倾斜摄影测量毕业论文.doc

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1、 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AbstractAirborne oblique ph

2、otogrammetric 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 ph

3、otogrammetry 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. 目 录第一章 引言 01 1.1传统建立城市三维模型的方法 02 1.2传统建立城市三维模型的弊端 02 1.

4、3倾斜摄影测量的技术特点 02 1.4倾斜摄影测量的意义 02 1.5线阵相机系统 03 1.6 倾斜摄影测量应用及前景 04第二章 基于倾斜摄影数据的三维测量技术 2.1 倾斜摄影测量关键技术 07 2.1.1 倾斜摄影测量的基本原理 07 2.1.2 倾斜影像的特点 07 2.1.3 倾斜影像测量的关键技术 07 2.1.4倾斜摄影测量三维建模的目标及内容 08 2.2三维建模技术 09 2.3城市三维模型建立方法 12 2.3.1城市基础信息搜集 12 2.3.2建筑模型细部分析 13 2.3.3 模型纹理制作 13 2.3.4 模型归位与合并 13 2.4单斜片测量技术 14 2.5单

5、斜片测量的思路 14第三章 总结 3.1 加载DOM DEM影像 15 3.2 计算斜片覆盖范围 15 3.3斜片测量 15参考文献 17致谢 18第一章 引言近年来国际地理信息领域将传统航空摄影技术和数字地面采集技术结合起来发展了一种称为机载多角度倾斜摄影的高新技术，简称倾斜摄影技术。通过在同一飞行平台上搭载多台或多种传感器同时从多个角度采集地面影像从而克服了传统航空摄影技术只能从垂直角度进行拍摄的局限性，能够更加真实地反映地物的实际情况，弥补了正射影像的不足。通过整合及矢量等数据进行基于影像的各种三维测量，基于人眼视觉适合于观察倾斜透视像片的特点倾斜影像测量技术更适合于网络环境应用。针对倾

6、斜摄影数据的特点人们进行了多方面的研究探讨。传统的航空航天摄影测量技术主要针对地形地物顶部进行测量，对起伏明显的地形，地物侧面的纹理和三维几何结构等信息获取一直十分有限，倾斜摄影测量因此成为近年来国际上发展十分迅速的一项高新技术。本文简要评述了几种典型的倾斜摄影测量软硬件系统，分析了倾斜摄影测量的关键技术，总结提炼了倾斜摄影测量技术发展的主要趋势和研究要点。 倾斜影像是指由一定倾斜角度的航摄相机所获取的影像。倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。常用的影像数据主要来源于

7、垂直角度或倾角很小的航空或卫星影像，这些影像大多只有地物顶部的信息特征，缺乏地物侧面详细的轮廓及纹理信息，不利于全方位的模型重建和场景感知。并且，这些影像上建筑物容易产生墙面倾斜、屋顶位移和遮挡压盖等问题，不利于后续的几何纠正和辐射处理。 2008 年第 21 届ISPRS 大会和 2011 年第 53 届德国摄影测量周，倾斜摄影测量技术都是大会的主要议题之一。新型多线面阵、多角度数码相机的应用如 ADS40/80、SWDC-5 等为多视影像和大角度倾斜影像的获取提供了可能；高性能倾斜摄影测量处理系统等的不断改进也使得倾斜影像的处理更加便利。 多角度相机及处理系统 多角度相机世界上较早的倾斜摄

8、影相机被认为是徕卡公司 2000 年推出的 ADS40 三线阵数码相机，提供地物前视，正视和后视 、93个视角方向的影像。外国的一些先进公司专门研制了倾斜摄影用的多角度相机，可以同时获取一个地区多个角度的影像；我国的四维远见公司也研制了自主知识产权的多角度相机。1.1传统建立城市三维模型的方法传统建立城市三维模型的方法是，先要将需要建立模型的区域划分为若干个测区，采用外业人员手工拍照的方法，结合正摄影像，得到建筑物的结构和纹理，然后通过内业人员的处理，测区平面矢量图，屋顶矢量图等数据，建立白模，通过拍摄的纹理分析模型的细部结构，最后将拍摄的纹理处理后贴在白模上。1.2传统建立城市三维模型的弊端

9、传统建立三维城市模型的弊端在于，外业人员工作量大，拍摄时间长，存在漏拍等问题，导致内业人员只能靠猜测来分析部分建筑物的细部结构; 由于拍摄角度的原因，内业人员往往看不清屋顶的细节，照片的拍摄顺序也不一定符合内业人员的观察习惯，照片顺序凌乱，浪费了很多建模的时间，纹理拍摄的倾角不同，导致内业人员制作纹理时遇到困难。1.3倾斜摄影测量的技术特点相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察被制作建筑，更加真实地反映地物的实际情况，极大地弥补了基于正射影像分析应用的不足，通过配套软件的应用，可直接利用成果影像进行包括高度 长度 面积 角度 坡度等属性的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用， 针对各

10、种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模成图的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效地降低城市三维建模成本。1.4倾斜摄影测量的意义倾斜摄影测量不仅能够真实地反应地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入精确的地理信息，更丰富的影像信息，更高级的用户体验，极大地提高了航摄影像处理的速度。倾斜影像技术的应用，使目前高昂的三维城市建模成本大幅降低，大大提高三维城市建模的速度。1.5线阵相机系统 三线阵 ADS40/80 相机系统可以获取高分辨率的影像，通过连续推扫式成像，其前视和后视相机可以提供同一航带上地物的倾斜影像。相机的前视倾角约为 28 度，后视倾角约为 14 度，获取的多视影像

11、可以较为清晰地反映出地物的侧面纹理特征。此类影像处理很复杂， 需要伴随高精度的 POS 数据，生成多级影像产品，但前后视倾角难以获取地物完整的侧面轮廓。三线阵相机系统天宝 AOS 倾斜相机系统由 3 台大幅面数码相机组成，一台下视获取垂直影像，另外两台获取倾斜角度在 30 度到 40 度之间的倾斜影像。通过旋转型架构结构，实现前后左右倾斜和垂直五个方向的摄影。整个镜头在曝光一次后自动旋转 90 度，以此获取地物四个方向上的侧视影像。 五相机系统SWDC-5 倾斜摄影相机由 5 台哈苏 H3D 相机组成，中间一台垂直摄影，其余四台分别向四个方向进行倾斜摄影，其倾斜角在 40 度到 45 度之间，

12、相机上方安置有 IMU 导航系统， 同时集成 GPS 定位系统，可以在曝光瞬间准确获取相机倾角及外方位元素。因此可以较为完整地获取地物侧面的轮廓和纹理信息。其产品包含两级影像：具有一般分辨率的“Community” 级影像和基于其分割得到的较高分辨率的“Neighborhood”级影像。倾斜影像处理系统伴随多角度相机的是倾斜影像处理系统的快速发展。美国公司推出的倾斜影像处理软件，能够较好地实现倾斜影像的定位量测、轮廓提取、纹理聚类等处理功能。法国 Infoterra 公司的像素工厂Pixel Factory作为新一代遥感影像自动化处理系统，Street Factory 子系统可以对倾斜影像进行

13、精确的三维重建和快速的并行处理。此外，徕卡公司的 LPS 工作站、AeroMap 公司的 MultiVision 系统、Intergraph 公司的 DMC 系统等， 都陆续开发了针对倾斜影像的量测、匹配、提取、建模等模块。 Pictometry 倾斜影像处理软件提供了倾斜影像管理工具 EFSElectronic Field Study，可以结合地理信息数据，对影像进行量测、定位、提取等操作，并对基于影像建立的模型做出一定的分析和可视化。其产品目前已在微软的 Virtual Earth 中得到应用。Street Factory 系统 Street Factory 系统通过对获得的倾斜影像进行几

14、何处理、多视匹配、三角网构建，提取出典型地物的纹理特征，并对该纹理进行可视化处理，最终得到三维模型。依托 Pixel Factory 的影像解译和并行处理能力，Street Factory 仅依靠倾斜影像，无需 LIDAR 等辅助设备，便 可以提供逼真的建模场景和智能的处理流程，构建不同层次细节度下的三角网模型， 在精度、自动化、适应性及简洁性等方面都有着一定的优势。 1.6 倾斜摄影测量应用及前景倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限。其通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从 1个垂直4 个倾斜等5 个不同的角度采集影像，将用户

15、引入到符合人眼视觉的真实直观世界，倾斜摄影成为建设数据城市中三维城市生产的新的高效的技术手段。倾斜摄影测量技术以大范围、 、高清晰的方式全面感知复杂场景，系统具备高性能的协同并行处理能力，在新一代城市空间数据基础设施建设中有着巨大的发展潜力。随着我国城市化进程的快速推进，精细化的三维城市模型作为城市规划、建设、管理和信息化的基础数据，得到了日益广泛的应用并逐渐成为城市空间数据框架的重要内容。然而，传统的航空和卫星遥感手段主要针对城市建筑顶部进行模型重建，而对侧面的三维重建一直缺少有效的解决手段。倾斜摄影技术的发展，可以有效解决这一难题，将静态的，基于立体像对和点特征的传统摄影测量技术推向了一个

16、新的高度，即动态的，基于多视影像和对象特征的实时摄影测量技术。因此，诸如高分辨率 DSM、逼真的真正射影像和精细的三维城市模型等倾斜摄影测量产品需求尤为迫切，而发展基于多平台多传感器的倾斜影像自动化、智能化的处理技术，已经成为新一代数字摄影测量的主导。 该技术可广泛应用于测绘，国土安全，城市管理等领域。机载多角度倾斜摄影测量系统是新一代摄影测量系统，其主要内容包括倾斜摄影数据获取技术和相应的数据处理技术，该系统数据获取部分一般由5个数码相机组成，包括1个垂直摄影相机和4个倾斜摄影相机，系统还可将摄影相机与机载GPS接收机(高精度IMU进行高度集成。摄影相机用来提供影像信息，而GPS IMU则分

17、别提供位置和状态信息。通过在系统中集成定位定姿设备或进行空中三角测量处理可为每张拍摄的影像提供位置姿态信息用于后续的数据处理。倾斜摄影测量系统是数字制图方面的一个重要突破，它使得非现场测量和分析不仅可在模型上进行而且也可在倾斜航片上进行。通过摄影测量方式获得的垂直正射像片和倾斜正射像片被整合到一个所谓的场景文件中而场景文件则提供了对任一地块建筑物构筑物及特征物的多维度多视向的观察。国外在上世纪90年代就开始了对倾斜摄影测量系统的研究，目前该技术正成为研究的热点和市场的应用方向，美国pictometry公司是世界上最早研究倾斜摄影技术的公司。目前pictometry公司的倾斜摄影系统已在北美，欧

18、洲得到广泛的应用。该类系统所具有的特点对人们使用地理空间信息的方式产生着很大的影响，它在美国的早期成功是用于突发事件方面的应用。而真正的发展始自于与微软的合作，并被集成进微软公司开发的BingMaps。Goggle Earth 也可能集成大角度的倾斜影像。在欧洲市场，2005年欧洲的布姆集团与pictometry公司签署了一份独家协议，利用pictometry公司系统进行12个国家的倾斜摄影应用。该项目覆盖西欧人口超过5万的所有城镇80%的人口，大约1000个城市，公司的欧洲项目图像分辨率为10cm12cm，位置精度约0.5m。在倾斜摄影数据获取方面国内测绘行业在2010年首次引进倾斜摄影技术

19、。倾斜摄影技术的引进和应用将开辟遥感影像应用的新领域提高我国数字城市建设的基础数据获取效率。在倾斜摄影数据处理方面华正空间（武汉）软件技术有限公司自主研发了基于航空倾斜影像的地理空间信息和应用平台系统，该系统软件所具有的影像三维量测技术能为公共安全及应急指挥，城市规划与管理，通讯，城市工程，军事等行业和领域提供真实实时，可量测的三维空间信息服务。经过地理参考定位的倾斜影像拓展了传统垂直影像的特性，提供了独特的透视观测方式，基于影像的三维测量系统具有如下的作用：1直接观测到建筑物的立体，垂直影像上是很困难或不可能的；2能够在影像上直接测量物体的高度 长度 面积等；3改善了对电杆，灯杆等物体的识别

20、，而要在正射影像上进行这些识别是很困难的；4改善了非地图专业人员对地理信息的可读性；扩展了以倾斜影像的3D观测GIS数据的方式。倾斜影像资料可以用于进行三维建模。常规的使用摄影测量技术3D建模是基于垂直摄影像片的，能够解决地面纹理，屋顶纹理和部分立面纹理，大部分的立面纹理需要依赖地面摄影来提供。地面摄影取立面纹理是一项耗费人力的繁琐工作。建筑物的几何模型可以用数字摄影测量技术来建立，或通过激光雷达获取的DSM来建立。经过地理参考几何定位的倾斜像片可以用于给建筑物的几何模型提供纹理。如Blom3D可提供4种不同细节的3D模型：具有屋顶细节的3D块状模型；具有模板纹理细节及屋顶细节的块状模型；具有

21、真实图像纹理细节的3D建筑物模型；真实图像纹理细节的3D建筑物。真实图像纹理细节的3D建筑物模型是将倾斜航空像片技术与3D块状模型技术组合得到的。有了3D模型用户就能够看到实际的环境，从而帮助他们更加容易地找到感兴趣的地方。倾斜图像可让我们更轻松地使用地理信息，从而吸引并不熟悉地地图使用的新用户，这样可以加快地理信息的普及应用，充分发挥地理信息的作用。固定轨道的卫星遥感、中高空有人航空摄影和固定翼无人机由于受航高和空间摄影姿态限制（垂直或小角度摄影），仅能获得部分主体建筑的高度信息和顶部纹理信息，难以满足城市建筑物三维数据获取的要求。本文结合新近发展的多传感器集成技术，从低空快速采集城市建筑物

22、三维信息，以满足当前城市建筑物三维模型构建的需要，设计出一套利用无人飞艇载四组合特宽角相机同时实现高精度空中三角测量和建筑物景观三维建模的技术路线。一方面通过基于四相机重叠影像自动匹配的自检校，达到设备轻小型化条件下的精密等效中心投影构像，用以支持高精度空中三角测量；另一方面，通过自检校的四个方向倾斜的相机，达到一次飞行同时获得四方向建筑物侧面影像的目的。结合无人飞艇负载小、飞行姿态不稳定的特点，设计一种满足自检校要求的组合宽角相机结构，实现基于软式稳定平台的组合宽角相机系统的轻小型化。研究了组合相机自检校的原理和流程，实现组合相机自检校处理后匀光拼接成的等效中心投影影像，其拼接误差限定在 0

23、.2 像元以内。针对低空大比例尺三维量测的需要，研究出一种具有自检校功能的地面标志，使得标志图像检测的误差可以通过误差三角形的方法予以校正，从而提高了摄影测量定位精度。 第二章基于倾斜摄影数据的三维测量技术2.1倾斜摄影测量关键技术2.1.1倾斜摄影测量的基本原理 通过传统摄影测量的飞机飞行方式，增加向前后左右四个方向的传感器镜头，同时拍摄一组正摄和四个倾斜等五个不同角度的相片，拍摄相片时，同时记录航高，航速，航向重叠，旁向重叠，坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理。在一个时段，飞机连续拍摄几组影像重叠的照片，同一地物最多能够在3 张相片上被找到，这样内业人员可以比较轻松地分析建筑物的结构

24、，并且可以选择最为清晰的一张照片制作细部纹理。2.1.2倾斜影像的特点倾斜影像是通过具有一定倾角的倾斜航摄相机获取的，具有如下的特点：1可以获取多个视点和视角的影像，从而得到更为详尽的侧面信息；2具有较高的分辨率和较大的视场角；3同一地物具有多重分辨率的影像；4倾斜影像地物遮挡现象较突出。针对这些特点，倾斜摄影测量技术通常包括影像预处理、区域网联合平差、多视影像匹配、 DSM 生成、真正射纠正、三维建模等关键内容。 2.1.3倾斜影像测量的关键技术 1 多视影像联合平差 多视影像不仅包含垂直摄影数据，还包括倾斜摄影数据，而部分传统空中三角测量系统无法较好地处理倾斜摄影数据，因此，多视影像联合平

25、差需充分考虑影像间的几何变形和遮挡关系。结合 POS 系统提供的多视影像外方位元素，采取由粗到精的金字塔匹配策略，在每级影像上进行同名点自动匹配和自由网光束法平差，得到较好的同名点匹配结果。 同时，建立连接点和连接线、控制点坐标、GPU/IMU 辅助数据的多视影像自检校区域网平 差的误差方程，通过联合解算，确保平差结果的精度。 2 多视影像密集匹配 影像匹配是摄影测量的基本问题之一，多视影像具有覆盖范围大，分辨率高等特点。 因此，如何在匹配过程中充分考虑冗余信息，快速准确获取多视影像上的同名点坐标，进而获取地物的三维信息，是多视影像匹配的关键。由于单独使用一种匹配基元或匹配策略往往难以获取建模

26、需要的同名点，因此近年来随着计算机视觉发展起来的多基元、多视影像匹配，逐渐成为人们研究的焦点。 目前，在该领域的研究已取得很大进展，例如建筑物侧面的自动识别与提取。通过搜索多视影像上的特征，如建筑物边缘、墙面边缘和纹理，来确定建筑物的二维矢量数据集，影像上不同视角的二维特征可以转化为三维特征，在确定墙面时，可以设置若干影响因子并给予一定的权值，将墙面分为不同的类，将建筑的各个墙面进行平面扫描和分割，获取建筑物的侧面结构，再通过对侧面进行重构，提取出建筑物屋顶的高度和轮廓。 3 数字表面模型生成和真正射影像纠正， 多视影像密集匹配能得到高精度高分辨率的数字表面模型DSM，充分表达地形地物起伏特征

27、，已经成为新一代空间数据基础设施的重要内容。由于多角度倾斜影像之间的尺度差异较大，加上较严重的遮挡和阴影等问题，基于倾斜影像的 DSM 自动获取存在新的难点。可以首先根据自动空三解算出来的各影像外方位元素，分析与选择合适的影像匹配单元进行 特征匹配和逐像素级的密集匹配，并引入并行算法，提高计算效率。在获取高密度 DSM 数据后，进行滤波处理，并将不同匹配单元进行融合，形成统一的DSM。 多视影像真正射纠正涉及物方连续的数字高程模型DEM和大量离散分布粒度差异很大的地物对象，以及海量的像方多角度影像，具有典型的数据密集和计算密集特点。在有 DSM 的基础上，根据物方连续地形和离散地物对象的几何特

28、征，通过轮廓提取、面片拟合、屋顶重建等方法提取物方语义信息；同时在多视影像上，通过影像分割、边缘提取、纹理聚类等方法获取像方语义信息， 再根据联合平差和密集匹配的结果建立物方和像方的同名点对应关系，继而建立全局优化采样策略和顾及几何辐射特性的联合纠正，同时进行整体匀光处理。2.1.4倾斜摄影测量三维建模的目标及内容 倾斜摄影测量系统三维建模的主要目标是，基于多角度倾斜相机摄影数据获取系统飞行拍摄的影像，拍摄时同步记录的POS数据,该区域DSM数据,矢量图形数据等资料,进行必要的加工处理,建立基于机载多角度倾斜摄影影像的三维测量系统。其主要内容如下：（1）利用POS进行倾斜摄影高精度空中三角测量

29、利用航拍时同步记录的POS数据,研制开发高精度光束法区域网平差程序模块,计算每幅影像的内外方位元素及检校参数等,计算立体测图所需的定向点，连接点等。（2） 影像数据及辅助数据管理与检索 针对倾斜摄影系统拍摄的大量影像及位置姿态数据等，建立数据管理与检索模块。为后续处理提供该类数据的访问接口。（3）数据管理与检索针对摄影区域内的大量DSM数据,建立数据管理与检索模块。为后续处理提供该类数据的访问接口。（4） 矢量数据管理与检索针对摄影区域内的矢量图形数据建立必要的数据管理与检索模块。为后续处理提供该类数据的访问接口。（5） 影像与DSM融合 在上述处理模块的基础上研制开发倾斜摄影影像与DSM数据

30、的融合方法，生成高密度彩色点云或三维彩色影像#实现点云彩色化或图像三维化。 （6）影像与矢量数据融合研制开发倾斜摄影影像与矢量图形数据的融合方法，实现影像与矢量图形数据的叠置整合。（7）基于影像的三维测量与建模 在上述处理模块的基础上实现基于倾斜摄影影像的显示及交互三维量测。包括相对位置，高度，长度，距离和面积等，实现基于倾斜影像的三维建模功能。（8）基于WEB的查询应用在上述模块加工处理数据的基础上开发基于WEB的查询浏览软件实现基于互联网的影像三维测量功能。2.2三维建模技术在利用倾斜摄影影像数据，POS数据,DSM数据及矢量图形数据的基础上采用如下的技术路线:通过研制开发基于POS的倾斜

31、摄影空中三角测量技术,进一步提高位置姿态的测量精度,得到每幅影像的方位数据;拟采用快速索引技术实现对多源空间数据的管理与检索,开发统一的数据访问接口;采用DSM数据作为多源数据配准的几何基准,利用空间同步原理实现影像数据与DSM数据及矢量图形数据的配准融合;研究基于影像信息支持的内插法进行影像三维化;拟根据摄影测量几何约束研究开发三维建模纹理自动(或半自动)映射方法。系统的数据流与功能模块的关系分别用框图说明如下： （1）倾斜摄影像片定位定姿DOP 数据 POS数据GCP数据 光束法区域网平差 高精度位置姿态数据 经过定位定姿的DOP数据 （LDOP) 图2.1 DOP数据的定位定姿 经过定位

32、定姿的DOP数据简称为LDOP。 （2）基于倾斜摄影影像的三维测量 LDOP 矢量图形数据 DOP/矢量图形数据配准基于影像的三维测量 （位置 长度 高度 面积 视线等） （ 图2.2 基于倾斜摄影影像的三维测量 3）基于DOP的三维建模（建筑物）矢量图形数据 LDOP数据 建筑物几何模型侧面纹理 自动半自动映射处理带真实纹理的3D模型 图2.3 基于LDOP的三维建模 2.3城市三维模型建立方法 2.3.1城市基础信息搜集1) 数字线划图数字线划图是城市基本图件的最主要形式，是进行规划，设计，管理等工作的基础城市的数字线划图包含了城市房屋的外框信息和高程信息，以及屋顶的矢量信息，内业人员可以

33、通过房屋的外框和屋顶坐标等信息，快速生成白模。2) 城市测区划分将相似的或相同区域的模型划分为一个测区，统一同一地物的四个侧面倾斜影像进行模型命名和纹理编号，便于项目管理和相似纹理共享。3) 地物倾斜影像地物倾斜影像是由倾斜摄影得到的地物影像，包含地物的属性信息，可将同一地物的影像保存在同一个文件夹内。4) 地物属性表地物属性表记录地物的实际名称，对应的模型名称，纹理编号，以及航高，航速，航向重叠，旁向重叠，坐标等信息。5) 结合表结合表是模型的分图依据，记录了某个模型具体由哪个作业员制作，哪个检查员检查，以及模型名称，纹理，编号，坐标等信息。2.3.2建筑模型细部分析通过倾斜影像和数字线划图

34、对地面建筑进行自动提取，快速建立白模，此时的白模已经初步具备建筑的外框，高程等信息，再经过内业人员对倾斜影像的具体细部分析，构建出建筑的屋顶，阳台，观景台，飘窗，女儿墙，老虎窗，门斗等细部信息，合成精细白模。2.3.3 模型纹理制作利用图像处理软件，结合倾斜影像，对地面建筑细部进行纹理划分，由于纹理可以重复变换，因此只制作具有代表性的建筑物纹理即可。内业人员能够在最多 3 张倾斜影像上找到建筑物的某个细节纹理，通过变换，消失点等方式精确制作建筑物的纹理，完成模型纹理制作工序。2.3.4 模型归位与合并为了便于模型制作，内业人员往往习惯将模型调整为正南正北的方向，并且将模型移动到坐标原点进行制作

35、，制作完毕后，再将模型放回原有的位置，通过移动，法线对齐，轴点旋转等操作，将模型归位，并将多人制作的模型统一合并为一个模型。2.4单斜片测量技术单斜片测量是在一些基本的测量数据产品的基础上能够对单张斜片进行某些参数的应用测量，主要包括地物的高度，长度，距离及面积的测量等。单斜片测量需要的基础数据资料包括 5台相机倾斜摄影影像资料，POS数据或空三加密成果（主要是斜片的内外方位元素），包含斜片地面覆盖范围的测区DEM,DOM数据等。2.5单斜片测量的思路在POS数据或空三加密成果及测区的DEM,DOM数据的基础上,建立待测量斜片与CPQ数据之间的关系,得到一定意义上的倾斜纠正影像,再对倾斜纠正斜

36、片进行一些相对参数的测量。第三章 总结 基于上述思想，初步开发了一个利用倾斜影像数据进行三维建模与单斜片测量的软件系统。开发环境采用的操作系统为XP/W7，开发语言为VC+。下面对软件系统的基本功能及实验情况做一下简单介绍。3.1 加载DOM DEM影像由于要实现对倾斜影像的检索和量测，首先需要加载该区域的DOM影像,在菜单栏文件目录下,打开需要加载的该区域的DOM影像,同时DEM影像也会自动加载。3.2 计算斜片覆盖范围计算斜片覆盖范围所需资料包括对应的POS数据,内方位数据,相机大小数据和测区地面的平均高程数据。在菜单栏目录下预处理斜片覆盖范围，打开POS或像片外方位元素数据文件对话框加载

37、外方位元素数据即可计算像片的覆盖范围提示程序正常运行此时在每个相机文件夹下会自动生成计算出的像片覆盖范围结果文件Photos.cov和Photos.ctp。只有在新加载一个工程时，才需要计算像片的覆盖范围，之后如果重新需要加载该工程，则不需要首先计算像片的覆盖范围，直接进入下一步即可。检索斜片加载了DOM影像之后,就可以在DOM影像上任何区域检索出该区域所有匹配的影像,分为两部分检索斜片和检索列表。单击该区域即可检索出该区域对应的像片个数。3.3斜片测量检索完像片之后，即可选择最佳像片进行测量。该软件在斜片测量方面给出了两种方法：一种方法是根据DEM确定动态比例尺,计算长度和面积。测量目录下有

38、斜片长度和斜片面积两个命令，可测量任意长度和面积。 另一种方法是利用景物的特征约束如垂直线或水平线条件约束。通过计算坐标得到长度测量值，主要分为铅垂直线长度，水平直线长度，定高水平直线长度，定高铅垂直线长度等。机载多角度倾斜摄影测量系统是对单角度摄影测量系统的改进和发展，通过在一个飞行平台上搭载多个摄影角度的传感器或数码相机，不仅能够现常规的地表三维测量，而且由于其能够同时获取更多的地表覆盖数据，因而能够大大提高地表三维测量的可靠性和测量精度还能够在完成地表三维几何测量的同时，获取大量的常规摄影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息。其在数字城市构建中具有重要的意义。本文利用机载倾斜摄影数据进

39、行的三维建模和单斜片测量的研究实验也证实了该类系统在地表三维建模以及倾斜摄影影像在三维可视化应用方面的潜力和适宜性。参考文献1 Roth,G.Automatic correspondences for photogrammetric model buildingJ. International Archives of Photogrammetry Remote Sensing Spatial Information Science,2004,35(B5):713-718.2 杨帆.基于多视航空影像的城市三维重建D.武汉: 武汉大学硕士论文, 2007.3 蒙印.单像片建筑物空间数据获取与三维重

40、建D.武汉: 武汉大学硕士论文, 2004.4 林辉.航空像片上任意点比例尺的测算J.遥感技术与应用，2003, 18(3): 149-152.5 郑顺义，苏国中.数字摄影测量学背景、基础、自动定向过程M.武汉大学出版社，2009.6 Schultz S, Giuffrida F, Gray R. Mosaic Oblique Images and Methods of Making and Using Same, U.S., WIPO Patent ApplicationP, WO/2008/028040.7 刘爽，陈宝权.倾斜航空影像拼接技术与应用J.先进技术研究通报，2009，3（6）：

41、22-23.8 徐刚.从二维影像到三维模型M.日本：近代科学社，2000.9 张剑清，潘励，王树根 摄影测量学M 武汉: 武汉大学出版社 200310 Besnerais, G, Sanfourche, M. Dense Height Map Estimation from Oblique Aerial Image SequencesJ. Computer Vision and Image Understanding,2008,109(2):204-225.致 谢光阴荏苒，在河南城建求学的四个春秋转瞬即逝。遥想四年前，我带着些许的懵懂踏入了大学，开始了我人生新的旅程。我从最初的迷茫一步一步走来，每一步都夹杂着酸甜苦辣与喜怒哀乐，每一步都倾注了老师、同学、亲人和朋友无限的关怀，有了你们的支持，我每一步走得都如此坚定。至此大学生活即将结束之际，我谨向在学习和生活中给予我指导和帮助以