无人机倾斜航空摄影在三维实景建模中的应用


随着无人机技术的发展以及三维建模软件的逐步成熟,将无人机倾斜航空摄影拍摄的相片交由三维建模软件处理,可基本实现全自动生成三维实景模型,为三维信息化发展提供了一种高效率的数据采集模式。

无人机倾斜航空摄影在三维实景建模中的应用 - 大雁云

在无人机传统倾斜摄影建模系统运行过程中,主要是在工作面中心进行相机的垂直竖立。随后沿四个方向分别布设一光轴与水平面成450的相机,上述布设方式虽然可以获得多张影像,但是不同角度影像覆盖度、重叠度较高,额外工作量较多,再加上无人机飞行中倾斜角度控制问题,导致实际运行效益不佳,因此探究无人机倾斜摄影实景建模新方式具有非常重要的意义。

1、无人机倾斜摄影的优势

无人机倾斜摄影 - 大雁云

1.1 精确性

无人机倾斜摄影能够借助无人机的视野优势以及特殊的摄影技术对城市中实际的地形地貌、建筑物以及道路交通情况进行准确测量,准确到将建筑物的位置、尺寸、高度以及外观等数据全部获取并显示出来,最大限度的反映出城市中物体的真实参数。无人机倾斜摄影和传统的摄影技术有显著不同,在城市三维模型的建立过程中应用无人机倾斜摄影技术能够快速高效的完成建模任务。

1.2 低成本性

原始的城市三维模型建立过程首先需要对地面的各种物体进行参数测量,测量所得到的数据还需要很多技术人员花费大量的时间将其转变为建模所需的数据,期间要进行大量的数据校准工作。如果一些数据信息采集有误,则需要重新进行地面物体参数测量工作,在此期间由于技术落后而产生了大量的重复性工作,花费巨额的经济成本。

而无人机倾斜摄影技术则在传统测量技术上实现了突破,在采用无人机倾斜摄影进行城市三维模型建立时,地面物体数据测量工作和城市认为模型建立工作几乎可以同时完成,节省了大量的人力、物力。除此之外,无人机倾斜摄影在完成地面物体空间测量工作的同时,还能得到很多其他类型的相关数据,这也为城市建模工作的横向发展和纵向延伸奠定了基础。

1.3高效率性

显而易见的是,利用无人机倾斜摄影测量技术能够极大程度的提高城市三维建模的效率,简化了工作流程,可以说在城市三维建模领域中是一种技术革新,这使得原来并不准确的城市三维模型建立过程变得精确,使得复杂的建模工作得以简化,为建模的后续工作提供了强有力的技术支撑。

2、无人机倾斜摄影技术要点

多视影像联合平差技术是无人机倾斜摄影技术中第一个技术要点,利用多视影像联合平差技术能够规避传统测量技术数据处理不灵敏的缺陷,在对影像遮挡问题的处理上游刃有余,测量过程中点和线的连接得到了明确,为城市三维建模提供了较高的数据准确性。

无人机倾斜摄影- 大雁云

无人机倾斜摄影技术的第二个技术要点是多视影像密集匹配技术,此项技术的应用使得地面物体影像测量的分辨率得以保证,借助于多视影像密集匹配技术还能够在一次测量中获取更广范围的地面物体参数信息,地面物体的边缘、侧面以及纹理信息等都能够进行整合而形成相对统一的二维数据,这些二维数据借助于多视影像密集匹配技术则能够转化为城市三维模型数据。在多视影像技术的帮助下,可以及时将地面建筑物的各类数据扫描表达出来,形成相对较为全面数字表面模型。但是在实际测量建设工作开展过程中,受到角度和尺度的差异,很可能出现建筑物遮挡以及阴影等现象。

3、无人机倾斜航空摄影在三维实景建模中的应用

3.1 起始数据的处理

无人机倾斜摄影技术在应用中得到了各个行业的青睐,同时在技术中有着一定的重要保障。其中起始数据的处理在建立中始终处于三维建模以上,才能保证数据的精准性,同时也包括了POS数据的应用。在进行信息数据中的处理以及保存中,其旁向重叠度要保持在50%以上,航向重叠度要保持在80%以上。

无人机倾斜航空摄影在三维实景建模中的应用 - 大雁云

在进行数据存储管理中,要结合相机的视角进行拍摄,同时将拍摄的信息进行分类存储,以便于在后期检测发展中提升数据检测的精准性。另外,在进行起始数据保存以及处理中,当数据数量累计较大,会出现失真以及误差等问题,可以加入POS数据对拍摄影像进行控制。通过Smart3D专业软件也可以对数据进行分析处理,在利用该软件过程中,通过多角度对影像数据分析,并生成相应的高密度点云,在此基础上进行全自动纹理处理,准确并快速的生成城市中的三维场景。

3.2 空中三角测量

无人机倾斜航空摄影在三维实景建模中的应用 - 大雁云

无人机倾斜摄影中的测试摄影数据要保证测量的精准性,才能保证三维场景应用的精准性,然而对于传统的影像数据处理来说,应该应用同名像点自动量测算法,但是对于无人机倾斜摄影应用在测量中,在影像获取中,其数据不应单单只满足正视角度,其拍摄中的视角还应包括倾斜角度中的影像拍摄,所以在拍摄中传统的算法以及应用已无法满足拍摄中的实际需求。POS系统中的观测值可以作为多角度影像数据中的元素位置,并通过多个坐标中的信息,根据连接点进行相应的测量,经过区域网生成相应的报告,同时为图像自身的空间布局奠定坚实的基础保障。

3.3 密集点云的生成

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无人机倾斜摄影技术中的密集点就是通过多视影像的处理得到的模型DSM,有利于后续影响的生成。当获取到DSM数据后,要通过相应的滤波处理,同时还要进行数据匹配,直到最后得到DSM。当无人机摄影技术出现影像数据丢失的情况时也会影响三维建模,出现这种情况时,人工编辑人员要进行相应的控制,降低问题发生的概率。

3.4 构建TIN模型

无人机倾斜摄影在模型构建中,要结合周围的实际情况构建相关模型。构建TIN模型时要对高密度中的点云数据进行相应的处理,为模型精准度的构建进行相应的数据处理,提升数据建立的精准度,保证后续工作发展构建的精准度,构建模型的顺序如下所示:

无人机倾斜航空摄影在三维实景建模中的应用 - 大雁云

第一,采集不同角度的影像信息,参考逐像素进行数据匹配;

第二,通过多角度匹配冗余信息,在进行匹配过程中,一定要尽量避免并减少匹配带来的影响,提升算法中的同名坐标匹配率,更加方便与并行算法中的三维点数据;

第三,TIN模型构建过程中,要从不同角度上进行模型的构建,通过三角网的优化对比下,将其内部的尺寸和原始影像进行相应的调整,同时对原始的分辨率进行调整,通过曲面变化进行不断优化和调整,最终获取TIN模型中的矢量架构。

3.5 自动纹理关联

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在科学技术的不断发展下,无人机技术在应用中实现了多种技术的相互融合,在发展中受到各个行业领域的广泛应用。无人机技术包含了自动纹理映射技术,无人机倾斜摄影技术在应用中主要基于瓦片技术,在进行应用过程中将整个建模区域分为多个大小的瓦片,每个瓦片中的大小瓦片建立起一个相应的任务,并计算出各个节点,在进行相应的配准,为带有纹理的模型建设多种细节,方便各个文件组织进行不断的优化,提升分层次的浏览效率,以便于更好的生成三维场景。

结束语

综上所述,无人机倾斜摄影技术在城市三维建模中起到的重要作用不言而喻,与传统的城市地面物体测量和建模技术相比,该技术具有便捷性、高效性以及低成本性等优势。除城市三维建模以外,此项技术还有更为广泛的应用需求,应该予以大力推广。

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