无人机倾斜摄影实景三维建模分析与质量评价

曹钦 郑朝治 徐万猛 刘然 张帆 高旺

云南省地图院 650034

摘要:与目前传统的三维建模技术系统相比,无人机采用倾斜摄影机的建模系统具有突出的技术优势。因此,本文以分析无人机采用倾斜实景摄影真实拍摄场景的三维实景建模处理系统的实际应用为研究切入点,分析利用无人机倾斜实景摄影真实拍摄场景的三维实景建模系统方法,进行三维实景建模的数据质量分析无人机采用倾斜实景摄影的真实拍摄场景。本文就无人机倾斜摄影实景三维建模进行了一定的分析与质量评价,以期能够为利用无人机进行倾斜实景摄影真实应用场景的三维模型建模以及应用设计提供有效数据参考。

关键词:无人机倾斜摄影;实景三维建模:质量评价

引言:在传统的无人机的倾斜实景摄影和建模实景系统的实际运行设计过程中,摄像机主要用于竖立在一个工作物体表面的实景中心。随后,沿四个不同方向分别布置光轴与相机水平面而形成45度的反光相机。尽管以上两种布局图像方法同样可以同时获得多个角度图像,但是不同图像角度的单个图像的信息覆盖率和图像重叠率很高,并且额外的图像工作量很大。另外,在进行无人机高速飞行期间的过度倾斜飞行角度和控制系统问题也会导致较差的精度实际操作没有益处。因此,探索用于构建利用无人机飞行倾斜全景摄影等高水平模拟场景的新技术方法也就具有重要现实意义。

1.无人机倾斜摄影真实场景三维建模的优势

基于无人机通过倾斜视角摄影真实场景的三维建模,广泛应用于资源整合管理,三维场景导航,城市观光旅游资源管理,安全事故预警等多个模块。它不仅可以在一次高速飞行中同时覆盖三个或三个以上分别具有相同飞行特征或相似特征点的高标准精度飞行图像,而且还可以有效降低飞行工作管理成本和降低工作安全风险。

与其他正射线的影像特征相比,多角度真正地反映了影像特征中的信息。倾斜的图像结构允许帮助用户从多个不同角度观察各种特征,更真实地直观反映了该特征的实际应用情况,并极大地有效弥补了基于反向正射曲线影像的传统应用技术不足。丰富的软件可用和扩展性通过图像支持软件的各种应用,高度,长度,面积,角度和物体倾斜度的各种操作可以直接基于图像结果和图像软件进行,从而大大扩展了高度倾斜摄影实景技术在其他行业应用中的广泛应用。三维图像建模的低使用成本对于各种三维数字模型城市图像应用,航拍的大中小规模地形映射图像功能的广泛使用,再辅加上从各种倾斜地形图像中批量分析提取图形纹理的多种方法,可以有效率地降低三维数字城市图像建模的使用成本。数据量相对较小。与三维图形地理图像信息采集应用程序系统中的所有海量三维地理数据采集相比,使用三维倾斜视角摄影实景技术可以获得的三维图像分析数据量显然要少得多。并且可以通过使用成网络技术将共享图像的各种数据库和格式快速地被发布连接到电脑上,以便于实现一个共享的图像应用程序。。

.2.无人机倾斜摄影实景三维建模

2.1无人机倾斜摄影实景三维建模技术线路

在实施我国无人机应用全景倾斜三维实景线路摄影技术项目进行实景三维倾斜线路建模前期,技术人员往往认为需要充分了解依据其在项目前期开需建设阶段已经获取的航摄、像差监控校准值和实景校准值等技术数据实际应用情况,进行项目相关应的技术数据支撑以及线路的预先设计规划以及设置。

3.无人机采用倾斜视角实景三维摄影建模质量评价

3.1无人机倾斜摄影实景三维建模影响因素

基于应用无人机倾斜实景摄影初始实景三维模型技术设计生成的初始三维模型影像具有不同应用类型的影像现象情况:首先,无人机影像姿态发生变化、颤簸等操作,会直接影响导致基于无人机倾斜实景摄影模型影像出现重叠度、 几何度等畸变,进而间接导致基于无人机倾斜实景摄影初始实景三维模型影像出现凸包、破洞等等情况。其次,大气环境中的噪声、不同光照时段内的光照强度变化,均可能会直接导致实景无人机 图像倾斜三维摄影模型实景三维摄影模型图像出现角度k面、 凸包、纹理不均、破洞等等情况。最后,影像模型主控点发生落水、影像模型分辨率补偿不足、影像模糊等严重问题,均可能会直接导致无人机发生倾斜影像摄影机的实景三维影像模型和摄地物三维模型边缘平滑度补偿不足、水面缺失等严重问题

3.2.无人机倾斜视角摄影实景三维建模设计优化

基于上述无人机倾斜实景摄影飞机实景三维结构模型及其建立应用过程中可能出现的各种因素影响,初始设计生产的无人机倾斜实景摄影飞机实景三维结构模型并不能完全满足其在实际技术应用中的需求。因此,无人机倾斜摄影实景一维建模技术人员首先应在进行初始模型主体构建的技术基础上,利用二维几何优化修复法对细节进行整理优化装饰、纹理优化修补等技术措施,对无人机倾斜摄影相机实景三维拍摄模型主体进行二次建模优化装饰措施。

其中,几何填补修复主要针对无人机实景倾斜实景摄影机的三维实景模型破洞、凸包等主要问题,进行几何修补,抹平还原。同时还要排除飞面的易碎部,而在细节处的整理修补主要的就是利用通过替换或者其他修补技术措施,进行重要的接地物、标志物的细节处理:而纹理装饰修补则主要是通过利用替换或者修补等技术措施,进行不均匀度的纹理修补处理。除以上两种方法之外,无人机进行倾斜实景摄影在实景三维建模处理技术中还可以直接结合目前三维建模技术优势,针对无人机进行倾斜实景摄影，实景三维模型中还有待进行改进的对地物理目标或者移动区域,进行二次建模处理。如果在无人机前期摄影实景，三维建模的技术人员们就可以 直接利用前期摄影实景空中多个三角形的加密控制成果, 根据若干均匀分布于区域内部的控制点,利用立体化的处理技术。无人机摄影倾斜三维摄影模型实景背景辅助图像编辑背景优化处理系统主要针对具体拍摄过程,进行摄影目标三维模型背景区域的优化处理。以凸包模型变形准确处理过程为一案例进行说明， 无人机进行倾斜实景摄影工程，实景三维建模工程技术人员不仅可以通过利用空中高度三角变形加密校正成果, 还可以进行空中高度三角加密校正变形影像-自动均匀纹理变色提取-均匀纹理变色贴图处理-自动均匀纹理变色贴图等多个过程,保证利用无人机进行倾斜实景摄影实景三维凸包模型变形问题的有效准确处理。

4.结束语

综上所述,在数字地球,建筑整体景观设计和数字智能城市社区不断快速发展的巨大背景下,人们逐渐开始意识并看到基于构建一个具有真实建筑纹理的微型数字智能城市三维设计模型的重要应用价值。基于无人机进行倾斜摄影的三维立体模型技术具有制作成本低,分辨率高,风险低,时间短和效率高的四大特点。因此,为了充分保证目前无人机倾斜摄影三维图形模型实际计算值的全部计算,相关研究人员建议可以在对目前无人机倾斜摄影三维模型的相关研究成果基础上,研究确定无人机倾斜摄影三维模型的计算精度及其水平。无人机进行倾斜摄影的三维建模应用方法需要进行深入研究探索,弄清那些影响利用无人机进行倾斜摄影三维摄影模型应用质量的主要因素,为利用无人机进行倾斜摄影实景三维模型的有效建模应用研究提供理论依据。

参考文献

[U]王阳基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模研究J」城市地理201781:2-13

(3)范攀峰,李露露,基于Sman三维的低空无人机倾斜摄影实景三维建模研究J,测绘通报201752111111.