基于倾斜摄影的多目标纹理最优化研究

摘要

随着城市数字化的不断发展，构建城市三维模型已成为摄影测量、计算机视觉等领域的研究热点之一。近年来，无人机倾斜摄影这一高新技术的出现，为三维建模提供了很好的数据来源，无人机倾斜摄影技术不同于传统的垂直摄影技术，它将垂直摄影与倾斜摄影两者相结合，多视角的获取地物信息，不仅在数据采集方面减少了野外工作量，而且在纹理信息方面增大了墙面纹理的采集量。在城市建筑物三维模型的重建过程中，纹理作为构建真实感三维模型的重要组成部分，纹理质量的好坏直接影响了模型的效果，故在纹理映射过程中，最优纹理的选取至关重要，如何选取高质量、高真实感的纹理成为了研究重点。因此，本文针对目前国内外三维重建纹理映射的研究现状，对基于无人机倾斜影像的城市三维模型纹理映射进行了研究，提出了一个选取最优纹理的算法，该算法通过构建纹理最优化模型来选取最优纹理，不仅提高了建模的速度，而且加强了纹理的真实感，具有重大的研究价值。
　　本文提出的基于倾斜摄影的纹理优化及城市三维纹理映射主要工作有以下几个方面：
　　首先，对无人机倾斜摄影系统中的多旋翼无人机与倾斜摄影相机进行了深入研究，重点分析了倾斜摄影的成像方式，并阐述了选择倾斜影像作为纹理源的优势，从而论述了选取最优纹理的必要性。
　　其次，阐述了建筑物最优纹理选取的方法，主要将纹理分为顶面与墙面两个部分进行选取，提出了一种构建墙面纹理最优化模型的算法，该算法通过模型的约束条件与目标函数对墙面纹理择优选取，详细阐述了最优化模型的约束条件和目标函数，从而构建了多目标墙面纹理最优化模型，最后对最优化模型的求解过程进行了详细阐述。
　　然后，对纹理映射的方法进行了回顾，通过分析与对比对纹理映射过程进行了优化，先将建筑物模型与影像匹配，利用最优化模型选取最优纹理，再对选取出的纹理存在树木遮挡的情况进行处理与恢复。利用OpenGL将最优纹理图像映射到三维建筑物表面上，实现建筑物三维模型的纹理映射。
　　最后，针对本文提出的方法，采用无人机倾斜摄影测量技术获取的倾斜影像进行实验，通过对建筑物纹理进行最优选取，将影像中最优纹理的坐标归一化后，将其最优纹理映射到建筑物三维模型表面，得到了带有真实感纹理的城市建筑物三维模型，证明了本文的方法在提高建筑物纹理真实感上的有效性。

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.3 研究内容及论文结构

第2章 无人机倾斜摄影测量

2.1 无人机倾斜摄影系统

2.2 倾斜摄影成像方式

2.3 倾斜影像的优势

2.4 实验硬件平台

2.5 本章小结

第3章 基于倾斜摄影的多目标纹理最优化数学模型

3.1 顶面最优纹理选取

3.2 墙面最优纹理选取模型的数学模型

3.3 基于倾斜摄影的多目标纹理最优化模型求解过程

3.4 本章小结

第4章 建筑物纹理映射

4.1 纹理映射算法回顾

4.2 建筑物模型与影像中纹理的匹配

4.3 选取最优纹理影像

4.4 最优纹理树木遮挡的处理与恢复

4.5 OpenGL纹理映射

4.6 本章小结

第5章 实验与分析

5.1测区概况与实验数据

5.2 测区实验

5.3 结果分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

申请学位期间的研究成果及发表的学术论文

致谢