[发明专利]基于无人机航拍影像序列的三维建筑模型库系统构建方法

说明书

公开了一种基于无人机航拍影像序列的三维建筑模型库系统构建方法，包括：采用无人机对建筑正上方和前、后、左、右五个方位高重叠率拍摄，采集建筑物影像数据；基于建筑物影像数据，通过空中三角测量方法得到稀疏三维点云；将稀疏三维点云进行密集匹配得到稠密点云；以稠密点云为输入，基于Delaunay三角剖分算法得到建筑的三维网格模型并进行纹理映射，获得具有彩色纹理的建筑三维模型；将建筑三维模型进行人为修补并手动迁移，构建建筑模型数据库；运用基于图模型的关键词提取技术匹配对应的三维建筑模型。与经典SFM算法相比，本发明更适用于三维建筑模型数据库的构建，为大型物体的三维重建提供了全新手段，提高了建筑模型匹配成功率，扩大了匹配范围。

技术领域

本发明属于三维重建领域，具体涉及基于无人机航拍影像序列的三维建筑模型库系统构建方法。

背景技术

无人机遥感已经成为卫星遥感之外的一种重要遥感手段,如何由无人机获取的影像快速稳健地恢复场景的三维信息，已成为摄影测量和计算机视觉领域共同关注的热点问题。

2004年Jang等(Jang H S,Lee J C,Kim M S,et al.Construction of nationalcultural heritage management system using RC helicopter photographicsurveying system,The International Archives of the Photogrammetry,Re-moteSensing and Spatial Information Sciences,Vol XXXV,Part B5.Istanbul,2004:473-478.)首次使用多视几何软件PhotoModeler对无人机影像进行处理，并基于SFM(StructureFrom Motion，SFM)与SLAM(Simultaneous Localization and Mapping，SLM)软件包进行无人机影像序列处理，这种方法自动化程度较高，易于获取数据，但由于一般不引入控制点，或使用的已知数据较少，因此重建精度较低。2011年Agarwal(Sameer Agarwal,YasutakaFurukawa,Noah Snavely,Ian Simon,Brian Curless,Steven M.Seitz,RichardSzeliski.Building Rome in a day[J].Communications of the ACM,2011,54(10).)发表的基于Bundler的成果，是一种增量式的重建系统，在一对严格挑选的基准影像重建基础上，通过不断添加影像并进行光束法平差优化，来实现SFM重建。Kersten等将Bundler与稠密匹配重建软件PMVS(Patch based Multi-View Stereopsis，PMVS)结合，用于无人机获取的建筑文物影像重建,分析评估文物受损情况。对于此类增量式SFM算法，由于要进行多次的光束平差运算，影像越多，平差耗时越多且呈指数级增加。

在2013年，Haala等(Haala N,Cramer M,Rothermel M.Quality of 3D pointclouds from highly overlapping UAV imagery,The International Archives of thePhotogrammetry,Remote Sensing and Spatial Information Sciences,Vol XL,Part 1/W2.Rostock,2013:183-188)基于传统航测方法，引入机载差分GPS辅助无人机定向，在影像处理过程使用Bundler来改善空三解算初值，用于地形和地物重建，其重建结果的平面精度较高可达10cm，但处理过程需要一定的人机交互，自动化程度低。2019年，张慧莹等人(张慧莹,董春来,王继刚,孙思佳,王鸿远,王欢欢.基于Context Capture的无人机倾斜摄影三维建模实践与分析[J].测绘通报,2019(S1):266-269.)基于六旋翼多传感器无人机，多角度采集地面影像,并尝试用DP-modeler对三维模型进行精细化处理，优化模型效果，在一定程度上提高了模型精度，但对影像和设备要求较高。