对的空间前方交会 16、双像解析摄影测量：按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标的方法，称为双像解析摄影测量。 17、空中三角测量：利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法18、POS：机载定位定向系统POS是基于全球定位系统GPS和惯性测量装置IMU的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可用于在无地面控制或仅有少量地面控制点情况下的航空遥感对地定位和影像获取。 19、影像的灰度：规则格网排列的离散阵列 20、数字影像的重采样：当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数个（x,y）的数值时就需要进行内插，此时称为重采样 21、影像匹配：影像匹配即通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。 22、核线相关：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关 23、像片纠正：通过投影转换，将倾斜像片变换成规定比例尺水平像片的作业
摄影测量学汇总
<<摄影测量学复习提纲>> 1.摄影测量学的定义:是对研究的物体进行摄影，量测和解译所获得的影像 获取被摄物体的几何信息和物理信息的一门科学和技术。 内容：获取被摄物体的影像，研究影像的处理理论、技术、和设备，以及将所处理和量测得到的结果以图解或数字的形式输出技术和设备。 2.主要特点：在像片上进行量测和解译，主要工作在室内进行，无需接触物 体本身，因而很少受自然和地理等条件的限制;所摄影像是客观物体或目标的真实反映，信息丰富直观，人们可以从中获得所研究物体的大量几何信息； 可以拍摄动态体的瞬间影像，完成常规方法难以实现的的测量工作；适用于大范围地形测绘，成图快，效率高；产品形式多样。 3.摄影测量学的分类: 按摄影时摄影机所处位置不同：航天摄影测量（遥感技术）、航空摄影测量（主要方式）、地面摄影测量、近景摄影测量、显微摄影测量。 按应用领域划分：地形摄影测量、非地形摄影测量。 按处理的技术手段分：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量。 4.摄影测量学发展的三个阶段:模拟摄影测量,解析摄影测量,数字摄影测 量 5.摄影原理：小孔成像原理 6.成像公式：物方主平面Q到物点A的距离D，称为物距；像方主平面Q’到 像点a的距离d，称为像距。物镜的焦距为F。由光学成像公式可知： 构像公式的另一种形式： 7.物镜的光圈：实际使用的物镜都不是理想的，通过物镜边缘部分的投射光 线都会引起较大的影像模糊和变形。为限制物镜边缘部分的使用，并控制和调节进入物镜的光量，通常在物镜筒中间设置一个光圈。光圈是衡量镜头能通过光线多少的重要参数，一方面可调节物镜使用面积的大小，另一方面了调节进入物镜的光亮。镜头具有汇聚光线的能力，它里面有一个用以控制镜头有效通光口径的装置，称为光圈。 8.快门：快门起遮盖投射光线经物镜进入镜箱体内的作用，是控制曝光时间的
数字近景摄影测量技术在文物保护以及工业摄影测量中的应用
数字近景摄影测量技术在文物保护以及工业摄影测量中的应用 学院：测绘工程 班级： 姓名： 学号： 日期：年4月30日
摘要 对珍贵文物进行数字化处理，建成基于网络的数字化博物馆系统，可以较好地解决丰富的展品与有限的展览空间、时间的矛盾，进一步开拓博物馆藏品保护、研究和展示的新领域，还可以实现博物馆管理观念和管理手段的现代化。更重要的是精确的文物数字模型记录了文物原始的真实三维信息和纹理信息，为文物修缮和恢复提供了重要的数据和模型支持。 ABSTR AC T Valuable cultural relics are digitized , built ne t work base d digital museum system , what can better solve the problem what is the space and time about the exhibits , and further explore the museum protection, research and di splay a new field , also can realize the museum manage ment ideas and modern management tools . More import ant is the precise relics digital model recorded relics pri mitive true 3D information and texture information , for the resto ration of cultural relics and recovery and provide important data model support . 目录
近景摄影测量复习提纲及答案
近景定义：通过摄影手段以确定（地形以外）目标的外形和运动准柜台的科学手段。 优点：1.它是一种瞬间获取被测物体大量物理信息和几何信息的测量手段。2.它是一种非接触性量测手段，不伤及测量目标，不干扰被测物自然状态，可在恶劣条件下作业。3.它是一种适合于动态物体外形和运动状态测定的手段，是一种适用于微观世界和较远目标的测量手段。4.它是一种基于严谨的理论和现代的硬软件，可提供相当高的精度与可靠性的测量手段。 5.它是一种基于数字信息和数字影像技术以及自控技术手段。 6.可提供基于三维空间坐标的各种产品。 缺点：1.技术含量高，需要昂贵的硬件设备投入和较高素质的技术人员，设备的不足以及技术含量的欠缺均会导致不良的测量结果。2.对所有测量对象不一个定是最佳选择。 主要用途：1.古建筑与古文物摄影测量。2.生物医学摄影测量。3.工业摄影测量。 发展状况：在国际上已有五六十年历史，在进京摄影测量与机器视觉委员令的组织下，每两年召开一次国际性的学术讨论会。近景摄影测量，在国内近十余年有较大发展。中国测绘学会摄影测量与遥感委员会负责协调学术交流工作。 内外方位元素的选择：1.内方位元素：恢复（摄影时）光束形状的要素。若有四个框标像在像片P上它们构成一个框标坐标系，像主点在此框标坐标系内的坐标（X0,Y0）以及主距f，即为像片P的内方位元素。 外外方位元素的选择：确定光束在给定物方空间坐标系中的位置与朝向要素。三个直线元素，即坐标值XYZ，用以形容各光束定点（摄影中心）S在物方空间坐标系中的位置。三个角元素，用以形容光束在物方空间坐标系中的朝向。 摄影机的分类：量测摄影机、格网量测摄影机、半量测摄影机、非量测摄影机。 各类摄影机的性能与技术指标：量测摄影机：机械结构稳定，光学性能好； 格网量测摄影机：配有标准网格以改正底片变形，并具备量测摄影机功能； 半量测摄影机：不具备量测摄影机众多功能但配有改正底片变形的格网； 非量测摄影机：内方为元素不能记录，光学畸变颇大，未采取减少或改正底片变形的措施并且不具备记载外部定向参数的功能。 何谓一步像机：一步相机又称一次成像照相机。利用此类相机，在启动快门一分钟后，即可获得照片。感光材料自身，集感光片、电源以及显影定影药浆于一体构成。 非量测用像机有哪些优点和特性：1、社会拥有量大，包括它的通用性与普及性；2、使用方法灵活，包括调焦范围大，可手持摄影，可对任意方向摄影；3、价格相对低廉；4、适合某种专业的特殊要求，如连续摄影、高速摄影、同步摄影、跟踪摄影、显微摄影、有线或无线遥控摄影、全景摄影和水下摄影。 立体摄影机：在已知长度的摄影基线两端，配有两台主光轴平行且与基线垂直的量测摄影机的设备，称之为立体量测摄影机。 CCD的概念、原理和形式：电荷耦合器件CCD是20世纪70年代发展起来的半导体器件。原理：CCD是在N型或P型硅衬底上，生长一层很薄的（约10nm）二氧化硅绝缘层，再在此氧化层上，按一定序列，淀积多个相隔很近的金属电极而生成的。通过光注入方式或电注入方式，将代表输入信号的电荷，引入金属电极下的表面势阱后，通过附加在金属电极上的控制信号，使电荷做存储及转移动作，最后在输出端收集输出信号。 形式：线阵CCD图像传感器、面阵CCD图像传感器、CCD摄影机、固态摄像机 彩色电视机的制式有哪几种：NTSC制式、PAL制式、SECAM制式、EIA制式 夜视器的作用和适应范围：作用：对照度很低的对象进行观察、监视以至测量。 适用范围：应用于黑暗条件下的隐蔽性监视，如野生动物观察、工厂、仓库、海关、边防的巡视、公安与法院的取证以及银行、公司的保安等方面。
无人机倾斜摄影测量三维建模及应用
无人机倾斜摄影测量三维建模及应用 摘要：经济的发展，人们生活水平的提高，促进城镇化进程的加快。无人机倾斜摄影测量作为一项高端的、新型的测绘技术，其在城市化建设中发挥着重要的作用，即通过无人机倾斜摄影测量技术的应用，可以快速建立城市三维模型，为后续工程规划和建设提供有力指导。本文就无人机倾斜摄影测量三维建模及应用展开探讨。 关键词：无人机；倾斜摄影；三维建模 引言 现阶段，无人机倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域中一种新兴技术，根据倾斜摄影技术获得的测量信息建立相应的三维模型，能够更加直观地展现地物、地貌。 1无人机倾斜摄影测量原理 倾斜摄影是在相机主光轴与铅垂线具有一定倾斜角的情况下进行影像拍摄，倾斜摄影测量是在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、4个倾斜等不同角度进行影像采集，在获取建筑物空间地理信息的同时，获取建筑物全方位的纹理信息，可以更为真实、形象地对建筑物进行表现，其打破了传统摄影测量基于正射影像方法只能从垂直方向进行影像采集的局限。倾斜摄影测量从多个角度对建筑物进行影像采集，获取多张多分辨率、多尺度的影像数据，对区域三维模型构建提供了更为丰富的数据支撑，也方便了空间信息的量测，并且数据获取速度快、处理自动化水平高，有利于数据的及时更新。无人机倾斜摄影测量技术是基于无人机搭载平台的倾斜摄影技术，该技术要点在于可以利用多视角影像进行联合平差，尤其是对传统摄影测量影像遮挡、数据规避方面的处理更为方便，提高了测量过程中地理要素间的连接效果，从而提高三维建模基础数据的准确性。而无人机倾斜摄影测量提高了影像信息的密集程度，通过密集匹配可以获得更为广泛的地物属性信息，尤其加强了对地物特征点、线、面属性信息的获取。无人机倾斜摄影测量系统主要由无人机飞行平台、GNSS导航和惯性导航系统、数据传输系统、地面监控系统等组成。为了保证无人机飞行稳定，对倾斜摄影测量的无人机的气动外形及总体结构进行了优化设计，可以满足城市密集区域内的飞行通畅。无人机控制和导航系统是无人机倾斜摄影测量系统的核心部分，包括了飞行控制和管理系统、GNSS导航和惯性导航系统、红外传感器、高度和速度传感器等，可以准确地对无人机飞行姿态、飞行高度、瞬时空间位置等进行记录，控制中心可通过实时的信息反馈对无人机倾斜摄影测量系统飞行姿态、高度等进行调控。 2与传统三维模型比较 传统的三维模型制作通常采用数字正射影像图与数字高程模型进行叠加，快速建立大场景的地表三维模型，其生产出的三维模型纹理分辨率不高，缺少侧面纹理信息，实质上是2．5维的数据产品。对于局部需要精细建模的场景，再采用人工拍照、贴上纹理的方式进行。但由于照片分辨率、角度等问题以及采用的原二维数据底图质量和精度问题，即使这样也并不能完全展现建构筑物各个角度的细节。而采用倾斜摄影测量生产的实景三维模型，是采用多镜头、多角度、实时拍摄的，能够不受地形地貌限制，更加真实全面立体地反映地表物体的局部细节和整体层次。其仿真度、建模效率相比传统的三维模型制作方式，均提高了很多;而时间成本、经济成本均能得到降低。
摄影测量学
1.摄影测量常用哪些坐标系统？各坐标系统又是如何定义的？像方坐标系： 像平面坐标系、像空间坐标系、像空间辅助坐标系；像平面坐标系： 是以像主点为原点的右手平面坐标系。 像空间坐标系： 以摄影中心S为坐标原点，x、y轴与像平面坐标的x、y轴平行，z轴与光轴重合，形成像空间右手指教坐标系S-xyz。 像空间辅助坐标系： 像点坐标可以直接从像片上量取获得，而各个像片的像空间坐标是不统一的，给计算带来了困难，就需要建立统一的坐标系，于是有了像空间辅助在坐标系。有三种取法： 1.取u、v、w轴系分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ,这样同一像点a 在像空间坐标系坐标为x，y，z = (-f)，而在像空间辅助坐标系中的坐标为u，v，w； 2.是以每条航线第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系； 3.以每个相片对的左像片摄影中心为坐标原点，摄影基线方向为u轴，以摄影基线及左片光轴构成的平面作为uw平面，过原点且垂直于uw平面(左核面)的轴为v构成右手直角坐标系。 物方坐标系： 地面测量坐标系、地面摄影测量坐标系；地面测量坐标系： 高斯-克吕格3度或6度带投影的平面直角坐标系与定义的从某一基准面量起的高程两者组合而成的空间左手坐标系。地面摄影测量坐标系： 地面测量坐标系是左手系，像空间辅助坐标系是右手系，给地面点由像空间辅助坐标系转换到地面测量坐标系带来困难，为此要建立一个过渡性坐标
系，称为地面摄影测量坐标系。原点在测区内某一地面点上，X轴大致与航向一致的水平方向，Y轴与X轴正交，轴沿铅垂方向，构成右手直角坐标系。 2.某测区成图比例尺为1:2000。测区范围为6×6km2 ，在无人飞机上搭载某款焦距为35mm的数码相机，像幅尺寸为 3840×5760，像元的物理尺寸为 6.4um，为满足测图的精度要求，设计的摄影比例尺为1:32000，摄影时，要求航向重叠为60%,旁向重叠为30%。求： ①相对航高；H=35×10-3 ×32000=1120 m ②需要拍摄的航线数及每条相片的航线数。 5760× 6.4×10-6 ×（1—60%）×32000= 471.8592m 3840× 6.4×10-6 ×（1—30%）×32000= 550.5024m 航线条数：6000÷ 471.8592= 12.7条＝13条 每航线影像数：6000÷
数字摄影测量试题
《数字摄影测量》考查题 一、名词解释（每词3分，共30分） 1.数字摄影测量：基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、 数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄 对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。 2.灰度匹配：指把不同传感器获取的同一地区影像基于灰度的图像匹配算 法进行匹配，以左、右像片上含有相应的图像的目标区和搜索区中的像 元的灰度作为图像匹配的基础。 3.同名像点：同一地理位置目标点在不同像片上的构像点。 4.正射影像纠正：原始遥感影像因成像时受传感器内部状态变化、外部状 态、及地表状况的影响，均有程度不同的畸变和失真；对遥感影像的几 何处理，不仅提取空间信息，也可按正确的几何关系对影像灰度进行重 新采样，形成新的正射影像。 5.金字塔影像结构：对二维影像逐次进行低通滤波，增大采样间隔，得到 一个像元素总数逐渐变小的影像序列，将这些影像叠置起来颇像一座金 字塔，称为金字塔影像结构。 6.灰度量化：把采样点上的灰度数值转换成为某一种等距的灰度级。 7.核线：通过摄影基线与地面所作的平面称为核面，而核面与像面的交线 为核线。 8.数字高程模型：用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面 模型。 9.影像分割：把影像分割成互不重叠的区域并提取感兴趣目标的技术。 10.特征匹配：利用相关函数评价两幅影像特征点领域的相似性以确定对应 点 二、判断（每小题2分，共10分） 1.航摄像片上任意一点都存在像点位移。（正确） 2.最初的影像匹配是利用相关技术实现的，因此也常称影像匹配为影像相 关。（正确） 3.贝叶斯判别或相关系数为测度的匹配不可避免会发生错误，但其他基本 匹配方法发生错误的概率不比贝叶斯判别更小。（错误） 4.多点最小二乘影像匹配不仅可以基于像方，也可以基于物方。（正确） 5.基于特征匹配是最好的匹配方法。（错误） 三、简答题（每小题8分，共40分） 1.摄影测量学的新发展。 答：1）高分辨率遥感影像—数字影像+RPC；2）数码相机逐步应用于航 空摄影测量；3）POS 自动空三；4）动态GPS配合惯性测量系统 （GPS/IMU）；4）激光雷达/激光探测及测距系统（LIDAR）Light Detection And Ranging；5）干涉雷达INSAR 2.数字摄影测量的组成。 答：1）计算机辅助测图：一台计算机工作台，影像获取装置与成果输出
近景摄影测量
多基线数字近景摄影测量 近景摄影测量 传统把近到一米内远到100米以内的摄影测量称为近景摄影测量。这样近当然不可能在飞机上，因此，近景又可以称为地面摄影测量。 近景摄影测量难点：航空摄影测量是平行摄影,摄影要求简单,摄影很规范化, 基线不变,摄影关系不变.交会角不变,利于匹配。它的照片也很规则,各单模型是固定基线、摄摄影关系及交会角,非常规范.因而当计算机技术高速发展时,它容易通过连续的空中三角测量实现各单模 型的连接和点的匹配传递从而达到自动化.但是同样是双目视觉的近景摄影测量是交向摄影,它的摄影条件非常复杂,拍摄要求非常苛刻,拍的照片远没有航摄平行摄影那样规范.它本身 的这些因素使它永远解决不了匹配,交会角,精度三者的三角矛盾.无法实现自动化. 三者矛盾：从精度而言: 交会角大,基线长,精度高; 交会角小,基线短,精度低. 从匹配而言: 交会角大,变形大,匹配难; 交会角小,变形小匹配易; 能满足两张影像变形不超过匹配的许可,而又能满足起码的精度,这样的交会角在传统的近景摄影测量---即基于双目观测原理中的近景摄影测量的地面摄影条件几乎是不存在的.这便是近几十年来近景摄影测量无实质进展的根本原因. 矛盾解决：张院士把从空间一个点由两条光线交会的摄影测量基本法则变化为空间一个点由多条光线交会而成的全新概念，彻底解决了数字近景发展的难题。Lensphoto Lensphoto介绍：A.新的理论原理; 传统摄影测量无论是模拟方式，解析方式或是数字化方式，都是基于人眼双目立体视觉的基本原理。Lensphoto实现了从传统基于人眼双目视觉原理到真正基于计算机视觉原理完成摄影测量的跨越；从近景摄影测量技术上讲，这是一套实现了质的飞跃的崭新技术。以计算机视觉原理（多基线）代替人眼双目视觉（单基线）传统摄影测量原理，从空间一个点由两条光线交会的摄影测量基本法则变化为空间一个点由多条光线交会而成的全新概念。B.新的数据获取方式; 旋转多基线摄影: 一个模型可以由多张照片生成,不再是一条摄影基线.多条基线多张照片同时构成多个模型.多基线摄影又分旋转和平行两种摄影方式.这是一种全新的摄影机制.与它对应的软件新处理技术基础便是计算机视觉原理.它将原来按“单模型”处理的交向摄影，扩展为多个模型的区域；比常规的“交向 摄影的单模型”，可大大的减少控制点。C.新的匹配技术; 多片立体匹配: 多基线摄影新机制的引入,使近摄影测量首次有了影像匹配的条件.Lensphoto所采用的是目前国内外最先进的 多片立体匹配技术, 适应于被摄物体的空间分布不连续、断裂、遮挡的新的影像匹配,此技术也是公司的专利.它优于现有一切数字航空摄影测量工作站中的匹配技术.D.首次在近景摄影测量中运用了空中三角测量及平差技术.Lensphoto是世界上第一套将自动空中三角测量和 区域网平差引入近景摄影测量的数字近景摄影测量软件。故它具有极高的精度及自动化。 Lensphoto采用的普通的单反数码相机获得多基线影像，利用可靠的近景多片匹配算法获取大量的同名点，然后通过近景空中三角测量获取向片外方位元素和相机参数，最终通过多光线前方交会及区域自由网平差，自动生成物方区域三维坐标点的点云，从而建立高精度的数字表面模型，进行各种比例尺的线划地形图测绘等等。 性能优势：（1）以普通数码相机取代量测相机，使该技术易于普及。数据采集简单迅速。大大减少外业工作量。内业处理简单容易。（2）精度高。从而可应用行业广。（3）近景摄影测量历史上首次将空中三角测量和平差技术引入。实现了高自动化，高效率。将空中三角测
倾斜摄影测量自动建模真三维技术
倾斜摄影测量自动建模真三维技术 文：基础研发中心冯振华杨洋张文燕 倾斜摄影测量自动建模技术是测绘领域近些年发展起来的一项技术，该技术是一项革命性建模技术，它的出现大大减少了人工成本和建模时间，提高建模的真实感，加速了三维GIS技术的发展。本文从四个角度阐释SuperMap 对倾斜摄影建模数据的支持情况。 国内多家数据生产厂商已经在使用倾斜摄影测量自动建模技术实现批量的自动化建模，快速还原真实世界。SuperMap三维产品技术体系非常好的支持了倾斜摄影测量自动化建模数据，本文从数据处理、大数据量承载力、二三维一体化技术、全产品体系支持等四个角度，阐释SuperMap对倾斜摄影建模数据的支持情况。 数据处理 SuperMap 三维产品技术体系不需要花大力气导入倾斜摄影建模数据，只需要生成一个扩展名为.scp的配置文件（如图），就可以直接加载数据，配置文件主要包含两项内容：1）根节点模型的路径；2 ）数据插入的地理位置。
为了提升数据加载、下载的性能，可以使用SuperMap 提供的压缩工具，对倾斜摄影 建模数据进行压缩，压缩包含纹理压缩和ZIP压缩两层压缩。 纹理压缩可以选择几种压缩方式：1）DXT压缩；2）PVR压缩；3）ETC压缩，需要 根据用户图形硬件对纹理压缩的支持情况，选择合适的压缩方式（PC机上通常选择DXT 压缩）。纹理最终需要打包到模型数据内，数据打包后，再对打包后的数据ZIP压缩，保证压缩后的数据足够小。压缩后的数据，纹理数据和模型数据一次下载，一次载入内存，纹 理不需要解压缩直接载入显存，带来的好处是：载入快；占用显存少，可以使得更多的纹理 驻留显存。 大数据量承载力 SuperMap三维产品充分利用了倾斜摄影建模数据的LOD结构，非常好的支持了海量 的倾斜摄影建模数据，而且可以在长时间浏览后，性能依然流畅，资源占用情况依然非常好。 SuperMap的三维产品，拿到数据生产单位进行了大数据量承载力以及稳定性的测试。 240G的倾斜摄影建模数据，测试性能流畅，资源占用少，长时间浏览后，资源占用情况依然非常好。 稳定性测试方面，公司内部进行了7*24小时的稳定性测试，包括桌面、组件、三维客 户端（IE、Chrome等浏览器）等产品，长时间飞行浏览后，帧率没有明显降低，GPU占用率没有明显上升，内存占用情况没有明显上升。 二三维一体化技术 倾斜摄影建模数据是切片数据，没有实现单体化，需要依靠模型的矢量底面实现单体化。通常矢量面通过模板阴影体技术贴附在模型表面，实现模型高亮。通过矢量底面，可以实现 选择高亮倾斜摄影建模数据，也可以显示单体模型的属性信息。 倾斜摄影建模数据的矢量底面数据可以制作专题图，包括单值专题图、统计专题图等等，矢量面可以贴附在模型表面，实现模型数据的分类表示。在此基础上实现二三维一体化的专
摄影测量学的定义
位置不同分为：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、水下摄影测量。按被摄目标远近分为：航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量。按用途：地形摄影测量和非地形摄影测量。按处理手段（发展阶段）:模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量 航空摄影机也被称为量测摄影机，它有什么特征？ 2.1）量测用摄影机的像距是一个固定的已知值。2）摄影机像面框架上有框标标志。3） 量测用摄影机的内方位元素的数值是已知的。 3.摄影比例尺：航摄像片上一线段为l的影像与地面上相应线段的水平距离L之比 4.摄影航高：取摄取内的平均高程面作为摄影基准面，摄影机的物镜中心至该面的距离 5.绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于平均海平面的航高。所以其他某一基准面 或某一点的高度均为相对航高。 6.摄影基线：航线方向相邻两个摄影站间的摄站点的距离。 7.摄影测量生产对摄影资料的基本要求：○1影像的色调(要求影像清晰，色调一致，反差 适中，像片上不应有妨碍测图的阴影) ○2相片重叠（航向重叠为60%--65%，最小不得小于53%旁向重叠为30%—40%最小不得小于15% ）目的是为了保证像片立体量测与拼接○3像片倾角（不大于2度，最大不超过3度）○4航线弯曲（最大偏距datL 与全航线长L之比不大于3%）○5像片旋角（一般不超过6度，最大不超过8度）8.航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠度旁向重叠：相邻航线相邻两像片的 重叠度像片倾角：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于2度～3度，夹角为像片倾角。 9.等角点：作像片倾角的平分线与像平面的交点 10.等比线：过等角点作平行于合线的直线得到等比线 11.等比线特性：相当于是在原摄影站S和原摄影仪所摄得的一张理想的水平像片等比 线上的点没有位移，不受像片倾斜的影响 12.中心投影：投影光线会聚于一点的投影称为中心投影。 13.像主点：摄影机主光轴在像平面上的垂足 14.摄影测量常用的坐标系统有哪些？像方坐标系：像平面坐标系、像空间坐标系、像空间 辅助坐标系物方坐标系：地面测量坐标系、地面摄影测量坐标系 15.像空间辅助坐标系取法：取u、v、w轴系分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ，这样 同一像点a在像空间坐标系中的坐标为x，y，z=（-f），而在像空间辅助坐标系中的坐标为u，v，w 16.像片的内方位元素：表示摄影中心与像片之间相互位置的参数，f,x0,y0 像片的外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。 一张像片的外方位元素包括：三个直线元素(Xs、Ys、Zs ）：描述摄影中心的空间坐标值；三个角元素(?、ω、κ) ) ：描述像片的空间姿态。 17.双像立体测图：利用一个立体像对重建地面立体几何模型，并对该集合模型进行量测， 直接给出符合规定比例尺的地形图或建立数字地面模型。 18.人造立体像对的条件：○1两张像片必须是在两个不同位置对同一景物摄取的立体像对○2 每只眼睛必须只能观察像对的一张像片○3两像片上相同景物的连线与眼睛基线大致平行○4两像片的比例尺相近 19.立体像对：在摄影测量中，用摄影机在两摄站点对同一景物摄得的有一定重叠度的两张 像片称之为立体像对。 20.同名像点：地面上一点在左右像片上的构像 21.核面：过摄影基线与地面任一点所做的平面成为该点的核面 22.同名核线：对于同一核面的左右像片的核线称为同名核线。同名像点都在同名核线上
数字摄影测量中的三维建模
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 测绘学概论结业报告 课程名称：测绘学概论 设计题目：数字摄影测量中的三维建模 院系：电子与信息工程学院 班级：0805401 设计者：牛文龙 学号：1080540104 指导教师：陈浩 设计时间：2011年3月27日 哈尔滨工业大学
一、数字摄影测量中的三维建模的背景情况以及建模原理 1.1背景介绍 人们感知世界都是通过眼睛的中心投影，当人们不断改变视点的位置与实现的方向就能得到不同的景观。而摄影测量就是一门由二位影像重建三位空间模型的学科。利用有限的影像重建三维景观，供人们在虚拟环境中从不同的视点观测三维世界，是数字摄影的重要内容。传统的摄影测量只能用二维的地形图、影像图来表达，但是进入数字摄影测量的时代，可以用影像表示三维模型地形。 特别是由于计算机图形学及其相应的软件的发展，利用软件OpenGL就能使人们实时地改变视点由各个角度观测所建立的三维景观，因此摄影测量是当代科学虚拟现实（VR）技术的重要组成部分。 1.2建模原理 1.2.1基于影像的三位建模原理 基于摄影测量与计算机视觉技术正越来越广泛地应用于各个领域。其基本原理是首先利用摄影测量的影像，构建三位数字表面模型（DSM）。对物体摄取一组影像，由此构建其数字表面模型并生成“点云”，将它连接构建TIN。最后将影像的“纹理”映射到由点云构成的空间三角网上，就能建立空间物体的三位模型。 1.2.2城市建模 随着城市信息化的发展，数码城市与城市建模越来越受到重视。其基本原理还是利用DSM与相应的影响结合，实现城市建模。 三维城市模型，又称为城市三位模型，它的构建与应用是目前国际遥感。地理信息系统及相关学科研究的热点，目前三维建模大致有如下解决方法：一是直接使用三维制作软件，比如计算机辅助绘图设计软件（AUTOCAD）、三维动画设计软件（3DMAX）等建模，这种方法能逼真地表达城市的精细结构和材质特征，基本上能够满足虚拟现实技术的3I（immersion、interactive、imagination，即沉浸、交互、构想）的要求，特别是对于那些自然景物和不规则建筑物等效果比较好，但是对于大范围的区域，如果每个模型都这样建立，不仅费时费力，而且也不经济；而是直接利用传统GIS的二维线划数据及其相应的高度属性进行三维建模，各建筑物表面还可以加上相应的纹理，但是采用此方法只局限于较规则建筑物的三位模型，此外还有一种方法就是利用数字摄影技术进行三维建模，这种方法具有自动化程度高、建模速度快、易于实时更新等特点，利用数字摄影测量技术能方便快捷地进行数字线划矢量图（DLG）的测绘、数字高程模型（DEM）的建立、数字正摄影像图（DOM）的制作、3DCM的建立，甚至还可以提取建筑物的纹理，建立纹理库等。 二、建模软件介绍