無人機傾斜攝影的快速三維建模方法研究

孟凡強 和正強 王健舟

摘 ?要：近年來，無人機測量技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域新興的一種高科技技術(shù)，在測量過程中，高新技術(shù)的應(yīng)用成功保證了傳統(tǒng)的航空攝影技術(shù)，隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的進步，給工程中的測量技術(shù)提出了新的要求。其中無人機傾斜攝影測量是發(fā)展中的一項新技術(shù)，在城市化建設(shè)中起著尤其重要的作用。在城市化建設(shè)中，無人機傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用可以為城市中的三維模型起著有力的指導(dǎo)，并為后續(xù)工程建設(shè)提供重要基礎(chǔ)依據(jù)?；诖耍恼峦ㄟ^無人機傾斜攝影的快速三維建模方法進行了分析研究，希望為相關(guān)研究學者提供一定參考經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：無人機;三維建模;傾斜攝影;分析

中圖分類號：P231 ? ? ? ? ?文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）19-0137-02

Abstract： In recent years， UAV measurement technology is a new high-tech technology in the field of international surveying and mapping. In the process of surveying， the application of high and new technology successfully ensures the traditional aerial photography technology. The progress of modern science and technology has posed new requirements for measurement technology in engineering. Among all others， UAV tilt photogrammetry is a new technology in development， which plays a particularly important role in the construction of urbanization. In the urbanization construction， the application of UAV tilt photogrammetry technology can play a strong guidance for the three-dimensional model in the city， and lays an important foundation for the follow-up engineering construction. Based on this， this paper analyzes and studies the rapid 3D modeling method of UAV oblique photography， in the hope of providing some reference experience for relevant researchers.

Keywords： UAV; 3D modeling; oblique photography; analysis

1 無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)

（1）無人機起降方便：無人機在工作過程中，對于起降環(huán)境影響因素要求較低，只要在相對開闊的場地就可以進行遙控起飛，并不需要專用的機場來完成起飛。

（2）可以完成低空起飛：無人機在飛行過程中，高度距離無需有嚴格的控制，同時在工作中，受天氣影響的幾率較小，在工作過程中，其工作效率較高。

（3）具有較高的分辨率：無人機在起飛過程中，有效的將數(shù)碼相機中的分辨率進行了提升，保證了無人機在低空中的分辨率。分辨率的提升甚至高達到厘米級別的，同時可以清晰明了的看到頂部的紋理。

（4）建模效率高：無人機傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)用中，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高度精準性，同時為三維建模技術(shù)的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)保障[1]。

通過無人機傾斜攝影測量系統(tǒng)的不斷分析研究下，可以發(fā)現(xiàn)在應(yīng)用中，無人機測量技術(shù)具備一定的優(yōu)勢，在工作領(lǐng)域中有效提升的了工作效率，同時保障了無人機傾斜攝影測量應(yīng)用的主要特點，無人機傾斜技術(shù)的出現(xiàn)，改變了傳統(tǒng)攝影技術(shù)的應(yīng)用，通過利用新技術(shù)低空多位的鏡頭改變了原有的工作方式，同時自動生成的三維地理信息模型，在無人機測量攝影過程中，將數(shù)據(jù)的獲取進行了精準性獲取。

2 無人機傾斜攝影的快速三維建模分析

2.1 無人機傾斜攝影測量技術(shù)概述

無人機傾斜攝影中的三維建模方法相對于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)來說，存在測量技術(shù)應(yīng)用高的結(jié)果?，F(xiàn)階段，無人機技術(shù)與攝影測量技術(shù)的不斷延伸下，出現(xiàn)了無人機傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用。經(jīng)過技術(shù)的不斷發(fā)展下，無人機傾斜攝影測量技術(shù)與三維建模技術(shù)的相互融合，不僅實現(xiàn)了影像數(shù)據(jù)的擴展，同時也為傳統(tǒng)的測量技術(shù)中的弊端提出了解決措施，實現(xiàn)了一個垂直、四個傾斜五個維度影像的獲取，獲取較高的信息分辨率。另外，三維模型的具體應(yīng)用有效的幫助工作人員開展工作，提升工程測量技術(shù)的應(yīng)用。更好的開展并實現(xiàn)三維信息的建設(shè)，完成無人機傾斜攝影測量技術(shù)中的三維建模工作[2]。

2.2 無人機傾斜攝影測量技術(shù)特點

相對于傳統(tǒng)的測量技術(shù)來說，無人機傾斜攝影測量技術(shù)應(yīng)用在工程建設(shè)中，存在以下幾個方面的特點。第一，無人機中的傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)用投資中，其投資成本相對于其他測量技術(shù)來說，其投資成本較低，主要體現(xiàn)在無人機中人工成本費用方面，降低了整體測量時間周期，使企業(yè)使用成本降低。第二，無人機傾斜攝影測量技術(shù)在實際應(yīng)用中，對于人為干預(yù)影響較小，提升整體應(yīng)用水平，在自動化方面比較超前，避免了人工操作失誤現(xiàn)象，對測繪精準問題提供了較大的發(fā)展空間，提升了測繪精準度。第三，無人機傾斜攝影可以實現(xiàn)五個維度的信息采集，獲取到的數(shù)據(jù)信息以及實物影像的效率提升，其精準率相對來說也更高[3]。

2.3 影像預(yù)處理

無人機傾斜攝影中的影像預(yù)處理方法相對于傳統(tǒng)的測繪技術(shù)來說，存在測量技術(shù)應(yīng)用高的結(jié)果。當無人機完成影像攝影拍攝后，要對其獲取的影像進行全面的檢查，檢查要結(jié)合拍攝地實際情況展開相應(yīng)的分析，保證影像拍攝的質(zhì)量。在進行檢查中，主要包括了影像的文件格式、質(zhì)量、重疊度以及影像中的對應(yīng)關(guān)系，當影像出現(xiàn)質(zhì)量問題時，要對影像的質(zhì)量進行修復(fù)，避免在后期使用過程中出現(xiàn)問題。另外，影像的整體色彩，要符合整體的美觀要求，在開始進行影像上光時，要保證均勻的上色，從而保證影像數(shù)據(jù)色調(diào)的一致性，并保證影像單張無偏色的出現(xiàn)[4]。

3 基于無人機傾斜攝影的快速三維建模方法

3.1 起始數(shù)據(jù)的處理

無人機傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)用中得到了各個行業(yè)的青睞，同時在技術(shù)中有著一定的重要保障。其中起始數(shù)據(jù)的處理在建立中始終處于三維建模以上，才能保證數(shù)據(jù)的精準性，同時也包括了POS數(shù)據(jù)的應(yīng)用。

在進行信息數(shù)據(jù)中的處理以及保存中，其旁向重疊度要保持在50%以上，航向重疊度要保持在80%以上。在進行數(shù)據(jù)存儲管理中，要結(jié)合相機的視角進行拍攝，同時將拍攝的信息進行分類存儲，以便于在后期檢測發(fā)展中提升數(shù)據(jù)檢測的精準性。另外，在進行起始數(shù)據(jù)保存以及處理中，當數(shù)據(jù)數(shù)量累計較大，會出現(xiàn)失真以及誤差等問題，可以加入POS數(shù)據(jù)對拍攝影像進行控制。另外，通過Smart3D專業(yè)軟件也可以對數(shù)據(jù)進行分析處理，在利用該軟件過程中，通過多角度對影像數(shù)據(jù)分析，并生成相應(yīng)的高密度點云，在此基礎(chǔ)上進行全自動紋理處理，準確并快速的生成城市中的三維場景[5]。

3.2 空中三角測量

無人機傾斜攝影中的測試攝影數(shù)據(jù)要保證測量的精準性，才能保證三維場景應(yīng)用的精準性，然而對于傳統(tǒng)的影像數(shù)據(jù)處理來說，應(yīng)該應(yīng)用同名像點自動量測算法，但是對于無人機傾斜攝影應(yīng)用在測量中，在影像獲取中，其數(shù)據(jù)不應(yīng)單單只滿足正視角度，其拍攝中的視角還應(yīng)包括傾斜角度中的影像拍攝。所以在拍攝中，傳統(tǒng)的算法以及應(yīng)用已無法滿足拍攝中的實際需求。POS系統(tǒng)中的觀測值可以作為多角度影像數(shù)據(jù)中的元素位置，并通過多個坐標中的信息，根據(jù)連接點進行相應(yīng)的測量，經(jīng)過區(qū)域網(wǎng)生成相應(yīng)的報告，同時為圖像自身的空間布局奠定堅實的基礎(chǔ)保障[6]。

3.3 密集點云的生成

無人機傾斜攝影技術(shù)中的密集點就是通過多視影像的處理得到的模型DSM，有利于后續(xù)影響的生成。當獲取到DSM數(shù)據(jù)后，要通過相應(yīng)的濾波處理，同時還要進行數(shù)據(jù)匹配，直到最后得到DSM。當無人機攝影技術(shù)出現(xiàn)影像數(shù)據(jù)丟失的情況時，同時也會影響三維建模，出現(xiàn)這種情況時，人工編輯人員要進行相應(yīng)的控制，降低問題發(fā)生的概率[7]。

3.4 構(gòu)建TIN模型

無人機傾斜攝影在模型構(gòu)建中，要結(jié)合周圍的實際情況構(gòu)建相關(guān)模型。構(gòu)建TIN模型時，要對高密度中的點云數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理，為模型精準度的構(gòu)建進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，從而提升數(shù)據(jù)建立的精準度，保證后續(xù)工作發(fā)展構(gòu)建的精準度，構(gòu)建模型的順序如下所示：（1）采集不同角度的影像信息，參

考逐像素進行數(shù)據(jù)匹配[8]。（2）通過多角度匹配冗余信息，在進行匹配過程中，一定要盡量避免并減少匹配帶來的影響，提升算法中的同名坐標匹配率，更加方便與并行算法中的三維點數(shù)據(jù)。（3）TIN模型構(gòu)建過程中，要從不同角度上進行模型的構(gòu)建，通過三角網(wǎng)的優(yōu)化對比下，將其內(nèi)部的尺寸和原始影像進行相應(yīng)的調(diào)整，同時對原始的分辨率進行調(diào)整，通過曲面變化進行不斷優(yōu)化和調(diào)整，最終獲取TIN模型中的矢量架構(gòu)[9]。

3.5 自動紋理關(guān)聯(lián)

在科學技術(shù)的不斷發(fā)展下，無人機技術(shù)在應(yīng)用中實現(xiàn)了多種技術(shù)的相互融合，同時在發(fā)展中，受到各個行業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。無人機技術(shù)包含了自動紋理映射技術(shù)，無人機傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)用中主要基于瓦片技術(shù)，在進行應(yīng)用過程中，將整個建模區(qū)域分為多個大小的瓦片，每個瓦片中的大小瓦片建立起一個相應(yīng)的任務(wù)，并計算出各個節(jié)點，在進行相應(yīng)的配準。同時為帶有紋理的模型建設(shè)多種細節(jié)，方便各個文件組織進行不斷的優(yōu)化，從而提升分層次的瀏覽效率，以便于更好的生成三維場景[10]。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，無人機傾斜攝影測量技術(shù)在實際應(yīng)用中為城市規(guī)劃以及建設(shè)提供指導(dǎo)與分析。無人機傾斜攝影技術(shù)在城市三維建模工作中的應(yīng)用是一個較為復(fù)雜的過程，在三維建模應(yīng)用中，主要包括了數(shù)據(jù)管理、處理分析、采集等工作。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，自動化程度的不斷提升，在工作領(lǐng)域上提升了工作效率，其中生產(chǎn)成本低。精準度高等優(yōu)點，能夠快速實現(xiàn)城市三維景觀的可視化，滿足城市三維建模的需求。無人機傾斜攝影測量技術(shù)可以更好的對無人機數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，同時還能方便實現(xiàn)三維建模。

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