【摘要】：圍繞低空多鏡頭傾斜攝影在三維城市影像模型生產(chǎn)中的紋理優(yōu)化問(wèn)題,提出了一種無(wú)縫紋理模型重建方法。文中首先采用相機(jī)響應(yīng)函數(shù)和暗通道方法對(duì)影像進(jìn)行預(yù)處理;然后,根據(jù)地物三角網(wǎng)格表面模型與影像的映射關(guān)系,利用稀疏構(gòu)網(wǎng)方法進(jìn)行遮擋檢測(cè),并建立了三角面片的可視紋理列表;最后,結(jié)合三角網(wǎng)格表面模型中基本面片的三維拓?fù)潢P(guān)系,利用影像的均值與方差信息,構(gòu)建了基于馬爾科夫隨機(jī)場(chǎng)框架下的圖割紋理優(yōu)化算法,解決了紋理優(yōu)化選擇的離散多標(biāo)號(hào)問(wèn)題,保證了相鄰三角面片映射紋理的一致性,實(shí)現(xiàn)了城市大場(chǎng)景無(wú)縫紋理模型的重建。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了算法的可靠性和優(yōu)越性。
【圖文】：

流程完成三角網(wǎng)格表面模型重建。首先，對(duì)相機(jī)檢校，解算出相機(jī)的內(nèi)方位元素和相機(jī)鏡頭畸變參數(shù)；接著，利用檢校結(jié)果，對(duì)獲取的傾斜影像進(jìn)行自動(dòng)空中三角測(cè)量獲取精確的影像外方位元素；然后，結(jié)合ＣＭＶＳ（ｃｌｕｓｔｅｒｍｕｌｔｉ－ｖｉｅｗｓｔｅｒｅｏ）方法，對(duì)同一地物多視角的多幅影像采用ＰＭＶＳ（ｐａｔｃｈ－ｂａｓｅｄｍｕｌｔｉ－ｖｉｅｗｓｔｅｒｅｏ）技術(shù)重建出地物的三維密集點(diǎn)云［３－４］；最后，通過(guò)泊松優(yōu)化構(gòu)網(wǎng)算法構(gòu)建出用于紋理映射的城市三維網(wǎng)格表面模型［１］。圖１為重建的試驗(yàn)區(qū)地物三角網(wǎng)格表面模型。圖１試驗(yàn)區(qū)三角網(wǎng)格表面模型Ｆｉｇ．１３Ｄｍｏｄｅｌｓｋｅｔｃｈｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｒｅａ２建立可視紋理列表在對(duì)三角網(wǎng)格表面模型進(jìn)行紋理映射前，首先需要知道模型中每個(gè)三角面在哪些影像上可見(jiàn)。即需要根據(jù)傾斜攝影在三維空間中的深度信息從二維觀測(cè)影像中得到它們之間的遮擋關(guān)系。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，本文參考Ｚ－Ｂｕｆｆｅｒ［１４－１５］的思路，將Ｚ－Ｂｕｆｆｅｒ中的處理單元變?yōu)槲闹械匚锶敲妫榧涌煺趽鯔z測(cè)中對(duì)地物三角面的遍歷，引入稀疏網(wǎng)格法紋理探測(cè)進(jìn)行遮擋面片的處理［１６］。接著，根據(jù)文獻(xiàn)［１７］的紋理篩選思想，將地物紋理的遮擋面積、法向量、距離和分辨率等特性作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建候選紋理優(yōu)先級(jí)評(píng)價(jià)原則，對(duì)影像進(jìn)行進(jìn)一步篩選，建立待優(yōu)化的三角面可視紋理列表，為后續(xù)基于圖割的紋理優(yōu)化提供基矗２．１紋理優(yōu)先級(jí)列表建立原則本文的紋理優(yōu)先級(jí)列表按以下３個(gè)原則建立：①面積最大原則，選擇非遮擋面積最大的影像作為候選紋理；②交角最小原則，在無(wú)遮擋攝影中，紋理影

Ｍａｒｃｈ２０１７Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．３ＡＧＣＳｈｔｔｐ：∥ｘｂ．ｓｉｎｏｍａｐｓ．ｃｏｍ面為遮擋影像，對(duì)于物方面元ａｂｃｄ的紋理影像選取中，影像Ｏ３比Ｏ２更適合作為紋理源；③紋理自動(dòng)裁剪原則，為了減少紋理存儲(chǔ)中因計(jì)算機(jī)對(duì)紋理的重采樣導(dǎo)致的時(shí)間消耗，，在存儲(chǔ)紋理時(shí)將其尺寸裁剪為２的指數(shù)倍。圖２影像遮擋情況示意Ｆｉｇ．２Ｓｋｅｔｃｈｏｆｉｍａｇｅｏｃｃｌｕｓｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ２．２自適應(yīng)三角剖分經(jīng)過(guò)遮擋檢測(cè)和篩選建立的紋理優(yōu)先級(jí)列表中的影像，包括完全可見(jiàn)影像和部分可見(jiàn)影像。對(duì)于列表中的部分遮擋紋理影像，如果不做處理，則可能由于構(gòu)建的三角網(wǎng)格表面模型不夠細(xì)膩，而出現(xiàn)紋理不一致的現(xiàn)象。為了解決這個(gè)問(wèn)題，加大單個(gè)紋理三角面中非遮擋信息的占有率，本文提出了局部四分法的紋理剖分優(yōu)化策略，即只四分部分遮擋的地物三角面，而對(duì)鄰接的三角面進(jìn)行簡(jiǎn)單的二分法（圖３）。這樣既能保證部分遮擋三角面的高效細(xì)分，也能盡可能減少對(duì)非遮擋三角面進(jìn)行分割增加處理時(shí)間和數(shù)據(jù)量。該方法不僅適合大數(shù)據(jù)三維模型的半遮擋紋理處理，而且能保證三角網(wǎng)格表面模型網(wǎng)形的半邊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不變和流行表面的性質(zhì)。圖３三角網(wǎng)格剖分示意圖Ｆｉｇ．３Ｓｋｅｔｃｈｏｆｔｒｉａｎｇｌｅｍｅｓｈｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ圖３中陰影部分為存在部分遮擋的三角形，圖３（ｃ）為本文算法的細(xì)分結(jié)果。與圖３（ｂ）全局四分法結(jié)果相比，本文算法只有在最壞的情況下才與其剖分得到的三角形數(shù)據(jù)量相等；而一般情況下，本文方法產(chǎn)生的三角形個(gè)數(shù)為４ｂ＋６ｂ≤４ａ，其中ｂ為三角網(wǎng)中部分遮擋三角形個(gè)數(shù)，ａ為三角網(wǎng)中全部三角形個(gè)數(shù)。

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