數(shù)字建筑物模型的線陣推掃影像真正射糾正

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)正從單機(jī)工作方式向系統(tǒng)集成的工作方式轉(zhuǎn)變,獲取和處理空間數(shù)據(jù)已變得較為容易。在三維數(shù)字城市建筑物建模方面,要求必須快速有效地提取建筑物邊界,才有可能進(jìn)行快速的三維景觀建模作業(yè)。本文提出了利用dsm和真正射影像相結(jié)合構(gòu)建地形景觀的一種新方法,首先從真正射影像上提取建筑物的邊界線,對(duì)建筑物多邊形進(jìn)行三角化處理,視地面模型為一帶洞多邊形,同樣進(jìn)行delaunay三角化處理,接著從dsm和dem獲取建筑物的高度信息,構(gòu)建三維建筑物模型,最后通過(guò)紋理映射的方式,對(duì)整個(gè)建模場(chǎng)景進(jìn)行紋理貼圖,這一方法取得了較好效果,已經(jīng)在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了應(yīng)用。

集成高分辨率多視航空影像與lidar數(shù)據(jù),以"輪廓提取—3維輪廓生成—3維模型重建"為主要框架,提出一種多視輪廓與lidar數(shù)據(jù)集成的3維輪廓線生成方法、lidar數(shù)據(jù)支撐下改進(jìn)的分割-合并-成型算法,形成一套新的、系統(tǒng)的3維建筑物模型重建技術(shù)方案。該方案可以有效重建結(jié)構(gòu)復(fù)雜的3維建筑物模型,相對(duì)單純基于lidar的方案,所重建3維模型的準(zhǔn)確性與完整性更好、定位精度更高。

針對(duì)航空影像中矩形建筑物半自動(dòng)重建進(jìn)行了研究。該方法基于最小二乘模型影像匹配算法,通過(guò)使航空影像中提取的建筑物邊緣與模型投影線之間距離和最小計(jì)算建筑物的參數(shù)。給出用csg與b-rep相結(jié)合描述的矩形體基本模型,人工在影像上選點(diǎn)建立建筑物的初始模型,將初始模型反投到影像上,并對(duì)影像進(jìn)行邊緣提取,根據(jù)最小二乘模型影像匹配算法求解最佳模型參數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法有較高的準(zhǔn)確性。該算法除航空影像與影像方位元素外不需要其他輔助數(shù)據(jù),只需人工計(jì)算初始值,其他計(jì)算由計(jì)算機(jī)完成,速度較快,節(jié)約了人力物力,具有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。

基于模型的航空影像矩形建筑物半自動(dòng)建模 作者：楊玲，張劍清，yangling，zhangjian-qing 作者單位：楊玲,yangling(武漢大學(xué),遙感信息工程學(xué)院,武漢,430079)，張劍清,zhangjian- qing(武漢大學(xué),遙感信息工程學(xué)院,武漢,430079;武漢大學(xué),測(cè)繪遙感信息工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn) 室,武漢,430079) 刊名： 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用 英文刊名：computerengineeringandapplications 年，卷(期)：2008,44(33) 參考文獻(xiàn)(8條) 1.lowedgfittingparacaeterizedthree-dimensionalmodelstoimages1991(05) 2.張劍清;張祖勛;徐芳城區(qū)大比例尺影像三維景觀重建1998(04) 3.程曦冉;張劍清

無(wú)人機(jī)航測(cè)技術(shù)具有非接觸測(cè)量、效率高、信息豐富等優(yōu)點(diǎn),在數(shù)字城市建設(shè)中正發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文以某建筑物為研究對(duì)象,提出了一種基于無(wú)人機(jī)影像的建筑物三維模型重建方法,首先使用無(wú)人機(jī)對(duì)建筑物的屋頂及墻面拍攝,再進(jìn)行影像匹配生成密集點(diǎn)云；然后使用掃描儀對(duì)無(wú)人機(jī)無(wú)法拍攝的墻面進(jìn)行掃描,并將掃描點(diǎn)云與影像生成點(diǎn)云配準(zhǔn)；最后對(duì)點(diǎn)云預(yù)處理,再進(jìn)行三角網(wǎng)構(gòu)建,使用3dsmax構(gòu)建精細(xì)化模型,并對(duì)模型進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估。結(jié)果表明,該方法可以獲得建筑物精細(xì)化的三維模型。

近年來(lái),基于lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建筑物重建模型一直是研究的熱點(diǎn)。目前,出現(xiàn)的許多算法對(duì)簡(jiǎn)單建筑物,如平頂房屋、人字行屋頂及其他規(guī)則房屋的重建取得了不錯(cuò)的效果,但是,對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑物重建問(wèn)題仍然有待解決。針對(duì)這一問(wèn)題,本文提出了一種利用等高線簇分析從lidar數(shù)據(jù)中自動(dòng)重建復(fù)雜建筑物模型的新算法。該算法是一種自底向上的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法,以等高線所反映出的建筑物輪廓特征為基礎(chǔ),充分利用等高線封閉性和明確的拓?fù)潢P(guān)系,采用等高線形狀分析的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物的檢測(cè)和模型識(shí)別與重建。算法實(shí)現(xiàn)分為4個(gè)步驟,首先,通過(guò)對(duì)lidar點(diǎn)云數(shù)據(jù)的delaunay三角化跟蹤提取等高線,然后利用等高線的長(zhǎng)度,面積等形狀參數(shù)來(lái)提取建筑物等高線,再通過(guò)拓?fù)浞治?以及形狀匹配的方法對(duì)等高線進(jìn)行分簇,得到同一建筑物不同組成部分的等高線簇,最后,對(duì)各簇等高線進(jìn)行模型參數(shù)優(yōu)化并按拓?fù)潢P(guān)系進(jìn)行重組得到完整的建筑物模型。通過(guò)對(duì)多層次、多曲面等復(fù)雜建筑物的重建實(shí)驗(yàn)證明了此方法的可行性。

高分辨率遙感影像具有場(chǎng)景復(fù)雜、目標(biāo)種類多樣、同一目標(biāo)呈現(xiàn)多種形態(tài)等特點(diǎn),給建筑物檢測(cè)帶來(lái)困難.近年來(lái),可變形部件模型(deformablepartmodel,dpm)被廣泛應(yīng)用到模式識(shí)別領(lǐng)域,并且在自然場(chǎng)景的目標(biāo)識(shí)別方面取得很好的效果.結(jié)合可變形部件模型,提出一種針對(duì)高分辨率遙感影像中建筑物的檢測(cè)方法,將建筑物看作可變形部件的組合,通過(guò)訓(xùn)練得到其對(duì)應(yīng)的參數(shù)模板,并采用滑動(dòng)窗口的方式遍歷待檢測(cè)的影像,判斷其中是否存在建筑物目標(biāo).通過(guò)對(duì)分辨率為0.5m的高分辨率遙感影像的實(shí)驗(yàn)證明了方法的有效性.

高分辨率遙感影像具有場(chǎng)景復(fù)雜、目標(biāo)種類多樣、同一目標(biāo)呈現(xiàn)多種形態(tài)等特點(diǎn)，給建筑物檢測(cè)帶來(lái)困難。近年來(lái)，可變形部件模型（deformablepartmodel，dpm）被廣泛應(yīng)用到模式識(shí)別領(lǐng)域，并且在自然場(chǎng)景的目標(biāo)識(shí)別方面取得很好的效果。結(jié)合可變形部件模型，提出一種針對(duì)高分辨率遙感影像中建筑物的檢測(cè)方法，將建筑物看作可變形部件的組合，通過(guò)訓(xùn)練得到其對(duì)應(yīng)的參數(shù)模板，并采用滑動(dòng)窗口的方式遍歷待檢測(cè)的影像，判斷其中是否存在建筑物目標(biāo)。通過(guò)對(duì)分辨率為0．5m的高分辨率遙感影像的實(shí)驗(yàn)證明了方法的有效性。

按照建筑施工圖描述信息的特點(diǎn),提出了依照?qǐng)D紙順序和表達(dá)方式為向?qū)У哪嫦驑?gòu)模方法,給出了實(shí)現(xiàn)該思想的軟件體系結(jié)構(gòu)及流程,建立了實(shí)現(xiàn)逆向構(gòu)模的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),給出了施工圖數(shù)字化過(guò)程中建筑屬性的自動(dòng)生成算法。運(yùn)用此方法開(kāi)發(fā)的算量軟件,可以顯著降低圖紙交互輸入時(shí)操作人員的腦力負(fù)荷,提高圖紙數(shù)字化的效率和質(zhì)量。

針對(duì)現(xiàn)行的三維建筑模型像一個(gè)黑盒子,因?yàn)椴煌敢曀钥床灰?jiàn)建筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu),不能進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)航定位等問(wèn)題,在研究revit和autocad建立三維建筑模型技術(shù)的基礎(chǔ)之上,設(shè)計(jì)了通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使三維建筑模型可\"透視化\

針對(duì)建筑物計(jì)算機(jī)輔助調(diào)平的需要,應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)工具建立基礎(chǔ)梁變曲測(cè)判方法,解決了原始基礎(chǔ)情況不明條件下的數(shù)學(xué)建模問(wèn)題,避免盲目調(diào)平可能產(chǎn)生的附加變形,為建筑物安全調(diào)平提供了保證。

針對(duì)建筑物計(jì)算機(jī)輔助調(diào)平的需要,應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)工具建立基礎(chǔ)梁變曲測(cè)判方法,解決了原始基礎(chǔ)情況不明條件下的數(shù)學(xué)建模問(wèn)題,避免盲目調(diào)平可能產(chǎn)生的附加變形,為建筑物安全調(diào)平提供了保證。

提出了針對(duì)機(jī)載激光雷達(dá)點(diǎn)云的建筑物三維模型提取方法。首先通過(guò)濾波從點(diǎn)云中提取數(shù)字地形模型(dtm),再?gòu)臄?shù)字表面模型(dsm)中剔除dtm影響,得到正規(guī)化數(shù)字表面模型(ndsm);然后通過(guò)高程濾波和雙邊濾波從ndsm中得到建筑物區(qū)域;在建筑物幾何形狀約定下,將建筑物分"層"處理,通過(guò)邊緣探測(cè)與規(guī)格化算法得到每"層"建筑物的邊緣;邊緣點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)成了建筑物三維模型的基礎(chǔ)。該方法借助數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)易于計(jì)算機(jī)處理的優(yōu)點(diǎn),能較為快速、準(zhǔn)確地提取建筑物三維模型,適合大規(guī)模、快速、對(duì)精度要求不高的lidar數(shù)據(jù)提取。最后通過(guò)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了該方法的可行性及有效性。

針對(duì)現(xiàn)有三維模型分割方法在建筑物基本結(jié)構(gòu)特征識(shí)別方面存在的不足,提出一種基于體元分析的三維建筑物模型結(jié)構(gòu)化分割方法。該方法首先通過(guò)體元化和內(nèi)部距離參數(shù)計(jì)算在模型內(nèi)部構(gòu)建分層距離場(chǎng),然后采用局部極值判別方法從各層距離場(chǎng)中提取出對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)、形狀分布具有代表意義的中心體元,并基于中心體元和內(nèi)、外部體元聚類找到建筑物在空間組成上相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)單元,最后依據(jù)體元分析結(jié)果對(duì)原始建筑物模型進(jìn)行表面分割。試驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能夠?qū)Σ煌L(fēng)格的建筑物模型進(jìn)行有效分割,具有極強(qiáng)的穩(wěn)健性。

目前,針對(duì)單體建筑物的模型簡(jiǎn)化算法主要考慮單獨(dú)簡(jiǎn)化墻面和屋頂房檐結(jié)構(gòu)。但對(duì)于建筑物組,這些方法忽視鄰接建筑物的特征以及與周圍特征間的相互連接關(guān)系。針對(duì)這些問(wèn)題,利用屋頂結(jié)構(gòu)特征,提出一種能自動(dòng)生成保持建筑物組結(jié)構(gòu)特征的模型簡(jiǎn)化方法。通過(guò)底面平面圖的鄰接關(guān)系將建筑物分割成不同的結(jié)構(gòu)部分,通過(guò)判斷屋頂特征,采用自頂向下的投影方法,重構(gòu)建筑物模型,最后將各部分聯(lián)合形成簡(jiǎn)化模型。實(shí)驗(yàn)表明,該簡(jiǎn)化方法在建筑物的頂層和墻面特征較好保留的基礎(chǔ)上,能充分利用模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),用較少的數(shù)據(jù)量描述模型,生成適合移動(dòng)端應(yīng)用需求的精度模型。

三維激光掃描(terrestriallaserscanning,tls)技術(shù)作為一種全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù),是繼gps空間定位之后的有一項(xiàng)新興測(cè)繪技術(shù)。本文首先對(duì)三維激光掃描儀的測(cè)距和工作原理進(jìn)行闡述,然后運(yùn)用tls技術(shù)對(duì)某建筑物進(jìn)行掃描和建模處理。其中,著重對(duì)基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)構(gòu)建精細(xì)化建筑三維模型的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探索。此外,還對(duì)tls技術(shù)外業(yè)掃描和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的全過(guò)程進(jìn)行探索和總結(jié)。最后,對(duì)tls技術(shù)相較于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行探討,并對(duì)tls技術(shù)的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

隨著城市高層建筑的不斷出現(xiàn)和重點(diǎn)項(xiàng)目的陸續(xù)完成,建筑物變形觀測(cè)顯得越來(lái)越重要。本文通過(guò)對(duì)高層建筑物沉降觀測(cè)過(guò)程的分析研究,對(duì)外業(yè)觀測(cè)的注意事項(xiàng)和觀測(cè)過(guò)程設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的討論研究,并通過(guò)對(duì)觀測(cè)結(jié)果應(yīng)用雙曲線模型進(jìn)行分析研究,得出了觀測(cè)結(jié)論。

研究城鎮(zhèn)建筑物的提取是遙感影像分析應(yīng)用中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。遙感影像建筑物結(jié)構(gòu)和光譜的多樣性,使結(jié)構(gòu)、光譜等特征的建筑物提取變得極其復(fù)雜。根據(jù)遙感影像的建筑物紋理區(qū)別于其它空間對(duì)象紋理的特點(diǎn),為提高影像分辨率,提出gabor紋理塊的遙感影像對(duì)象模型方法應(yīng)用于遙感影像城鎮(zhèn)建筑物的提取。以整個(gè)城鎮(zhèn)為對(duì)象,以建筑物、道路、綠地等不同城鎮(zhèn)區(qū)域?yàn)榻M成對(duì)象的紋理塊,建立基于紋理塊的對(duì)象模型,利用模型進(jìn)行遙感影像對(duì)象的紋理標(biāo)定,最終提取出城鎮(zhèn)建筑物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明方法克服了建筑物結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和多樣性以及背景環(huán)境的影響,能很好地從城鎮(zhèn)遙感影像中提取建筑物。

為了確保建筑物施工、運(yùn)營(yíng)期間的安全,需要進(jìn)行沉降觀測(cè).分析了沉降觀測(cè)的流程和要求,在沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,提出了使用雙曲線進(jìn)行沉降預(yù)測(cè)的方法,從而可以根據(jù)預(yù)測(cè)的沉降量,科學(xué)決策,確定沉降觀測(cè)的周期.

隨著“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”概念的不斷深化,作為“數(shù)字城市”最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的技術(shù),3維城市模型數(shù)據(jù)的制作已經(jīng)成為數(shù)字化測(cè)繪的新技術(shù)亮點(diǎn)。本文介紹了一種3維城市建筑物模型的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu),詳細(xì)闡述了不同類型3維建筑物的采集方法,由此總結(jié)出3維建筑物模型數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、存儲(chǔ)、表述的完整方案。

機(jī)載激光雷達(dá)數(shù)據(jù)具有直接描述對(duì)象幾何特征、便于表達(dá)空間不連續(xù)變化等優(yōu)勢(shì),是建筑物重建的主要數(shù)據(jù)源之一。為實(shí)現(xiàn)基于激光雷達(dá)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的模型自動(dòng)重建和解決現(xiàn)有方法存在的問(wèn)題,提出了一種基于特征線提取、面向簡(jiǎn)單規(guī)則建筑物的重建方法。該方法以投影為基礎(chǔ),以平高分解為手段,通過(guò)在多個(gè)投影平面內(nèi)逐步確定平面、高程信息實(shí)現(xiàn)特征線提取及模型重建。實(shí)驗(yàn)表明,該方法能夠避免現(xiàn)有方法遇到的若干困難,有效重建簡(jiǎn)單規(guī)則建筑物模型。

以高分一號(hào)衛(wèi)星遙感影像為數(shù)據(jù)源,引入形態(tài)學(xué)算法,研究采用面向?qū)ο蟮挠跋穹诸惙椒ㄟM(jìn)行城市建筑物提取的關(guān)鍵技術(shù)。研究方法結(jié)合影像分割與基于知識(shí)規(guī)則的影像分類技術(shù),首先采用基于形態(tài)學(xué)開(kāi)閉重建的分水嶺分割算法對(duì)高分影像進(jìn)行分割,其次采用基于知識(shí)規(guī)則的svm分類方法對(duì)影像進(jìn)行分類,達(dá)到提取建筑物的目的。結(jié)果顯示,3個(gè)研究區(qū)建筑物提取的kappa系數(shù)分別為0.85、0.66和0.65,利用基于知識(shí)規(guī)則的面向?qū)ο蠓诸惙椒▽?duì)高分辨率遙感影像中建筑物的提取效果較好,能夠完整、準(zhǔn)確地提取出建筑物外形信息,具有較高的應(yīng)用與推廣價(jià)值。