基于单幅影像的建筑物三维重建方法研究

摘要

本论文以基于单幅影像的建筑物三维重建为目的，对这种重建方法中的一些关键问题进行了研究。通过研究和实验，证明使用本论文中的方法可以有效地对单幅透视影像中建筑物的由平面构成的部分进行三维重建。这种方法不需任何物方控制条件，因此其使用相当灵活。论文所研究的在透视影像中进行长度量测和坐标量测的方法，可以作为在透视影像中获取信息的一种有效手段。　　论文讨论了灭点几何在基于图像的三维重建中的应用，包括如何利用灭点进行相机检校和计算影像的外方位角元素，介绍了灭点几何中的平差模型；研究了在以影像中的某个平面作为基准面的前提下，利用射影几何中的交比等方法，量测与基准面垂直和平行的线条长度的方法；提出一种在透视影像中建立三维坐标系，并在影像中的坐标轴平面上进行三维坐标量测的方法。

目录

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摘要

第一章绪论

1.1引言

1.2基于影像的建模方法综述

1.2.1基于立体像对的建模方法

1.2.2基于序列影像的建模方法[4][5][6][7][8]

1.2.3基于单幅影像的建模方法

1.3一些现有的建筑物三维重建系统

1.3.1基于数字影像纠正的软件产品

1.3.2基于单目视觉的软件产品

1.3.3基于立体视觉的影像测量系统

1.4论文结构

第二章灭点几何在基于影像的建模中的应用

2.1灭点几何原理

2.1.1灭点与相机内方位元素的关系

2.1.2灭点与影像外方位角元素的关系

2.1.3灭点计算的平差模型

2.2利用灭点进行相机检校

2.2.1基于灭点的相机检校方法概述

2.2.2以内方位元素和外方位角元素作为未知数的平差模型[19]

2.3摄影测量中基于灭点理论的建筑物单片重建方法

2.3.1基本原理

2.3.2重建过程

2.3.3针对外方位线元素初值计算的改进设想

第三章透视影像中平面的几何纠正

3.1几何纠正概述

3.2几何纠正原理

3.3基于分层纠正的几何纠正方法

3.3.1分层纠正原理

3.3.2从投影层次到仿射层次

3.3.3从仿射层次到度量层次

3.4基于二维直接线性变换的几何纠正方法

3.4.1基于二维直接线性变换的几何纠正的算法

3.4.2实验及精度分析

3.5平行影像长度比例的获取方式

3.6平行影像的应用

3.6.1在平面影像上进行长度量测

3.6.2直接使用平行影像进行三维重建

3.6.3为计算影像的外方位元素提供控制点信息

3.7小结

第四章透视影像中的长度量测方法

4.1基准面的定义

4.2基准方向上线条长度的量测

4.2.1交比原理及其在透视影像的量测中的应用

4.2.2基准方向上的长度量测方法

4.3与基准面平行的线条长度的量测

4.4误差估计及小结

第五章透视影像中三维坐标系的建立和三维重建实验

5.1建立度量平面坐标系的方法

5.2三维坐标系的建立和透视影像中的三维坐标量测

5.2.1建立三维坐标系的方法

5.2.2三维坐标量测的步骤

5.2.3三维坐标量测的精度分析

5.3基于单幅影像的三维重建实验

第六章总结

硕士学习期间发表论文

致谢

参考文献