机载Lidar & 多视倾斜航空影像联合下的大范围城区真三维快速重建研究

成本高昂、周期长是目前实施大范围城市区域真三维重建工作面临的"瓶颈"问题。本项目基于对城市真三维建模类型、特点及自动化处理技术现状发展的综合分析，提出了一套集成机载LIDAR测距与多视倾斜光学成像系统实施空间数据高效获取、基于直线特征引导和控制完成LIDAR"点云"与多角度倾斜影像空间信息高精度融合、基于两种量测数据的互补性和三角网建模统一框架实现大范围城区场景快速三维解译以及真实表达的系统解决方案，并对包括多角度倾斜影像组自由航带"网"的快速构建、"从点云"中高效、精确提取三维直线特征的、基于多视几何约束合成三维Delaunay三角网以表达复杂建筑几何模型，构建视相关的动态二维Delaunay三角网表达植被几何模型以及真实纹理的自动映射等关键自动化技术与算法进行深入的研究、实现和验证，从而为大范围城区真三维重建的快速实现以及数字城市的建立、更新与应用奠定坚实的理论与技术基础。

城区真三维建模是数字摄影测量及GIS领域共同关心的研究课题。本项目综合考虑空间信息采集完整性、高效性以及自动化技术处理能力等各要素对城市真三维重建自动化程度的影响，提出以机载LIDAR测距系统获取的高密度“点云”及倾斜光学摄影系统采集的多角度航空影像作为原始数据源, 对大范围城区真三维快速建模策略及关键处理技术进行研究，经过近三年的探索取得了若干有意义的进展与成果：. a)倾斜航空成像系统标定方面，针对以多台普通数码相机为基础构建的倾斜摄影平台，引入灭点几何约束对TSAI相机标定算法进行改进，实现对倾斜航空成像系统相机的成功检校, 相应论文成果”引入灭点约束的TSAI两步法相机标定改进研究”发表在<武汉大学学报.空间信息版> ；. b)LIDAR “点云”处理方面，发展了带权支持向量机学习方法实现对LIDAR"点云“的有效分类,为后续城市地形DEM生成及人工建筑几何建模奠定基础, 相应论文成果”SVM加权学习下的机载Lidar数据多元分类研究”发表在<武汉大学学报.空间信息版>；. c)高清倾斜航空影像匹配方面，将频域信息知识引入立体影像区域匹配过程，使其适用于几何变形大、遮挡严重的倾斜摄影条件,实现影像连接点的快速获取,为后续自动空三处理及三维信息解译奠定基础，相应论文成果”一种引入傅里叶-梅林-仿射两级变换的影像区域匹配框架”发表在<武汉大学学报.空间信息版>;. d)城市真三维快速建模方面，引入摄影空中三角测量理论对薄板样条变换模型进行改进，发展了能较好克服了影像误差累积变形，适合于大范围、大倾角序列航拍影像快速拼接的镶嵌算法,以解决大范围(地面)纹理影像的快速生成问题,该算发还被成功运用于无人飞艇/无人机低空遥感高清影像处理中, 相应论文成果”无人艇载高清多光谱影像配准研究”发表在<遥感学报>; 以不规则三角构网理论为基础,提出了多视倾斜构网及视相关多网融合策略以实现城市真三维快速可视化,相关论文成果经整理将投稿<测绘学报>,以上成果应用作为会议论文发表于SPIE等知名国际会议；. 本项目结合LIDAR测距和倾斜光学摄影两种系统的优势和互补性,在发展空间数据联合处理新策略和高自动化算子方面取得了一定进展和成果,但由于城市空间的复杂性,LIDAR 点云智能”线化”处理以及复杂建筑的建模质量、效率存在不足,还将作持续、深入的研究。