基于五镜头的倾斜摄影测量三维建模（以苏州科技大学石湖校区为例）开题报告

1. 研究目的与意义

背景

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。倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来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，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个倾斜共5个不同的角度采集影像，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。因此，诸如高分辨率DSM、逼真的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。倾斜影像技术的引进和应用，使目前高昂的三维建模成本大大降低。该技术的推广应用依赖软件的强大处理能力和硬件的支持。目前世界上支持多视角影像三维实景建模的软件有许多，诸如Context Capture、Pixel Factory、Pix4D、VirtuosoGrid、VirtuoZo、DP-Smart、PhotoScan等软件，其高度自动化和智能化给建模带来极高的效率。在硬件方面也得到了国内外许多倾斜无人机的支撑，比如Harwar、MicroDrones、JOUAV、Dragon50等。软件和硬件的支持给三维实景建模带来改革性的变化，推动着三维实景建模飞速发展。

目的

随着城市化进程的推进，现阶段城市正在朝着现代化、智能化、数字化的方向发展，而城市的现代化发展必须依托经济与科技的支持。在对城市进行规划设计时，需要借助三维建模方案。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。倾斜摄影技术是一种新型的测绘技术，它与航拍技术有机结合起来， 在城市测绘与三维建模中发挥了十分重要的作用。有了三维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。

意义

倾斜摄影技术的发展，可以有效地将静态的，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。三维建模技术能够根据一系列二维相片，或者一组倾斜影像，自动生成高分辨的、带有逼真纹理贴图的三维模型。且倾斜像片带有坐标信息，模型的地理位置信息也是准确的。这种三维模型效果逼真，要素全面，而且具有测量精度，不仅带给人身临其境之感，还可用于测量学应用，是现实世界的真实还原。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容

阅读和研究与无人机倾斜摄影测量有关的专业文献资料，了解无人机五镜头倾斜摄影测量的主要研究背景和意义。学习基于无人机五镜头的三维建模技术和修模技术，运用大地测量的手段，获得一定数量的控制点和检查点，用于影像解算的核验，通过小范围的实验，分析和设计较合理的、效果和建模时间较合理的无人机五镜头倾斜摄影参数，比较五镜头在不同参数设计上建模后结果的差异，运用选择的参数和建模方法，构建石湖校区的实景三维模型，再运用模方modelfun、dp modeler等三维修模工具，进行精细化修模，完成较为完整的石湖校区实景三维模型。

3. 研究的方法与步骤

研究方法

融合无人机与相机影像的三维重建方法是基于倾斜摄影测量技术，其基本原理是使用无人机及相机完成对实景区域多角度、全方位的影像数据采集，得到多个角度的纹理影像；通过相关的算法识别提取出多幅影像间的同名像点，通过摄影中心、物点及像点的共线条件方程得到同名像点的概略位置，完成影像匹配；基于影像的内、外方位元素，建立与测区对应的航带模型或区域网模型，采用解析法对多条航带进行联合整体平差，完成空中三角测量；通过密集匹配生成密集的三维点云；根据点的空间相对关系，构建出不规则三角网；根据纹理影像和三角形面片之间的空间关系完成纹理映射，最后输出带有真实纹理的三维模型。

步骤

4. 参考文献

5. 计划与进度安排

1) 1.5学生选题，导师参加选题指导，并与指导教师见面。

2)3.1-3.16 指导教师下达毕业论文任务书，掌握本课题的基本原理和当前的发展现状。并根据期间参考资料情况，完成开题报告。

3)3.17-3.31 学生收集资料，实地调查，设计论文详细提纲。