基于遥感影像的地形三维重建技术的研究

【摘要】： 地形可视化作为当前计算机图形学、数字摄影测量、虚拟与现实、地理信息系统 等领域的一个研究热点，正受到越来越广泛的关注。本文综合应用摄影测量的有关原 理和图形学的相关算法，结合总装型号项目的研制任务，对基于微机平台的地形三维 可视化技术进行了较深入的与实用化软件的集成研究，解决了一些影响实用性的关键 问题。本文的主要工作包括： 1）在对数字地面模型建模方法进行简要小结的基础上，对基于规则格网和不规 则三角网的地形建模技术进行了研究。采用数据的自适应分块技术，实现了不规则三 角网的快速构建；实现了大区域、大数据量规则格网的快速内插。 2）根据摄影测量的有关原理和方法，针对遥感影像数据的不同几何成像特点， 用直接线性变换实现了遥感影像与地形数据的精确配准，并介绍了有理函数多项式解 算模型，为制作基于遥感影像的高度真实感三维地形图提供了普遍适用的配准与纠正 方法模型。 3）成功地解决了在普通微机上针对遥感影像的丰富纹理细节映射3D所带来一系 列技术瓶颈问题。利用OpenGL中的显示列表技术对大纹理数据进行分块，成功地解 决了大数据量的纹理映射问题；并利用重叠采样技术，在不影响纹理映射效率的基础 上，实现了分块纹理数据分块无缝拼接；通过对投影变换矩阵进行控制，实现了大范 围超屏、高分辨率三维透视图的快速存储技术。 4）将图像处理的有关算法引入规则格网数据的简化中，实现了基于小波变换的 数据简化和重要点特征提取；利用限制四叉树的相关概念，实现了基于规则格网地形 模型的层次多分辨率表示；实现了基于规则格网数据的简化和连续多分辨率表示。 5）利用Z-Buffer和透视逆变换，实现了基于三维地形图的空间坐标查询与地形分 析。 6）在对本文相关内容进行研究的基础上，结合总装型号项目的研制，开发了基于 微机平台、达到装备水平的三维地形透视图制作系统ReSDISS-3D，系统地解决了利 用遥感影像实现地形三维可视化的一些技术难题。