无人机倾斜摄影的快速三维建模方法研究

孟凡强 和正强 王健舟

摘  要：近年来，无人机测量技术是国际测绘领域新兴的一种高科技技术，在测量过程中，高新技术的应用成功保证了传统的航空摄影技术，随着现代化科学技术的进步，给工程中的测量技术提出了新的要求。其中无人机倾斜摄影测量是发展中的一项新技术，在城市化建设中起着尤其重要的作用。在城市化建設中，无人机倾斜摄影测量技术的应用可以为城市中的三维模型起着有力的指导，并为后续工程建设提供重要基础依据。基于此，文章通过无人机倾斜摄影的快速三维建模方法进行了分析研究，希望为相关研究学者提供一定参考经验。

关键词：无人机;三维建模;倾斜摄影;分析

中图分类号：P231          文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）19-0137-02

Abstract： In recent years， UAV measurement technology is a new high-tech technology in the field of international surveying and mapping. In the process of surveying， the application of high and new technology successfully ensures the traditional aerial photography technology. The progress of modern science and technology has posed new requirements for measurement technology in engineering. Among all others， UAV tilt photogrammetry is a new technology in development， which plays a particularly important role in the construction of urbanization. In the urbanization construction， the application of UAV tilt photogrammetry technology can play a strong guidance for the three-dimensional model in the city， and lays an important foundation for the follow-up engineering construction. Based on this， this paper analyzes and studies the rapid 3D modeling method of UAV oblique photography， in the hope of providing some reference experience for relevant researchers.

Keywords： UAV; 3D modeling; oblique photography; analysis

1 无人机倾斜摄影测量系统

（1）无人机起降方便：无人机在工作过程中，对于起降环境影响因素要求较低，只要在相对开阔的场地就可以进行遥控起飞，并不需要专用的机场来完成起飞。

（2）可以完成低空起飞：无人机在飞行过程中，高度距离无需有严格的控制，同时在工作中，受天气影响的几率较小，在工作过程中，其工作效率较高。

（3）具有较高的分辨率：无人机在起飞过程中，有效的将数码相机中的分辨率进行了提升，保证了无人机在低空中的分辨率。分辨率的提升甚至高达到厘米级别的，同时可以清晰明了的看到顶部的纹理。

（4）建模效率高：无人机倾斜摄影技术在应用中，实现了数据的高度精准性，同时为三维建模技术的应用提供了基础保障[1]。

通过无人机倾斜摄影测量系统的不断分析研究下，可以发现在应用中，无人机测量技术具备一定的优势，在工作领域中有效提升的了工作效率，同时保障了无人机倾斜摄影测量应用的主要特点，无人机倾斜技术的出现，改变了传统摄影技术的应用，通过利用新技术低空多位的镜头改变了原有的工作方式，同时自动生成的三维地理信息模型，在无人机测量摄影过程中，将数据的获取进行了精准性获取。

2 无人机倾斜摄影的快速三维建模分析

2.1 无人机倾斜摄影测量技术概述

无人机倾斜摄影中的三维建模方法相对于传统的测绘技术来说，存在测量技术应用高的结果。现阶段，无人机技术与摄影测量技术的不断延伸下，出现了无人机倾斜摄影测量技术的应用。经过技术的不断发展下，无人机倾斜摄影测量技术与三维建模技术的相互融合，不仅实现了影像数据的扩展，同时也为传统的测量技术中的弊端提出了解决措施，实现了一个垂直、四个倾斜五个维度影像的获取，获取较高的信息分辨率。另外，三维模型的具体应用有效的帮助工作人员开展工作，提升工程测量技术的应用。更好的开展并实现三维信息的建设，完成无人机倾斜摄影测量技术中的三维建模工作[2]。

2.2 无人机倾斜摄影测量技术特点

相对于传统的测量技术来说，无人机倾斜摄影测量技术应用在工程建设中，存在以下几个方面的特点。第一，无人机中的倾斜摄影技术在应用投资中，其投资成本相对于其他测量技术来说，其投资成本较低，主要体现在无人机中人工成本费用方面，降低了整体测量时间周期，使企业使用成本降低。第二，无人机倾斜摄影测量技术在实际应用中，对于人为干预影响较小，提升整体应用水平，在自动化方面比较超前，避免了人工操作失误现象，对测绘精准问题提供了较大的发展空间，提升了测绘精准度。第三，无人机倾斜摄影可以实现五个维度的信息采集，获取到的数据信息以及实物影像的效率提升，其精准率相对来说也更高[3]。

2.3 影像预处理

无人机倾斜摄影中的影像预处理方法相对于传统的测绘技术来说，存在测量技术应用高的结果。当无人机完成影像摄影拍摄后，要对其获取的影像进行全面的检查，检查要结合拍摄地实际情况展开相应的分析，保证影像拍摄的质量。在进行检查中，主要包括了影像的文件格式、质量、重疊度以及影像中的对应关系，当影像出现质量问题时，要对影像的质量进行修复，避免在后期使用过程中出现问题。另外，影像的整体色彩，要符合整体的美观要求，在开始进行影像上光时，要保证均匀的上色，从而保证影像数据色调的一致性，并保证影像单张无偏色的出现[4]。

3 基于无人机倾斜摄影的快速三维建模方法

3.1 起始数据的处理

无人机倾斜摄影技术在应用中得到了各个行业的青睐，同时在技术中有着一定的重要保障。其中起始数据的处理在建立中始终处于三维建模以上，才能保证数据的精准性，同时也包括了POS数据的应用。

在进行信息数据中的处理以及保存中，其旁向重叠度要保持在50%以上，航向重叠度要保持在80%以上。在进行数据存储管理中，要结合相机的视角进行拍摄，同时将拍摄的信息进行分类存储，以便于在后期检测发展中提升数据检测的精准性。另外，在进行起始数据保存以及处理中，当数据数量累计较大，会出现失真以及误差等问题，可以加入POS数据对拍摄影像进行控制。另外，通过Smart3D专业软件也可以对数据进行分析处理，在利用该软件过程中，通过多角度对影像数据分析，并生成相应的高密度点云，在此基础上进行全自动纹理处理，准确并快速的生成城市中的三维场景[5]。

3.2 空中三角测量

无人机倾斜摄影中的测试摄影数据要保证测量的精准性，才能保证三维场景应用的精准性，然而对于传统的影像数据处理来说，应该应用同名像点自动量测算法，但是对于无人机倾斜摄影应用在测量中，在影像获取中，其数据不应单单只满足正视角度，其拍摄中的视角还应包括倾斜角度中的影像拍摄。所以在拍摄中，传统的算法以及应用已无法满足拍摄中的实际需求。POS系统中的观测值可以作为多角度影像数据中的元素位置，并通过多个坐标中的信息，根据连接点进行相应的测量，经过区域网生成相应的报告，同时为图像自身的空间布局奠定坚实的基础保障[6]。

3.3 密集点云的生成

无人机倾斜摄影技术中的密集点就是通过多视影像的处理得到的模型DSM，有利于后续影响的生成。当获取到DSM数据后，要通过相应的滤波处理，同时还要进行数据匹配，直到最后得到DSM。当无人机摄影技术出现影像数据丢失的情况时，同时也会影响三维建模，出现这种情况时，人工编辑人员要进行相应的控制，降低问题发生的概率[7]。

3.4 构建TIN模型

无人机倾斜摄影在模型构建中，要结合周围的实际情况构建相关模型。构建TIN模型时，要对高密度中的点云数据进行相应的处理，为模型精准度的构建进行相应的数据处理，从而提升数据建立的精准度，保证后续工作发展构建的精准度，构建模型的顺序如下所示：（1）采集不同角度的影像信息，参

考逐像素进行数据匹配[8]。（2）通过多角度匹配冗余信息，在进行匹配过程中，一定要尽量避免并减少匹配带来的影响，提升算法中的同名坐标匹配率，更加方便与并行算法中的三维点数据。（3）TIN模型构建过程中，要从不同角度上进行模型的构建，通过三角网的优化对比下，将其内部的尺寸和原始影像进行相应的调整，同时对原始的分辨率进行调整，通过曲面变化进行不断优化和调整，最终获取TIN模型中的矢量架构[9]。

3.5 自动纹理关联

在科学技术的不断发展下，无人机技术在应用中实现了多种技术的相互融合，同时在发展中，受到各个行业领域的广泛应用。无人机技术包含了自动纹理映射技术，无人机倾斜摄影技术在应用中主要基于瓦片技术，在进行应用过程中，将整个建模区域分为多个大小的瓦片，每个瓦片中的大小瓦片建立起一个相应的任务，并计算出各个节点，在进行相应的配准。同时为带有纹理的模型建设多种细节，方便各个文件组织进行不断的优化，从而提升分层次的浏览效率，以便于更好的生成三维场景[10]。

4 结束语

综上所述，随着科学技术的不断发展，无人机倾斜摄影测量技术在实际应用中为城市规划以及建设提供指导与分析。无人机倾斜摄影技术在城市三维建模工作中的应用是一个较为复杂的过程，在三维建模应用中，主要包括了数据管理、处理分析、采集等工作。随着科学技术的发展，自动化程度的不断提升，在工作领域上提升了工作效率，其中生产成本低。精准度高等优点，能够快速实现城市三维景观的可视化，满足城市三维建模的需求。无人机倾斜摄影测量技术可以更好的对无人机数据进行统计，同时还能方便实现三维建模。

参考文献：

[1]赵振南.浅析无人机倾斜摄影测量三维建模技术[J].科技创新与生产力，2019（7）：64-65，68.

[2]李芳，刘洋洋，李孙桂.倾斜摄影测量技术在城市三维建模及三维数据更新中的应用探讨[J].中国标准化，2019（20）：49-50.

[3]段宗恩，张海生.单镜头倾斜摄影技术低成本三维建模[J].城市勘测，2019（4）：129-131.

[4]郭有宝.影响无人机倾斜摄影三维建模精度的因素[J].建筑工程技术与设计，2019（31）：4569.

[5]陈霖.浅析无人机倾斜摄影测量三维建模技术[J].建筑工程技术与设计，2019（30）：428.

[6]余章蓉，范鸿润，朱景辉，等.无人机单镜头倾斜摄影测量及三维建模技术方法研究[J].软件，2019，40（12）：51-55.

[7]杨春明.智慧城市三维建模的无人机倾斜摄影测量技术[J].中国房地产业，2019（26）：35.

[8]卢银宏，郝本明，李俊.基于ContextCapture的无人机倾斜摄影测量数据的三维建模[J].江西建材，2019（10）：63，65.

[9]付博，陈姗，张俊.无人机倾斜摄影测量技术在三维数字城市建模中的应用[J].湖南工业大学学报，2019，33（5）：79-83.

[10]李芳，刘洋洋，李孙桂.基于无人机倾斜摄影测量技术的三维建模和精度分析[J].江西测绘，2019（3）：40-42.