无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究

【摘要】：无人机低空遥感技术已经经过多年的研究,无人机倾斜摄影测量是摄影测量学科中新兴的技术,是目前国内外研究的热点。无人机倾斜摄影测量中的多视影像密集匹配算法是目前数字影像匹配较为复杂的。由于它包含较多的数据源,特别是多视影像,所以在匹配过程中需要考虑匹配时间。速度和可靠性等问题。无人机倾斜摄影测量另一个难点是倾斜3D模型的建立。传统的3D模型建立,如CAD技术、航空摄影测量技术,它们利用2维信息建立3D立方体,其纹理是依靠专门的3D软件如3DMAX等进行人工粘贴,其工作量较大,生产成本也高。倾斜模型建技术也是借助于专门的系统软件进行建模的,但它是生成基于影像纹理的高分辨率倾斜摄影三维模型,具有真实的纹理,因此,建立的3D模型更为真实。而且速度快。倾斜摄影测量技术以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景,通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性,为真实效果和测绘级精度提供保证。本文研究对象为无人机倾斜摄影测量影像的处理和3D建模的研究,分别从无人机倾斜摄影测量、非量测数码相机的标定、数字影像匹配和无人机倾斜摄影测量3D建模等方面进行了研究,主要研究内容如下:(1)介绍无人机的分类,无人机低空遥感系统影像处理流程,重点探讨了无人机倾斜摄影测量技术数据处理流程和倾斜摄影测量的关键技术。(2)介绍了数码相机的误差分类、数码相机检测的主要方法,通过实验分析,论证了摄影测量在进行空中三角测量加密之前,必须进行畸变差的改正。(3)影像匹配是摄影测量的关键技术之一。本文在特征提取时,统一选用BRISK进行特征提取,描述算子分别选用SIT和BRISK。选取了两对不同复杂程度的立体影像进行影像匹配,得到了较为满意的匹配效果。(4)介绍了3D建模的主要方法,详细地阐述了基于CAD技术和数字摄影测量技术建立3D模型的具体过程;借助Smart3DCapture?系统,完成了实验区的3D建模。对倾斜摄影见的3D模型进行了精度分析,实验分两级进行,一级是利用地面控制点与其对应的模型点对比分析。另一级是模型房屋角点坐标与野外全站仪测量坐标对比分析。精度都达到数字测图规范要求。