区域建筑物三维重建技术与实现

论文摘要

建筑物三维重建技术在数字城市、房地产、城市规划等等领域有着广泛的应用,是当前研究的热点之一。传统的基于测绘然后通过三维建模软件手动建模的建筑物三维重建方法需要花费很长时间,比较消耗人力和物力。单纯的基于图像的建筑物三维重建主要利用图像的投影关系以及图像序列之间的对极几何约束等等来提取建筑物,或对图像的拍摄角度有一定要求,或需要我们手动标注图像中的特征点。随着遥感测绘技术的发展,雷达数据渐渐成为人们研究建筑物三维重建时采用的数据源之一,雷达数据的采集不受天气以及光照的影响,并且可以一次性采集大范围区域的数据,雷达数据中包含了地表所有物体的高度信息,非常有利于提取建筑物边缘,而且高度信息还可以用于建筑物模型创建。结合雷达数据与图像来进行三维重建,利用前者创建建筑物模型,利用后者提取建筑物纹理,是一种可行性强、操作性强的三维重建方法。本文针对区域建筑物重建技术进行了研究,在对当前建筑物三维重建领域的发展状况进行分析之后,提出了一种基于雷达数据和航拍图像的建筑物三维重建的方法,并且加以实现。本文首先对建筑物三维重建的研究背景和研究现状做了简要介绍,随后概述了当前主要的三维重建的方法。然后论述了笔者提出的区域建筑物三维重建的方法,介绍了区域建筑物三维重建的流程,其中详细介绍了三维重建的两个关键步骤——建筑物边缘提取和三维几何模型重建。文中详细论述了如何基于雷达数据创建高程灰度图,然后对高程灰度图进行一系列图像处理操作之后,进行边缘检测,进而提取建筑物边缘,如何从雷达数据中提取建筑物的高度,确定建筑物的三维坐标,并且以wrl格式文件输出,从而创建模型。本研究初步实现了基于雷达数据和航拍图像进行建筑物三维重建,在一定程度上解决了树木对建筑物提取造成的干扰,提高了建筑物提取的准确率。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 研究内容与结构组织
• 第二章 建筑物三维重建方法概述
• 2.1 基于图像的建筑物三维重建
• 2.2 基于激光雷达点云数据的建筑物三维重建
• 第三章 区域建筑物三维重建算法设计
• 3.1 区域建筑物三维重建流程
• 3.2 高程灰度图生成
• 3.3 建筑物边缘提取
• 3.3.1 高程灰度图处理
• 3.3.2 建筑物边缘提取
• 3.4 三维几何模型重建
• 3.4.1 建筑物高度获取
• 3.4.2 纹理获取
• 3.4.3 三维模型呈现
• 第四章 区域建筑物三维重建技术实现
• 4.1 开发环境
• 4.1.1 应用软件开发环境
• 4.1.2 系统开发的类库介绍
• 4.2 建筑物边缘提取
• 4.2.1 雷达数据简介
• 4.2.2 高程灰度图创建
• 4.2.3 边缘检测
• 4.2.4 建筑物边缘提取
• 4.2.5 建筑物边缘拟合
• 4.3 三维几何模型重建
• 4.3.1 VRML简介
• 4.3.2 建筑物高度获取
• 4.3.3 纹理获取
• 4.3.4 三维模型呈现
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 进一步研究工作的展望
• 参考文献
• 在校期间发表的论文、科研成果等
• 致谢