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近景摄影测量的地下通道三维重建技术研究

作　者: 卢冬华
导　师: 张春森
学　校: 西安科技大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 近景摄影测量地下通道相机检校三维重建 OpenGL
分类号: TU198
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

数字近景摄影测量在地表建筑物重建中的研究比较多,其理论和实践应用也比较成熟。但对地下建筑物的重建研究的较少,因为它不是一个独立的实体,必须在其内部进行拍摄。本文基于普通数码相机获取的影像进行地下通道的三维重建,主要从以下几个方面进行研究:(1)利用控制点和检校条建立地下控制场,重点研究了人工标志点的选取、布设原则、物方空间坐标系的建立方法。利用普通数码相机和全站仪对其进行数据采集。(2)利用平面网格模板对普通数码相机进行了检校,通过线性模型分析计算得出相机参数的优化解,然后用基于最大似然法进行非线性求精。检校结果表明:用于实验的数码相机稳定,能够使用于地下通道三维重建。(3)对特征提取、影像匹配、光束法平差的方法和理论做了深入的研究,并给出了相关实验。(4)运用双像解析摄影测量的知识,对具有足够重叠度的像片上的点、线进行了三维重建,并对其模型进行量测。实验结果说明该方法具有较高的精度。(5)通过推导分析OpenGL的透视成像过程,建立了OpenGL成像矩阵与摄影测量中内外方位元素的关系。经实例验证:OpenGL能模拟出已知摄影参数的影像。这对摄影测量的数据处理、精度评定等方面提供新的研究方向。通过研究取得了阶段性成果,为今后近景摄影测量技术在地下通道三维重建的研究和应用打下了良好的基础,有着广泛的应用前景。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-20
  1.1 研究背景和意义  7-9
    1.1.1 近景摄影测量技术的发展  7-8
    1.1.2 近景摄影测量与传统摄影测量的关系  8
    1.1.3 普通数码相机的应用  8-9
    1.1.4 研究意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 研究内容和技术路线  10-12
    1.3.1 研究的内容  10-11
    1.3.2 技术路线  11-12
  1.4 数码相机三维重建的关键技术  12-20
    1.4.1 共线及共面条件方程式  12-13
    1.4.2 相机检校  13
    1.4.3 特征提取与影像匹配  13-16
    1.4.4 光束法平差  16-18
    1.4.5 三维重建与纹理映射  18-20
2 数码相机的检校  20-29
  2.1 检校内容  20
  2.2 数码相机的检校方法分类  20-26
    2.2.1 传统相机检校方法  21-23
    2.2.2 主动视觉检校法和自检校方法  23-24
    2.2.3 张正友相机检校理论  24-26
  2.3 实验分析及结论  26-29
3 近景摄影测量的控制  29-37
  3.1 实验场地及人工标志点的选取  29-32
    3.1.1 场地的选取  29
    3.1.2 数字化摄影测量中人工标志的选择及布设  29-32
  3.2 物方坐标系的确定  32
  3.3 近景摄影测量的测量仪器的选取  32-37
    3.3.1 普通数码相机的选择  32-34
    3.3.2 全站仪的选定  34-37
4 地下通道三维模型的建立  37-54
  4.1 地下通道的特点  37
  4.2 常用的建模软件  37-39
    4.2.1 AutoCAD和建模  37-38
    4.2.2 3ds max和建模  38
    4.2.3 PhotoModeler和建模  38-39
  4.3 地下通道三维重建实验  39-45
    4.3.1 建模流程及结果  39-44
    4.3.2 实验分析  44-45
  4.4 基于OpenGL三维模型量测  45-54
    4.4.1 OpenGL概述  45-46
    4.4.2 OpenGL的成像原理与摄影测量方位元素的关系  46-50
    4.4.3 实例  50-54
5 结论  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
附录  58

近景摄影测量的地下通道三维重建技术研究

内容摘要

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