數(shù)字建筑物模型的線陣推掃影像真正射糾正

數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)正從單機(jī)工作方式向系統(tǒng)集成的工作方式轉(zhuǎn)變,獲取和處理空間數(shù)據(jù)已變得較為容易。在三維數(shù)字城市建筑物建模方面,要求必須快速有效地提取建筑物邊界,才有可能進(jìn)行快速的三維景觀建模作業(yè)。本文提出了利用dsm和真正射影像相結(jié)合構(gòu)建地形景觀的一種新方法,首先從真正射影像上提取建筑物的邊界線,對建筑物多邊形進(jìn)行三角化處理,視地面模型為一帶洞多邊形,同樣進(jìn)行delaunay三角化處理,接著從dsm和dem獲取建筑物的高度信息,構(gòu)建三維建筑物模型,最后通過紋理映射的方式,對整個(gè)建模場景進(jìn)行紋理貼圖,這一方法取得了較好效果,已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了應(yīng)用。

集成高分辨率多視航空影像與lidar數(shù)據(jù),以"輪廓提取—3維輪廓生成—3維模型重建"為主要框架,提出一種多視輪廓與lidar數(shù)據(jù)集成的3維輪廓線生成方法、lidar數(shù)據(jù)支撐下改進(jìn)的分割-合并-成型算法,形成一套新的、系統(tǒng)的3維建筑物模型重建技術(shù)方案。該方案可以有效重建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的3維建筑物模型,相對單純基于lidar的方案,所重建3維模型的準(zhǔn)確性與完整性更好、定位精度更高。

針對航空影像中矩形建筑物半自動(dòng)重建進(jìn)行了研究。該方法基于最小二乘模型影像匹配算法,通過使航空影像中提取的建筑物邊緣與模型投影線之間距離和最小計(jì)算建筑物的參數(shù)。給出用csg與b-rep相結(jié)合描述的矩形體基本模型,人工在影像上選點(diǎn)建立建筑物的初始模型,將初始模型反投到影像上,并對影像進(jìn)行邊緣提取,根據(jù)最小二乘模型影像匹配算法求解最佳模型參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法有較高的準(zhǔn)確性。該算法除航空影像與影像方位元素外不需要其他輔助數(shù)據(jù),只需人工計(jì)算初始值,其他計(jì)算由計(jì)算機(jī)完成,速度較快,節(jié)約了人力物力,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

基于模型的航空影像矩形建筑物半自動(dòng)建模 作者：楊玲，張劍清，yangling，zhangjian-qing 作者單位：楊玲,yangling(武漢大學(xué),遙感信息工程學(xué)院,武漢,430079)，張劍清,zhangjian- qing(武漢大學(xué),遙感信息工程學(xué)院,武漢,430079;武漢大學(xué),測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 室,武漢,430079) 刊名： 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用 英文刊名：computerengineeringandapplications 年，卷(期)：2008,44(33) 參考文獻(xiàn)(8條) 1.lowedgfittingparacaeterizedthree-dimensionalmodelstoimages1991(05) 2.張劍清;張祖勛;徐芳城區(qū)大比例尺影像三維景觀重建1998(04) 3.程曦冉;張劍清

無人機(jī)航測技術(shù)具有非接觸測量、效率高、信息豐富等優(yōu)點(diǎn),在數(shù)字城市建設(shè)中正發(fā)揮著越來越重要的作用。本文以某建筑物為研究對象,提出了一種基于無人機(jī)影像的建筑物三維模型重建方法,首先使用無人機(jī)對建筑物的屋頂及墻面拍攝,再進(jìn)行影像匹配生成密集點(diǎn)云；然后使用掃描儀對無人機(jī)無法拍攝的墻面進(jìn)行掃描,并將掃描點(diǎn)云與影像生成點(diǎn)云配準(zhǔn)；最后對點(diǎn)云預(yù)處理,再進(jìn)行三角網(wǎng)構(gòu)建,使用3dsmax構(gòu)建精細(xì)化模型,并對模型進(jìn)行質(zhì)量評估。結(jié)果表明,該方法可以獲得建筑物精細(xì)化的三維模型。

近年來,基于lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建筑物重建模型一直是研究的熱點(diǎn)。目前,出現(xiàn)的許多算法對簡單建筑物,如平頂房屋、人字行屋頂及其他規(guī)則房屋的重建取得了不錯(cuò)的效果,但是,對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑物重建問題仍然有待解決。針對這一問題,本文提出了一種利用等高線簇分析從lidar數(shù)據(jù)中自動(dòng)重建復(fù)雜建筑物模型的新算法。該算法是一種自底向上的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法,以等高線所反映出的建筑物輪廓特征為基礎(chǔ),充分利用等高線封閉性和明確的拓?fù)潢P(guān)系,采用等高線形狀分析的方法來實(shí)現(xiàn)建筑物的檢測和模型識別與重建。算法實(shí)現(xiàn)分為4個(gè)步驟,首先,通過對lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)的delaunay三角化跟蹤提取等高線,然后利用等高線的長度,面積等形狀參數(shù)來提取建筑物等高線,再通過拓?fù)浞治?以及形狀匹配的方法對等高線進(jìn)行分簇,得到同一建筑物不同組成部分的等高線簇,最后,對各簇等高線進(jìn)行模型參數(shù)優(yōu)化并按拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行重組得到完整的建筑物模型。通過對多層次、多曲面等復(fù)雜建筑物的重建實(shí)驗(yàn)證明了此方法的可行性。

高分辨率遙感影像具有場景復(fù)雜、目標(biāo)種類多樣、同一目標(biāo)呈現(xiàn)多種形態(tài)等特點(diǎn),給建筑物檢測帶來困難.近年來,可變形部件模型(deformablepartmodel,dpm)被廣泛應(yīng)用到模式識別領(lǐng)域,并且在自然場景的目標(biāo)識別方面取得很好的效果.結(jié)合可變形部件模型,提出一種針對高分辨率遙感影像中建筑物的檢測方法,將建筑物看作可變形部件的組合,通過訓(xùn)練得到其對應(yīng)的參數(shù)模板,并采用滑動(dòng)窗口的方式遍歷待檢測的影像,判斷其中是否存在建筑物目標(biāo).通過對分辨率為0.5m的高分辨率遙感影像的實(shí)驗(yàn)證明了方法的有效性.

高分辨率遙感影像具有場景復(fù)雜、目標(biāo)種類多樣、同一目標(biāo)呈現(xiàn)多種形態(tài)等特點(diǎn)，給建筑物檢測帶來困難。近年來，可變形部件模型（deformablepartmodel，dpm）被廣泛應(yīng)用到模式識別領(lǐng)域，并且在自然場景的目標(biāo)識別方面取得很好的效果。結(jié)合可變形部件模型，提出一種針對高分辨率遙感影像中建筑物的檢測方法，將建筑物看作可變形部件的組合，通過訓(xùn)練得到其對應(yīng)的參數(shù)模板，并采用滑動(dòng)窗口的方式遍歷待檢測的影像，判斷其中是否存在建筑物目標(biāo)。通過對分辨率為0．5m的高分辨率遙感影像的實(shí)驗(yàn)證明了方法的有效性。

按照建筑施工圖描述信息的特點(diǎn),提出了依照圖紙順序和表達(dá)方式為向?qū)У哪嫦驑?gòu)模方法,給出了實(shí)現(xiàn)該思想的軟件體系結(jié)構(gòu)及流程,建立了實(shí)現(xiàn)逆向構(gòu)模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),給出了施工圖數(shù)字化過程中建筑屬性的自動(dòng)生成算法。運(yùn)用此方法開發(fā)的算量軟件,可以顯著降低圖紙交互輸入時(shí)操作人員的腦力負(fù)荷,提高圖紙數(shù)字化的效率和質(zhì)量。

針對現(xiàn)行的三維建筑模型像一個(gè)黑盒子,因?yàn)椴煌敢曀钥床灰娊ㄖ锏膬?nèi)部結(jié)構(gòu),不能進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航定位等問題,在研究revit和autocad建立三維建筑模型技術(shù)的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)了通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使三維建筑模型可\"透視化\

針對建筑物計(jì)算機(jī)輔助調(diào)平的需要,應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)工具建立基礎(chǔ)梁變曲測判方法,解決了原始基礎(chǔ)情況不明條件下的數(shù)學(xué)建模問題,避免盲目調(diào)平可能產(chǎn)生的附加變形,為建筑物安全調(diào)平提供了保證。

針對建筑物計(jì)算機(jī)輔助調(diào)平的需要,應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)工具建立基礎(chǔ)梁變曲測判方法,解決了原始基礎(chǔ)情況不明條件下的數(shù)學(xué)建模問題,避免盲目調(diào)平可能產(chǎn)生的附加變形,為建筑物安全調(diào)平提供了保證。

提出了針對機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云的建筑物三維模型提取方法。首先通過濾波從點(diǎn)云中提取數(shù)字地形模型(dtm),再從數(shù)字表面模型(dsm)中剔除dtm影響,得到正規(guī)化數(shù)字表面模型(ndsm);然后通過高程濾波和雙邊濾波從ndsm中得到建筑物區(qū)域;在建筑物幾何形狀約定下,將建筑物分"層"處理,通過邊緣探測與規(guī)格化算法得到每"層"建筑物的邊緣;邊緣點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)成了建筑物三維模型的基礎(chǔ)。該方法借助數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)易于計(jì)算機(jī)處理的優(yōu)點(diǎn),能較為快速、準(zhǔn)確地提取建筑物三維模型,適合大規(guī)模、快速、對精度要求不高的lidar數(shù)據(jù)提取。最后通過數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方法的可行性及有效性。

針對現(xiàn)有三維模型分割方法在建筑物基本結(jié)構(gòu)特征識別方面存在的不足,提出一種基于體元分析的三維建筑物模型結(jié)構(gòu)化分割方法。該方法首先通過體元化和內(nèi)部距離參數(shù)計(jì)算在模型內(nèi)部構(gòu)建分層距離場,然后采用局部極值判別方法從各層距離場中提取出對建筑物結(jié)構(gòu)、形狀分布具有代表意義的中心體元,并基于中心體元和內(nèi)、外部體元聚類找到建筑物在空間組成上相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元,最后依據(jù)體元分析結(jié)果對原始建筑物模型進(jìn)行表面分割。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠?qū)Σ煌L(fēng)格的建筑物模型進(jìn)行有效分割,具有極強(qiáng)的穩(wěn)健性。

目前,針對單體建筑物的模型簡化算法主要考慮單獨(dú)簡化墻面和屋頂房檐結(jié)構(gòu)。但對于建筑物組,這些方法忽視鄰接建筑物的特征以及與周圍特征間的相互連接關(guān)系。針對這些問題,利用屋頂結(jié)構(gòu)特征,提出一種能自動(dòng)生成保持建筑物組結(jié)構(gòu)特征的模型簡化方法。通過底面平面圖的鄰接關(guān)系將建筑物分割成不同的結(jié)構(gòu)部分,通過判斷屋頂特征,采用自頂向下的投影方法,重構(gòu)建筑物模型,最后將各部分聯(lián)合形成簡化模型。實(shí)驗(yàn)表明,該簡化方法在建筑物的頂層和墻面特征較好保留的基礎(chǔ)上,能充分利用模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),用較少的數(shù)據(jù)量描述模型,生成適合移動(dòng)端應(yīng)用需求的精度模型。

三維激光掃描(terrestriallaserscanning,tls)技術(shù)作為一種全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù),是繼gps空間定位之后的有一項(xiàng)新興測繪技術(shù)。本文首先對三維激光掃描儀的測距和工作原理進(jìn)行闡述,然后運(yùn)用tls技術(shù)對某建筑物進(jìn)行掃描和建模處理。其中,著重對基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建精細(xì)化建筑三維模型的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探索。此外,還對tls技術(shù)外業(yè)掃描和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的全過程進(jìn)行探索和總結(jié)。最后,對tls技術(shù)相較于傳統(tǒng)測量技術(shù)的優(yōu)勢進(jìn)行探討,并對tls技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

隨著城市高層建筑的不斷出現(xiàn)和重點(diǎn)項(xiàng)目的陸續(xù)完成,建筑物變形觀測顯得越來越重要。本文通過對高層建筑物沉降觀測過程的分析研究,對外業(yè)觀測的注意事項(xiàng)和觀測過程設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的討論研究,并通過對觀測結(jié)果應(yīng)用雙曲線模型進(jìn)行分析研究,得出了觀測結(jié)論。

為了確保建筑物施工、運(yùn)營期間的安全,需要進(jìn)行沉降觀測.分析了沉降觀測的流程和要求,在沉降觀測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,提出了使用雙曲線進(jìn)行沉降預(yù)測的方法,從而可以根據(jù)預(yù)測的沉降量,科學(xué)決策,確定沉降觀測的周期.

從遙感影像中自動(dòng)提取建筑物是研究從遙感影像構(gòu)建地圖的關(guān)鍵技術(shù)。針對當(dāng)前建筑物自動(dòng)提取算法中存在的缺陷,提出了一種基于數(shù)字高程模型的建筑物自動(dòng)提取算法。該算法是建立在灰度數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、矢量化變換、離散化噪音消除以及邊緣簡化技術(shù)綜合的基礎(chǔ)上,充分考慮了建筑物后續(xù)重建計(jì)算量的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明利用該算法提取出的建筑物邊緣清晰正確,同時(shí)又能大大減少冗余數(shù)據(jù)量。

在數(shù)字城市建設(shè)中,作者提出了利用三維激光掃描獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物模型構(gòu)建的方法.在詳細(xì)介紹三維激光掃描基本原理和總結(jié)建筑物幾何建模方法的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)研究了三維激光掃描數(shù)據(jù)處理方法以及利用三維激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物特征點(diǎn)提取的方法和過程.對利用三維激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑物模型構(gòu)建工作中應(yīng)注意的問題進(jìn)行了說明.最后,作者利用一組三維激光掃描數(shù)據(jù)構(gòu)建了一幢建筑物的幾何模型,這為三維激光掃描在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用做了有益的探索.

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，二維數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足需要，作為城市的最基本單位，建筑物的三維空間數(shù)據(jù)所能反映的信息更加豐富、直觀。本文從三維空間數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、建筑物三維數(shù)據(jù)模型建立和建筑物表面紋理獲取三個(gè)方面對建筑物三維數(shù)據(jù)模型構(gòu)建進(jìn)行了闡述，對提高城市信息管理與服務(wù)具有一定的意義。

三維城市模型(3dcm)的研究是近年來gis領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)研究熱點(diǎn),在交通、地質(zhì)、礦山、城市測繪、環(huán)保等方面有著十分重要的研究意義。對3dcm而言,目前還缺少一個(gè)統(tǒng)一、完備的數(shù)據(jù)模型,作者對gis的數(shù)據(jù)進(jìn)行了建模,以三維城市建筑物可視化模型為例,提出了基于obj標(biāo)準(zhǔn)模型文件的面向?qū)ο蠼ㄖ锶S數(shù)據(jù)模型。用實(shí)例論證了模型的正確性和高效性