空地结合的建筑单体倾斜摄影三维建模开题报告

(2)课题研究的目的: 通过无人机和激光扫描仪的结构，性能和原理研究，利用无人机倾斜摄影测量、激光扫描建模技术进行快速三维建模的技术路线和实施方案，掌握无人机倾斜摄影测量、激光扫描、近景摄影测量的基本原理，工作流程和操作方法。利用CC、pix4d等主流三维建模软件，实现三维重建。掌握倾斜摄影测量技术来获取地面物体地形全面准确的三维信息。

(3)课题研究的意义:通过研究倾斜摄影三维建模这项高新技术通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从垂直，倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为准确的信息。传统的影像数据主要来源于垂直角度的航空或卫星影像，这些影像大多只有地物顶部的信息特征，缺乏地物侧面的详细轮廓及纹理信息，不利于全方位的模型重建和场景感知，并且这些影像上的建筑物容易产生墙面的倾斜和屋顶位移，遮挡压盖等问题，不利于后期的几何纠正和辐射处理。拍出来的影像数据不仅能够真实地反映地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入地理信息、影像信息，获得更高的用户体验，极大地拓展遥感影像的应用范围。空地融合精细化实景三维建模技术将空中倾斜影像和近景影像的数据源结合构建精细化实景三维模型，利用地面影像弥补空中拍摄角度造成的地物遮挡、空中影像分辨率较低的问题，这项技术取得了较好的建模效果。

作为自动化程度较高的“无人机倾斜航拍 地面三维激光扫描技术”实景三维建模空地融合解决方案，将是最合适的城市三维模型生产技术，它将最大限度地缩短工期，降低成本，提高可视质量和位置精度。这种新的概念框架、方法和技术，将为城市的管理 和发展插上智能化的翅膀。

针对三维激光扫描和倾斜摄影测量技术各自的优缺点，将两种技术手段结合起来，互相弥补不足，研究倾斜摄影测量数据和三维激光点云数据的融合方法，并将其用于城市高层建筑的三维建模中。三维激光扫描与倾斜摄影技术的结合，实现了空中无人机航空影像与地面三维激光点云的“空地联合”，全方位无死角获取地表物体的完整表面坐标信息，实现高精度的三维建模。

（1） 研究方法：

（2） 具体步骤：

三维激光扫描在地面上以一定的角度扫描，直接获取地表物体的表面三维坐标，形成激光点云数据。

倾斜摄影测量以无人机平台搭载数码相机，在空中多角度对地表对象进行拍摄获取影像数据，然后基于多视影像的地表同名点坐标进行密集匹配，快速获取地表三维数据。其数据格式一般为JPG 等图片格式，通过相应的软件平台进行空三加密和影像密集匹配算法，自动匹配出所有影像的同名点，并从影像中抽取更多的特征点构成密集点云。由于密集匹配过程中产生了大量的点云数据，这就为三维激光点云与倾斜摄影密集点云的融合提供了可操作性。地面三维激光点云的高精度可以弥补倾斜摄影近地面区域精度偏低的缺陷，而空中无人机倾斜摄影则弥补了三维激光顶部扫描盲区和影像获取视角不够广的缺陷，将两种方法的点云进行融合，再进行三维建模，就可以实现三维模型整体上的高精度，解决倾斜摄影三维建模局部拉花、底部效应等问题。三维激光扫描与倾斜摄影技术的结合，实现了空中无人机航空影像与地面三维激光点云的“空地联合”，全方位无死角获取地表物体的完整表面坐标信息，实现高精度的三维建模，主要的作业流程如图所示。

基于无人机五镜头的三维建模技术和修模技术，，和基于激光扫描仪的BIM建模技术，运用大地测量的手段，设定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，分析和设计合理的控制点及倾斜摄影参数，建筑的实景三维模型，再运用模方Modelfun、DP modeler，CC等三维修模工具，进行精细化修模，利用航空摄影大规模成图的特点，以及从倾斜影像批量提取和映射纹理的方式，能有效降低城市三维建模成本，快速建立城市三维模型，节省模型细部分析时间，简化模型纹理采集与处理方法，缩短项目周期，提高工作效率；并可直接利用成果影像进行高度、长度、面积、角度、坡度等属性的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。即联合航空倾斜摄影与近景摄影进行空地融合的精细化建模，该方案弥补了无人机航空倾斜影像和地面近景影像各自的缺点；构建了精细化的实景三维模型，并对空地融合所建立的模型精度进行评估，以期对无人机倾斜影像的精细化三维建模实践起到借鉴作用。

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。

4)4.1-4.30上机熟悉和掌握软件的操作方法，重点掌握倾斜摄影测量三维建模、激光扫描建模、近景三维建模的完整流程，以及后期三维模型的编辑和修改，完成产品的制作。翻译一篇关于倾斜摄影测量三维建模的英文文献，并提交中英文文档。编写一份初步的论文写作目录，并经老师审阅，修改后确定。

5)5.1-5.30 撰写毕业设计说明书，完成初稿，并经导师审阅，修改。导师反馈修改意见，学生完成第二稿。

6)6.1-6.5 定稿，打印，装订。

7)6.5-6.11 制作多媒体文档，准备答辩。

8)6.11-6.14 毕业论文答辩，并进行成绩评定和分析总结。