摘要  随着倾斜摄影技术的不断进步，无人机倾斜摄影已成为获取三维表面模型的重要方法。然而，由于无人机传输的镜头固定角度或可调角度有限，在更复杂、更密集的场景中，往往导致图像数据采集不完整和数据丢失，有影响三维模型完整性和准确性的变形、孔洞和其他现象。为了解决这个问题，在本文中，使用结合无人机和相机图像的三维重建方法来构建三维模型。完成完整的特征测量，对方位图像数据进行采集，然后完成建筑物的三维重建。

关键词   无人机影像;建筑物;三维重建;方法

引言

在许多行业，特别是在探测和测绘领域，无人机能够有效地获取地面图像，并应用于高精度大中型探测地图和DEM模型（数字高程模型）的创建等各个领域，具有良好的发展前景。无人机航空摄影测量技术有效地弥补了现有测量方法的不足，为建筑物监测和质量检测提供了新的技术手段。作为一项新技术，无人机倾斜摄影技术在建筑施工现场的应用还存在一定的局限性。由于建筑物内部的复杂性和不同建筑构件的相互覆盖，很难完成整个范围的图像数据。使用无人机进行部件采集将导致隐藏部分的数据丢失，导致基于图像数据的三维模型中出现失真和孔洞，从而影响测量精度。该摄像机具有拍摄角度自由、操作灵活等优点，可以有效地整合无人机图像。结合无人机和摄像机的特点和优势，可以完成安装后多功能、高效的零件图像数据采集。

一、基于无人机影像的建筑物三维重建技术

与基于透视摄影测量的3D建模方法相比，无人机和照相机的综合图像恢复方法（空气+地面）增加了摄像机的图像，关键是要在无人机和摄像机的图像之间找到匹配点，考虑到无人驾驶飞行器和相控仪之间的巨大差异，在角度、距离、传感器等方面，很难立即完成两组图像的匹配。图像匹配的本质是识别和提取不同图像之间的匹配点，这对于无人机获取的数据进行匹配是很重要的在两个同名的图像之间。相邻图像的重叠，以及由于无人驾驶飞行器和物体之间的距离、角度和传感器，两个图像之间的重叠程度较低。为了使无人机和照相机产生的数据相互重复，可以通过引入过渡图像在3D恢复过程中，实现无人机和相机获取数据的集成。中间图像是无人机和相机图像之间的一组图像，完全覆盖图像和相机，采集方法从捕获高度开始根据相邻图像的重叠程度，降低高度，收集并达到相机的高度，在无人驾驶的ZR场镜头缓慢旋转后达到相机的高度观看时，与相机角度角度一致的图像采集，直到输入过渡图像，无人机和相机匹配后，完成WHO闷热三角测量，恢复图像飞行条纹间的联系。

二、图像数据采集

（1）目的地调查

获取目的地范围、土壤高度等信息。评估目的地区域是否有山体、建筑物、树木等障碍物，合理设置无人机飞行高度，确保无人机安全运行，评估目的地区域是否有障碍物，描述无人机的飞行带和摄像机的拍摄路径，检查目的地是否有玻璃、瓷砖和水等反光物体。应与这些对象保持一定距离，并在拍摄时避免阴影，因为这些对象的反射将影响图像质量并导致3D模型失真。由于阳光直射对建模的影响，采集应尽可能在阴天进行。

（2）采集规划

通过飞控软件设置无人机飞行任务，设置工作区域、飞行高度、重叠等无人机参数，通过飞行任务模拟无人机目标，获取图像数据，完成采集。目的区域的五个方向：纵向、前部、后部、左侧和右侧。VDU的工作区根据目的地的流量确定，VDU的飞行高度根据目标工作区的山丘、建筑物和树木的情况确定，VDU航向的重叠设置，飞行速度、摄影间隔、，摄像机的倾斜角度和VAS的其他参数根据项目的实际情况固定在侧面。

（3）摄像机参数的确定

摄像机图像屏幕的视场和亮度应尽可能与无人机图像对应，以确保三维重建过程中两个数据集的有效融合。相机焦距根据等效焦距转换进行转换。ISO设置和相机光圈根据操作期间的天气条件和UAV镜头的设置确定。

（4）视频数据采集

根据飞控软件加载的操作，无人机自动采集目的区域垂直、前、后、左、右方向的图像数据，然后使用摄像机进行遮挡。对遮挡造成的无人机图像数据区域进行补偿。在三维重建过程中，为了尽可能实现无人机图像数据与摄像机图像数据的自动融合，利用无人机完成过渡图像的采集。从无人机的飞行高度开始，在工作区选择一个开放位置，保持低透明度以收集图像，确保相邻图像重叠至少75%，并确定无人机的拍摄间隔。在距地面约1m处采集图像后，将无人机靠近目标物体，升起无人机镜头采集图像数据，最后检查镜头到目标期间相邻图像的重叠至少为75°，当相机改变角度或移动时，相机通过检查相邻图像之间的重叠程度（参见相机网格线）来收集目标区域，收集所有图像数据。

（5）空三加密

空三加密也称为空中三角测量，是基于摄影中的少量局部控制点，通过计算加密来获得航空摄影中任意点的绝对坐标。Smart3d软件自动从航拍照片中提取大量资源点，然后与通过多个透视获得的资源点对应同名点，并反向计算每个图像的空间位置和姿态参数，通常需要三重加密。这是由于航空照片的重叠、锐度和角度造成的。空加密软件三自动对应相同的名称点和一些严重错误。调整三重空中加密后，需要验证三重空中加密点是否在同一位置，不同的航空图像是否存在垂直和水平漂移，并手动调整这些漂移加密点。如果一个区域中有太多加密点，可能会漂移。在对空三加密调整后，添加控制点。相对调整后添加控制点有助于软件预测导入控制点的位置，确定控制点在整个加密区域的分布。绝对调整后，确保调整结果满足精度要求，否则，再次检查调整加密点和控制点，多次调整，直到满足精度要求。

三、结合无人机摄像的三维重建方法的技术特点

集成无人机和摄像机图像的3D重建方法使3D模型能够全面直观地表示建筑物的地形特征和细节，并真正恢复地物的结构和颜色。也可以在现场测量中测量，控制点的坐标为三维模型提供了更精确的空间位置信息。这样构造的三维模型具有丰富的纹理信息和完整的空间信息。其主要特点如下：第一，真实性：该方法补偿了由于倾斜无人机摄影语法中的干扰导致图像数据采集不完整而导致的3D模型相应区域的失真和孔洞。验证可以真实反映一个元素的形状、空间位置、高度等属性，更真实地反映建筑的实际情况，使三维模型更沉浸于探索之中。第二，宽范围、高效率、广泛应用：随着无人机在各方面的发展和完善，有可能实现对地物图像数据的大规模、高效采集。减少三维重建，显著减少人工干预工作量，提高三维建模效率。并可通过相关软件实现三维模型各点的坐标。工程数据的测量可以广泛应用于许多工程领域。

四、基于无人机影像的建筑物三维重建的应用

施工图像采用无人机摄影，结合真实建模技术进行三维施工建模，具有高精度、高分辨率、高质量的特点，应用于建筑设计行业，设计师可以分析建筑目标区域周围的建筑地形信息，将设计放在现场进行光影分析和环境分析。对于高层建筑或综合体，在每个施工阶段创建的三维建筑模型能够准确反映施工过程，监督施工质量，并对施工管理做出决策。例如，古建筑是城市发展和历史发展的见证，传统的古建筑保护包括文字描述、图纸等，不能准确表达信息。基于无人机构建文物三维模型是文物保护和修复的一项重要技术应用。

结语

本文提出了一种三维重建方法，该方法结合无人机摄像来构建三维模型。结合无人机捕获效率高、射程宽、自由角、操作灵活等优点，建立通用的三维模型，并完成特征的三维重建。本文总结了该方法的技术特点和优点，改进了无人机倾斜摄影图在遮挡场景中的局限性，并展示了真实性和广泛数据采集的优势。

参考文献

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