1.1 选题背景

近年来，随着“智慧城市”项目对城市三维建模的需求日益增长，人们越来越需要更加有效且便于分析的城市三维空间信息数据来实现城市“数字化”。其中，倾斜摄影技术作为当今智慧城市三维地理空间建模中快速成长的重要技术，相比于传统的航空摄影测量技术，其不仅能获取地物顶层的地理特征，同时也能获取地物侧面的详细轮廓及纹理信息，从而更加真实的反映地理实体的基本特征。 然而，在基于倾斜影像的三维重建过程中，若不做人工的干预，其自动化建模生成的模型仅仅是一个连续的不规则三角网加贴图[1]，并没有根据不同的地理实体而划分为可单独选中的不同地理对象，就只能和影像一样进行浏览，而无法完成对地理要素数据的增删改查，这对模型的进一步深入分析应用带来了极大挑战。因此非常有必要设计模型，用于对倾斜摄影模型中的地理要素进行自动提取。

1.2 选题目的及意义

在如今的城市三维建模中，倾斜摄影技术平台是主要的数据来源。同时，倾斜摄影三维建模及应用是近年来测绘领域广泛关注的热点，整个行业产业链上的企业及研究机构都在积极研究。所以，选择设计一个与倾斜摄影数据相关的技术工具从行业发展趋势上看是明智的。再者，对于倾斜摄影自动化建模而言，其建模过程是没有人工干预的，当前的建模算法并不会把建筑物、地面、树木等不同的地理实体区分出来，其自动化生成的模型仅仅是一个连续的TIN网，不能对其选中和操作，只能浏览。然而对于地理信息系统而言，任何一种地理数据都是需要能对地理实体进行单独的选中、编辑属性、查询属性等最基本的操作。从而，对不同的地物进行自动检测，将检测结果关联至属性表势在必行。

本次毕业设计的目的是建立能对倾斜摄影数据对象进行检测并识别的模型，主要功能就是能对倾斜摄影自动化建模成果进行目标自动提取[1]，即根据特定算法，将地物（主要为建筑物）使用适合大小的立体方框进行框取，从而实现提取出建筑物。倾斜摄影数据处理国内外研究现状。

1.3.1 国外研究现状

倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术通过在同一飞行平台上搭载多台传感器同时从垂直、倾斜等不同的角度采集影像获取地面物体更为完整准确的信息[2]。倾斜摄影技术的发展分两块：硬件系统的软件系统，即相机系统和影像处理软件。国外倾斜摄影测量系统代表性的相机有: LeicaＲCD30 Oblique、美国Trimble AOS、德国Triple－DigiCAM、 以色列Visionmap A3和微软UCOp等。其中，业内公认的 在定位精度和镜头分辨率较高的是ＲCD30 Oblique和UCOp相机[3]。在影像处理软件上，主要代表软件有美国Pictometry公司推出的Pictometry倾斜影像处理软件、法国Infoterra公司的像素工厂(Pixel Factory)、法国Acute3D公司的Smart3DCapture、AeroMap公司的 MultiVision 系统、Intergraph 公司的DMC系统以及微软Vexcel公司的Ultramap软件等，上诉这些系统都陆续开发了针对倾斜影像的量测、匹配、提取、建模等模块[4]。这些软硬件系统都代表如今国际倾斜摄影技术的最高水平。

1.3.2 国内研究现状

国内的倾斜摄影技术是最近几年才开始发展的，在相机系统方面，2010年10月，刘先林院士团队率先研发成功了第一款国产倾斜相机SWDC－5，并于当年和北京东方道迩公司成功合作开展了长春市倾斜摄影工程项目，同时也实现了国产倾斜相机的正式销售，后续上海航遥公司、中测新图公司也相继推出了AMC580和TOPDC－5 倾斜相机，国产倾斜航摄仪得到了一次快速发展[5]。然而，在影像处理软件这块上，相比于国外技术偏低，以至于目前国内在影像处理上主要使用国外技术，比较有代表性的是法国ASTRIUM公司的“Street Factory”和法国Acute3D公司的Smart3DCapture。与此同时，国内一些公司也陆续推出一系列倾斜后处理软件产品，如：北京超图公司的SuperMap iDesktop 8C(2017)(810版本)，其集成了倾斜摄影模型处理的一系列工具，包括生成配置文件、压缩纹理、模型单体化、类型转换等功能，满足不同终端使用倾斜摄影模型的需求。但是其单体化需要准备一份用于模型单体化处理的矢量面数据集；武汉天际航公司开发的倾斜摄影测量建模软件DP-Modeler是可获得测图级精度的高效作业工具。但其提供的作业方式主要是半自动交互重建，即在单体化过程中需要人工干预；最后，北京泰瑞公司的PhotoMesh是其Skyline系列产品旗下的倾斜摄影自动批量建模软件，可以无需人工干预便可以完成海量城市模型的三维重建。上述产品是国内在倾斜摄影后处理上具有代表性的部分产品。简而言之，国内在倾斜摄影技术上，倾斜摄影测量系统所得的影像精度水平基本上与国外持平，倾斜摄影后处理软件系统上，国内主要技术侧重点仍在三维重建上，在单体化的研究进程中，还处于初级阶段，即需要人工干预才能完成有效的模型单体化。由此可见，倾斜模型切割工具的设计与实现不仅能实现单体化，也能对单体化成果进行评估，这对国内倾斜摄影技术的发展将有极大的助力。

1.3.3 国外点云研究现状