基于MVS點(diǎn)云的城市建筑三維重建應(yīng)用研究.pdf

1、近十年，基于圖像的三維重建技術(shù)發(fā)展迅速，在一些領(lǐng)域取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。多視立體視覺(Multi-view Stereo，MVS)是其技術(shù)基礎(chǔ)，主要有三個(gè)步驟:運(yùn)動(dòng)獲取結(jié)構(gòu)(Structure from Motion，SFM)回算相機(jī)與場景稀疏三維信息，MVS密集匹配獲取三維點(diǎn)云模型，再由點(diǎn)云生成表面模型。本文工作主要關(guān)注最后一個(gè)步驟，即以城市建筑三維重建為目標(biāo)，進(jìn)行基于MVS點(diǎn)云的表面重建研究。
　　此前，大范圍城市場景三維重建

2、多基于激光雷達(dá)(LiDAR)點(diǎn)云進(jìn)行，精度好，但數(shù)據(jù)采集難度大、成本高。而MVS點(diǎn)云圖像信息豐富、獲取相對容易且成本低。但由于圖像匹配不夠精確等原因，MVS點(diǎn)云中噪聲與雜點(diǎn)較多，由LiDAR點(diǎn)云表面重建的方法并不適用于MVS點(diǎn)云。因此，基于MVS點(diǎn)云的三維重建方法的研究變得迫切。同時(shí)，對城市三維建模而言，由于建筑物的多樣性和復(fù)雜性，如何在表面重建階段生成真實(shí)反映建筑幾何信息的表面模型，既克服MVS點(diǎn)云噪聲的影響，又避免對建筑物輪廓的過度

3、平滑，是其中的核心任務(wù)與難點(diǎn)。
　　針對以上問題，本文提出一種基于MVS點(diǎn)云的城市建筑表面模型優(yōu)化方法，以改善城市三維重建模型的質(zhì)量。本文主要工作歸納如下:
　　1)對包含復(fù)雜城市場景點(diǎn)云的建筑物自動(dòng)提取問題進(jìn)行研究，提出一種基于MVS點(diǎn)云的建筑物自動(dòng)提取流程。該流程簡單且執(zhí)行效率高，通過使用投影、形態(tài)學(xué)膨脹和輪廓提取等技術(shù)實(shí)現(xiàn)從包含道路、植被等復(fù)雜場景的城市MVS密集點(diǎn)云中自動(dòng)提取建筑物點(diǎn)云的目標(biāo)。
　　2)針對泊松

4、表面重建在城市建筑三維建模方面的不足，提出一種基于RANSAC快速擬合的表面模型優(yōu)化方法。該方法首先在表面重建之前對建筑物MVS點(diǎn)云進(jìn)行濾波去噪處理，接著對濾波后的點(diǎn)云進(jìn)行基于分塊的RANSAC快速擬合，最后通過泊松表面重建生成優(yōu)化后的表面模型。通過實(shí)驗(yàn)分析，優(yōu)化后模型的平面及尖銳特征得以有效恢復(fù)，幾何信息更加接近真實(shí)。
　　文章最后總結(jié)提出了一個(gè)基于MVS點(diǎn)云的城市建筑三維重建工作流程，通過將該流程應(yīng)用到大規(guī)模城市MVS點(diǎn)云，完