摘 要

通过使用多相机系统的无人机进行倾斜摄影测量，能够同时获取物体的多个角度的图像，并且可以获得全方位的几何、纹理信息，使用摄影测量软件处理获取的多角度影像可生成具有真实纹理的三维模型。与传统方法相比，使用无人机进行倾斜摄影构建三维模型有其突出的地方，如效率、精度高，而成本及风险低，可以应用在规划设计、抢险应急、军事地形等各行各业。

本次主要以南京工业大学部分区域为研究范围，利用无人机倾斜摄影测量系统获取研究区域影像，重点研究无人机倾斜摄影测量技术获取遥感影像的特点、像片控制点布设和量测方法、影像内业数据处理关键技术，基于无人机倾斜摄影测量技术生成三维模型并进行精度评估^[16]。

关键词：无人机 倾斜摄影测量 三维建模 精度评估

3D modeling Based on UAV inclination photogrammetry technology

Abstract

UAV inclination photogrammetry uses multi-camera systems to capture images from multiple angles of the ground and obtain all-round geometric and texture information.The multi-angle image obtained by using photogrammetry software can generate realistic three-dimensional models with real-world texture information.The use of UAV inclination photogrammetry for building 3D modeling is advanced compared with traditional 3D modeling methods,such as high efficiency and precision,and low cost and risk.The construction of 3D models based on inclination photogrammetry can be applied to all walks of life such as planning and design,emergency response and military terrain.

This paper mainly takes part of the Nanjing tech University as the research area,and uses the UAV tilt photogrammetry system to get the image of the study area,focusing on the features of the UAV inclination photogrammetry to achieve remote recognition images,control point layout and measurement method,Key technologies for image data processing in the industry,3D modeling based on UAV inclination photogrammetry technology and perform accuracy assessment.

Key words:UAV; inclination Photogrammetry;3D Modeling;Accuracy Evaluation

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 2

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 研究内容与研究流程 2

1.3.1 研究内容 2

1.3.2 研究流程 3

1.4 章节安排 3

第二章 倾斜摄影测量关键技术 5

2.1 影像匹配 5

2.2 多视影像联合平差 5

2.3 多视影像密集匹配 6

2.4 点云构网 7

2.5 纹理映射 8

第三章 基于倾斜摄影的建模方法 9

3.1 多视影像联合平差 9

3.1.1 金字塔匹配策略 9

3.1.2 SIFT特征提取及匹配算法 9

3.1.3 光束法三角测量 12

3.2 多视影像密集匹配 13

3.2.1 运动恢复结构算法（SFM） 13

3.2.2 散列图像聚簇(CMVS) 14

3.2.3 基于贴片模型的密集匹配(PMVS) 15

3.3 纹理映射 18

3.3.1 正向纹理映射和逆向纹理映射 18

3.3.2 两步纹理映射 18

3.3.3 倾斜摄影纹理映射 18

第四章 建立三维模型及精度评估 19

4.1 实验数据 19

4.1.1 研究区概况 19

4.1.2 像控点采集 19

4.1.3 建模软件 24

4.2 精度评估 29

4.2.1 空三精度评估 29

4.2.2 三维模型精度评估 30

4.2.3 精度分析 32

第五章 结论与反思 33

5.1 结论 33

5.2 反思 33

参考文献 34

致谢 36

第一章 绪论

1.1研究背景

近年来，随着数字城市与国民经济各领域的关联越来越密切，人们开始建设与之对应的实景三维模型，建设带有真实纹理信息的实景三维模型有广阔的市场和经济价值。在相关学者研究带领下，相关学科不断发展进步，利用计算机视觉和的摄影测量相关理论进行建筑物三维建模成为国内外普遍关注的焦点。

倾斜摄影测量优点突出，获取影像速度快效率高，直接在软件中导入影像集即可批量处理生成三维模型，成本低，立体感强，真实反映地物目标及周边环境的形状、位置及高度等属性信息，成果符合人们日常行为感知，精度较高。无人机技术的进步，改变了传统大飞机成本高昂、周期长的载荷方式，这种低空遥感对地观测方法，作业方式容易控制、影像资料获取速度快、可灵活进行作业工作。基于倾斜摄影测量的三维建模，可获取高分辨率航空影像，用矢量绘图平台基于模型提取地形图要素，可以防止传统操作方法出现的缺点，如高强度、低效率、周期时间长和重复测量，大大提高了效率，满足工程建设、项目管理、规划设计等对地形图的需要，基于倾斜摄影测量建设三维模型可以应用在规划设计、抢险应急、军事地形等各行各业。

基于倾斜摄影测量的校园三维建模，可以得到地形地物的空间地理信息，利用摄影测量软件处理之后可以得到带有纹理十分真实的校园三维模型。生成的校园三维模型可以有许多应用，既可以放在学校官网上展示风景，又可以作为三维立体地图让参观校园的游客自主漫游，同时通过网络也给大家传达了学校的文化风貌，还可以方便学校的立体规划和管理。

1.2国内外研究现状

无人飞行器于1917年问世，其最初用于军事，后来经过专家学者的探索研究，逐渐应用在救灾抢险、民用遥感和侦查监视方面，特别是在遥感应用中，无人机可以轻松捕获低空图像，提供高清中大比例地图和3D建模。从20世纪80年代之后，因为计算机和通讯技术的发展日新月异，市场开发出一种新的高分辨率，轻盈和高精度的传感器，使摄影测量系统有了先进的技术支持，无人机性能迅速提升。凭借其独特的性能优势，无人数码摄影摄影系统已经投入实践，具有广泛的用途。

1.2.1国外研究现状

在无人机摄影测量使用方面，国外有很多应用。在美国，带有红外的无人机用搭载数码相机获取农业植物数据，来确定农作物的生长和营养状况，也用来监测森林火灾和极地遥感；在日本，无人机摄影测量用于小型农场，可用于计算叶平面指数等数据；而在澳大利亚，无人机用于监测海洋。

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