基于航空影像的模型导向建筑物三维建模研究

航空影像上简单规则建筑物以及复杂建筑物的三维建模一直都是研究的热点，但依然面临众多挑战，面临的主要问题是如何在无辅助数据前提下以航空影像为数据源实现建筑物高精度、高效、高自动化程度的三维建模。本课题将围绕上述主题研究在无辅助数据情况下建筑物三维建模技术的理论、方法和实现。采用模型导向的策略，通过改进直线编组算法获取建筑物直线特征边缘，建立曲线编组模型用于获取曲线特征边缘；以提取建筑物边缘线为基础计算模型参数初始值，建立参数初始值计算模型；建立模型投影边缘线的最佳配准线搜索方案与评价标准，以广义点摄影测量理论为模型与影像精确配准算法，迭代计算模型精确参数。本课题能在确保建模精度的前提下，提高建模效率、减少人工干预，提高建模的自动化程度，对于研究和生产均有积极意义。

研究在无辅助数据前提下以航空影像为数据源实现建筑物高精度、高效、高自动化程度的三维建模的问题。主要成果包括：顾及航空影像中高大建筑物底部一般存在灰度值较低的特征，提出自适应的图像增强算法以增强底部边缘特征，便于后续的边缘提取；考虑建筑物边缘线的特性，对直线间的几何约束与属性（纹理、灰度）等进行分析，提出基于假设验证的直线编组算法以提取建筑物的长直边缘线；分析常见的建筑物形态，建立基本体元模型库，从模型库中选择基本体元用于描述简单建筑物模型，通过体元模型的布尔运算描述复杂建筑物模型；针对建筑物模型初始参数获取时存在的人工工作量较大的问题，提出使用建筑物的边缘线信息计算模型的初始参数，建立模型参数初始值的计算模型，并提出了模型基点的选择原则以及模型基线的搜索准则；为提高建模效率和精度，将广义点摄影测量理论引入模型导向的建筑三维信息精确值迭代计算中，使用广义点摄影测量理论对模型与影像的配准进行迭代计算，建立模型投影边缘线的最佳配准线搜索方案与评价标准，以广义点摄影测量理论为模型与影像精确配准算法，迭代计算模型精确参数。对模型导向的单像和多像建筑物三维建模进行了详细地研究，提出建模的流程与方法。