基于多视照片的快速三维建模及应用研究开题报告

1. 研究目的与意义

本研究致力于运用便携式拍摄设备获取灌木、小乔木多视图像，通过Agisoft Photoscan软件利用图像中包含的大量的视觉线索信息,如轮廓、亮度、明暗度、纹理、特征点、清晰度等，为快速、简易、高效的三维重建提供一种方法。

通过对灌木、小乔木的三维建模获取的模型参数与人工测定参数对比分析，验证树木三维建模来获取、分析森林空间数据的可能性，为构建虚拟森林、模拟森林生长动态变化所需的森林空间数据提供方便、有效的获取手段。

2. 国内外研究现状分析

目前的虚拟植物构建方法归纳起来可分为基于几何参数的建模方法和基于图像处理的建模方法。

基于几何参数的建模方法中，l-系统最常用，该方法容易理解和实现、可以表达多种形式、结构化程度高，在模拟结构相对简单的草本植物时比较理想，而在模拟结构较为复杂的植物时显得很困难；只是有限的考虑了植物结构的特点，这对使用者在很多情况下是不够的或者是不方便的。迭代函数系统善于描述自然界中的不规则对象，但仅限于达到植物图形的视觉逼真，不适用于构建实际植物生长过程及生理生态模型。参考轴技术能够真实地描述植物生命过程，然而不易理解，理论基础要求高。粒子系统相较于描述植物的生理生态结构，更适用于描述数量较多且精度要求不高的场景，例如森林、草原。

基于图像的建模方法可分为传统的图像处理建模方法以及基于三维扫描仪获取植物形态。

3. 研究的基本内容与计划

（1）研究对象选择及参数测定

综合考虑轮廓、亮度、周边环境、高程等因素，选定适合的研究对象，人工测量获取研究对象的一系列参数（包括长、宽、高等），与后期通过智能手机采集图像所生成的三维建模数据作精度对比验证。

（2）采集图像

4. 研究创新点

（1）提出用便携式拍摄设备（智能手机）为例采集图像数据：便携设备具有分辨率高、可操控性高、成本低、体积小等特点，可以获得高精度、重叠度高、自动写入位置信息的目标图像，利用其采集图像数据方便快捷，填补使用简单的设备和过程三维建模领域的空缺，满足不同应用层次的需求。

（2）将雷达点云思想运用于三维建模的图像处理：引入俄罗斯Agisoft公司研究开发的Agisoft Photoscan摄影测量影像处理软件，基于计算机视觉对采集的图像数据进行三维重建，由静态图像自动生成密集点云，经过纹理化形成三维模型，提供获取森林空间数据的新思路。