无人机倾斜摄影三维建模技术研究
无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究
无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究摘要：无人机倾斜摄影是目前较为创新，并得到普遍应用的一种测绘及信息收集手段，因其机动性、时效性、简便性和高质量的信息收集，得到了普遍的应用和关注。
鉴于此，文章重点就无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模进行研究分析，以供参考和借鉴。
关键字：无人机；倾斜摄影测量；影像处理；三维建模引言倾斜摄影测量技术属于新型技术，因其独有的优势而备受相关行业喜爱，在三维建模、工程测量方面的应用效果最为显著，且以目前的情况来看，该技术的应用前景一片良好。
无人机倾斜摄影测量技术的应用可以打破以往航测遥感影像拍摄方面的限制，其支持多台传感器从不同角度进行数据采集，且采集速度有很大的提升，数据的真实性、有效性以及实时性均有所保障，充分满足人们对三维信息的需求。
三维建模的实现也使得二维地理信息体系得到了优化，而当下如何更好地将无人机倾斜摄影测量影响处理应用到三维建模中也成为了亟待解决的问题。
1无人机数字影像匹配1.1影像特征提取特征提取是计算机视觉和图像处理中的一个概念，具体指使用一台计算机以提取影像中同名点的图像信息，该信息决定影像中的相同特征，也可以理解为将信息进行归类，形成不同子集，这些子集通常是由一个孤立的点、一条连续的曲线、一个连续的区域组成。
在进行提取时往往需要有所依据，如灰度的分布详情，通过分析此方面来逐步确定位置和形状，甚至是大小。
一般来讲，影像特征灰度、周围影像灰度之间会有较大的不同，具体应如何处理还是要根据实际情况而定，特征的分类主要有如下几种，即点特征、线特征和面特征，三者之间看似相互独立，但又彼此密切相关，点特征的提取是基础，所以很多项目中也更加重视此方面。
1.2无人机影像匹配对于无人机而言，其虽然具有诸多应用优势，但在应用中也会有很多不完善之处，如其体积较小重量轻，且是无人驾驶的状态，这就导致其在飞行时容易受到其他因素影响，尤其是风力。
当遭遇大风时，无人机往往会偏离航线，或是其中的数码相机位置、姿态也会因风力的影响而发生变化，甚至难以固定住，此种情况若不能够得到及时有效的解决，则会导致拍摄的画面出现重叠，或角度不正确，尤其在城区飞行过程中，高耸的建筑物会在相邻影像中存在变形现象。
探究无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用
探究无人机倾斜摄影测量在城市三维建模中的应用三维城市运用描述城市地上景观的三维模型来表达数字城市空间信息，是表达城市信息的重要载体，对城市规划、建设、管理以及应急响应有着非常重要的作用。
三维城市已展现出其较高的经济价值和应用潜力。
传统的三维城市模型生产制作是结合遥感影像图和地形图，得到精确的、可靠性强的建筑物模型、道路模型及其他景观小品模型，将组成城市要件的各类三维模型集成为三维城市场景。
该方法只适合于普通精度的三维城市建模，但对于高精度、高仿真、大区域的建模，传统方法势必需要投入更多的作业人员，其建模速度、效率以及时效难以满足三维城市的应用。
三维城市建模也能够利用三维激光扫描获取地面三维几何数据，运用激光测距原理快速建立物体三维模型，但该方法不能解决纹理数据获取和处理的问题，纹理贴图仍然需要依靠大量烦人人机交互来完成，无法进一步提升城市三维建模质量。
1无人机倾斜摄影测量技术研究1.1无人机倾斜摄影测量系统的构成无人机倾斜摄影测量系统通常由飞行平台、飞控系统、地面监控系统、数据传输系统、任务设备以及地面保障设备等部分组成。
其中，飞行平台主要指的是搭载摄影设备并执行航拍任务的无人机；飞控系统是指的是控制无人机定位、导航和飞行的系统；地面监控系统主要用于对无人机飞行数据的接收、显示、存储和回访，无人机的飞行数据包括高度、速度、航向及方位；数据传输系统负责地面监控站与飞行控制系统、机载设备的数据和指令控制信息的传输；任务设备主要是获取航拍影像和存储；地面保障设备主要为无人机飞行任务提供基本的保障。
1.2倾斜摄影技术的概述无人机技术是指将无线电遥控技术和智能化的自动控制程序与无人飞机或智能飞行器相结合的技术。
该种技术主要使用的机种包括固定翼、多旋翼、飞艇和直升机。
无人机的应用不仅具有快速和经济的优势，而且在具体使用过程中智能化程度较高，更加有利于地理信息的数据收集。
倾斜摄影技术的应用不仅可以扩大拍摄范围，还颠覆了传统航空摄影技术的应用，不仅采用了正摄角度的影像采集方式，还运用了多角度的相机同步技术，从而实现对地面物体各角度情况的获取与收集。
无人机倾斜摄影三维建模技术研究现状及展望
2097-3012(2023)01-0041-08 Journal of Spatio-temporal Information 时空信息学报收稿日期: 2023-01-03；修订日期: 2023-04-14 基金项目: 国家自然科学基金项目（42201474）作者简介: 刘欣怡，研究方向为点云影像联合处理、实景三维建模等。
E-mail:*****************.cn无人机倾斜摄影三维建模技术研究现状及展望刘欣怡，张永军，范伟伟，王森援，岳冬冬，刘梓航，贾琛，景慧莹，钟佳辰武汉大学 遥感信息工程学院，武汉 430079摘 要：无人机倾斜摄影从航空平台多视角同步采集影像，可通过倾斜摄影测量，三维建模等技术生成真实的三维模型，是目前地形级到城市级实景三维模型重建最主要的技术手段之一。
本文总结归纳了目前无人机倾斜摄影三维建模过程中的关键技术，重点介绍了三维场景重建和倾斜摄影三角网模型的语义提取、单体化、实体化处理等技术方法及研究现状，指出了目前无人机倾斜摄影三维建模技术仍存在的问题，并从无人机路径规划、数据获取、建模技术、模型表达四方面对该领域潜在的发展趋势和研究方向进行了分析与展望。
关键词：无人机；倾斜摄影测量；实景三维中国；三维建模；实体化引用格式：刘欣怡, 张永军, 范伟伟, 王森援, 岳冬冬, 刘梓航, 贾琛, 景慧莹, 钟佳辰. 2023. 无人机倾斜摄影三维建模技术研究现状及展望. 时空信息学报, 30(1): 41-48Liu X Y, Zhang Y J, Fan W W, Wang S Y, Yue D D, Liu Z H, Jia C, Jing H Y, Zhong J C. 2023. 3D modeling based on UAV oblique photogrammetry: Research status and prospect. Journal of Spatio-temporal Information, 30(1): 41-48, doi: 10.20117/j.jsti.2023010061 引 言实景三维是对人类生产、生活、生态空间进行真实、立体、时序化反映和表达的数字虚拟空间，是国家新型基础设施建设的重要组成部分。
无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用研究
无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用研究随着科技的不断发展和城市建设的不断扩张，城市规划和建设需要大量的地理信息数据支持。
而传统的地理信息数据采集技术通常需要大量的人力、物力和时间，且成本较高。
随着无人机技术的飞速发展，无人机倾斜摄影技术逐渐被应用于城市三维建模中，为城市规划和建设提供了更为高效、精准的地理信息数据支持。
本文将对无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用进行研究和探讨。
一、无人机倾斜摄影技术的原理与特点无人机倾斜摄影是指通过搭载在无人机上的多个相机，同时以不同的倾斜角度拍摄同一目标，然后通过特定的软件对这些图像进行融合、配准、重构，生成具有高精度地理定位信息的三维立体模型的技术。
无人机倾斜摄影技术相较于传统的航空摄影和地面测量技术具有以下几个显著特点：1. 高效快捷：无人机倾斜摄影可以快速获取大面积地理信息数据，大大提高了数据采集的效率。
2. 精度高：通过多个相机的多角度拍摄和精确的软件处理，可以获得高精度的地理信息数据。
3. 适应性强：无人机可以灵活飞行于城市建筑群和山地地形之间，可以获取传统手工测量和大型航摄等技术难以达到的数据。
1. 城市规划与设计无人机倾斜摄影技术可以为城市规划和设计提供高精度、立体化的地理信息数据，为城市规划师和设计师提供详实的地理环境、地形地貌、建筑物分布等信息支持。
通过三维模型，可以对城市空间结构、景观格局进行更为全面的分析和设计。
2. 城市建设与管理在城市建设和管理中，需要对城市的道路、桥梁、隧道、公园、绿化带、市政设施等进行精确测量和建模。
利用无人机倾斜摄影技术可以实现对城市综合信息的全息立体化表达，为城市建设和管理提供基础数据支撑。
3. 灾害监测与应急响应在城市灾害监测和应急响应中，无人机倾斜摄影技术可以迅速获取受灾地区的精准地理信息数据，为救援指挥部提供快速、准确的灾情评估和救援决策支持。
4. 文物保护与文化遗产管理无人机倾斜摄影技术可以对文物保护区、历史文化名城、古建筑群等进行精细的三维建模，为文物保护和文化遗产管理提供详实的地理信息数据支持。
基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模技术研究
基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模技术研究倾斜摄影测量技术是一种新兴的空间数据采集技术，它通过无人机等航空器搭载的倾斜摄影测量系统，能够获取高分辨率、高精度的多角度、多视角影像数据。
基于这些数据，可以实现对现实世界进行实景三维建模。
本文将对基于倾斜摄影测量技术的实景三维建模技术进行研究。
首先，我们需要了解倾斜摄影测量技术的原理和优势。
倾斜摄影测量技术是将摄影测量技术与航拍技术相结合的一种新兴技术。
通过倾斜摄影测量系统搭载的摄像机，可以在飞行过程中以不同角度和方向进行拍摄，获取多角度、多视角的影像数据。
这种多角度、多视角的数据可以提供丰富的立体信息，从而实现对地物进行精确的三维建模。
相比于传统航空摄影测量技术，倾斜摄影测量技术具有以下优势：1.高分辨率：由于采用了多角度拍摄的方式，倾斜摄影测量技术可以获取更高分辨率的影像数据，使得三维建模的精度更高。
2.实景感强：倾斜摄影测量技术可以获取多个角度和视角的影像数据，可以准确地再现现实世界中的场景，给人强烈的实景感。
3.高效快速：倾斜摄影测量技术可以通过无人机等航空器进行快速的航测，大幅缩短数据采集的时间，提高工作效率。
1.数据采集：通过无人机等航空器搭载的倾斜摄影测量系统进行数据采集，获取多角度、多视角的影像数据。
在数据采集过程中，需要考虑航迹规划、飞行高度和重叠度等因素，以确保获取高质量的影像数据。
2.影像处理：对采集到的影像数据进行预处理，包括去除影像畸变、校正影像几何形状等操作。
同时，还可以根据需要进行影像增强、色彩校正等处理，提高影像质量。
3.特征提取：通过影像处理算法，提取影像中的特征点和特征线，用于后续的三维建模。
4. 三维重建：根据特征点和特征线的位置信息，利用计算机视觉算法进行三维重建，生成精确的三维模型。
其中，常用的算法包括结构从运动（Structure from Motion，简称SFM）和多视角立体匹配（Multi-view Stereo，简称MVS）等。
无人机倾斜摄影实景三维技术研究
无人机倾斜摄影实景三维技术研究一、引言随着科技的不断发展，无人机倾斜摄影技术作为一种新兴的技术手段，已经在多个领域展现出其独特的优势和应用价值。
该技术通过无人机搭载倾斜摄影相机，从多个角度获取地面目标的影像数据，进而实现实景三维建模。
在城市规划、地质灾害监测、文化遗产保护等领域，无人机倾斜摄影技术能够提供高精度、高效率的三维实景数据，为相关决策提供有力支持。
因此，本文旨在深入研究无人机倾斜摄影技术在实景三维建模中的关键技术及其优化方法，以推动该技术在更广泛领域的应用和发展。
二、相关技术研究现状1.无人机倾斜摄影技术概述：无人机倾斜摄影技术是指通过无人机搭载倾斜摄影相机，同时从垂直和倾斜多个角度采集地面目标的影像数据。
这种技术能够获取更加真实、丰富的三维信息，弥补传统垂直摄影在三维建模方面的不足。
此外，无人机具有机动灵活、成本低廉等优势，使得倾斜摄影技术在实际应用中更加便捷高效。
2.实景三维建模技术：实景三维建模是指利用倾斜摄影数据生成三维点云，进而构建出真实场景的三维模型。
该技术能够还原现实场景的三维形态和结构，为城市规划、灾害评估等提供可视化支持。
实景三维建模的流程主要包括数据获取、点云生成、模型重建和纹理映射等步骤。
3.国内外研究现状：目前，国内外众多学者和机构都在积极开展无人机倾斜摄影实景三维技术的研究工作。
在数据获取方面，研究者们不断探索优化飞行路线和拍摄参数的方法；在点云生成和模型重建方面，各种算法和软件工具不断涌现和完善；在应用领域方面，该技术已经成功应用于城市规划、地质灾害监测、文化遗产保护等多个领域。
三、无人机倾斜摄影数据采集与处理1.无人机平台与传感器选择：选择合适的无人机平台和传感器对于获取高质量的倾斜摄影数据至关重要。
在选择无人机平台时，需要考虑其载荷能力、续航时间、飞行稳定性等因素；在选择传感器时，则需要关注其分辨率、感光度、动态范围等性能指标。
通过综合评估不同无人机平台和传感器的性能特点，可以选择出适合实景三维建模的无人机平台和传感器组合方案。
无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用研究
无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用研究随着科技的不断发展，无人机技术在各个领域都得到了广泛应用。
无人机倾斜摄影技术在城市三维建模中的应用得到了越来越多的关注和重视。
本文将重点探讨无人机倾斜摄影技术在城市建筑物三维建模中的应用研究，并分析其优势和存在的问题，以及未来的发展方向。
一、无人机倾斜摄影技术概述无人机倾斜摄影技术是指通过无人机搭载倾斜摄影传感器，以倾斜的角度对地面进行高分辨率、高精度的航拍摄影，通过后期处理获取建筑物、地形等地物的三维模型数据。
相比传统航拍技术，无人机倾斜摄影技术可以实现更高的分辨率和更精确的数据采集，能够更好地满足城市三维建模的需求。
1.数据采集2.数据处理采集到的倾斜摄影数据需要进行后期处理，包括影像配准、点云生成、模型构建等步骤。
利用先进的图像处理和计算机视觉技术，可以将大量的航拍影像数据转化为精确的三维模型数据。
通过对模型数据的质量控制和优化，可以得到更加真实、精细的城市三维模型。
3.应用展示通过无人机倾斜摄影技术获取的城市三维模型数据可以广泛应用于城市规划、土地管理、建筑设计、旅游推广等领域。
通过三维模型，人们可以直观地观察城市的地貌、建筑物结构、交通道路等情况，为城市的规划和管理提供可靠的数据支持。
三、优势与问题1.优势（1）高效性：无人机倾斜摄影技术可以快速、高效地获取大面积城市数据，缩短了数据采集周期，提高了数据采集效率。
（2）精确性：倾斜摄影传感器可以多角度、高分辨率地拍摄地物影像，可以获取更加真实、精确的地物数据，保证了城市三维模型的精度和真实性。
（3）成本低：相比传统的航测和地面测量方法，无人机倾斜摄影技术的成本更低，可以降低城市三维建模的成本投入。
2.问题（1）技术要求高：无人机倾斜摄影技术涉及到航空摄影、数据处理等多个领域的知识，对操作人员和技术人员的要求较高。
（2）设备和软件更新换代快：随着科技的不断发展，无人机和倾斜摄影传感器的更新换代速度较快，需要不断更新设备和软件。
使用无人机倾斜摄影进行快速实景三维建模研究
使用无人机倾斜摄影进行快速实景三维建模研究无人机倾斜摄影是一种利用无人机航拍技术进行快速实景三维建模的方法。
通过无人机搭载倾斜摄影仪，将倾斜摄影仪设置为倾斜拍摄模式，实现对景物的倾斜角度进行拍摄，并通过图像处理技术将倾斜拍摄的照片进行拼接，从而得到实景三维建模的模型。
无人机倾斜摄影具有以下几个特点：1.快速性：与传统的实景三维建模方法相比，无人机倾斜摄影能够大大缩短建模的时间，提高效率。
借助无人机的灵活性，可以在短时间内完成大范围的航拍任务，获取大量的数据。
而倾斜摄影仪的倾斜拍摄模式可以在较短的时间内获取较高精度的影像数据，从而更快地生成三维建模。
2.精度高：无人机倾斜摄影可以根据需要调整倾斜角度，以获得更好的景物影像。
通过倾斜拍摄模式，可以获取到更多角度的照片，从而有利于生成更精确的三维建模。
此外，借助先进的图像处理技术，可以对倾斜摄影所得的照片进行自动匹配、校正和拼接，进一步提高建模的精度。
3.数据丰富：无人机倾斜摄影可以获取更多高质量的数据，从而为实景三维建模提供更多信息。
除了倾斜拍摄所得的照片外，还可以通过搭载其他传感器（如激光雷达）获取更多数据，如地形高程数据和点云数据，进一步提升三维建模的精度和细节。
无人机倾斜摄影在实景三维建模的应用中具有广泛的应用前景。
例如，对于城市规划和土地利用管理，通过无人机倾斜摄影技术可以快速获取城市的地理信息，并生成高精度的三维建模模型。
这可以为城市规划提供可视化的参考，帮助决策者更好地了解城市的发展情况，并在规划中做出合理的决策。
此外，无人机倾斜摄影还可以应用于文化遗产保护和旅游景区开发等领域。
通过无人机倾斜摄影技术，可以对文化遗产进行全方位、多角度的拍摄，以保护和传承文化遗产。
同时，在旅游景区开发中，通过倾斜摄影的诸多数据，可以为景区规划和设计提供宝贵的参考信息，提高旅游景区的吸引力和游客体验。
总之，无人机倾斜摄影作为一种新兴的实景三维建模技术，具有快速、精度高、数据丰富等优点，其应用前景广阔。
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无人机倾斜摄影三维建模技术研究
摘要：倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，
倾斜摄影三维数据可为智慧城市、规划、测绘、建筑、基础设施建设等多种行业
提供测绘数据来源。
由倾斜影像生成三维模型就是倾斜摄影建模。
关键词：无人机；倾斜；摄影；三维建模；技术；分析
一、倾斜摄影测量原理
倾斜摄影测量是通过在同一飞行平台上搭载多台航摄相机，同时从垂直、前视、左视、右视与后视共5个不同的角度采集影像。
可在飞行的过程中以同频率
同时获取多个角度的影像。
其中，垂直摄影影像，可经过传统航空摄影测量技术
处理，制作4D产品；前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像，倾斜角度在15°~45°之间，可用于获取地物侧面丰富的纹理信息。
通过高效自动化的三维建模
技术，快速构建具有准确地物地理位置信息的真三维空间场景，直观地掌握目标
区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征，可为工程建设提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和服务。
二、作业流程：
本研究利用大疆Matrice600Pro作为飞行平台，挂载五镜头倾斜摄影相机进
航拍，利用Smart3D软件进行数据处理。
成果完成后，可利用Smart3D、SuperMap、3dsMax等相关三维网格、数字点云等浏览软件进行浏览、查看、地
形地物的量测等工作，可利用AutoCAD、Civil3D等相关软件进行测量专业的扩展
应用。
具体工作流程如图一所示。
三、航测准备：
空域申请主要包括两方面工作：1、航摄计划制定。
根据测区范围，编制航
测范围缩略图，并制定出完成该航测计划所需要的时间计划。
2、航摄空域申请。
由航测项目所在的地方政府出具《航空摄影空域申请报告》，应获得战区及下属
空军司令部的批准。
航测技术设计主要确定任务来源、测区概况、主要技术依据、技术设计、实
施方案、质量控制与保障、成果提交等内容。
航测设备的检定应由具有相应资历的法定检验单位进行，并出具相应的检定
报告。
系统安装调试包括保证无人机有充足的电力并性能稳定，航测相机能正常
拍摄和记录数据，航测的定姿定位系统工作正常。
四、航空摄影
航测前，应根据测区范围、航测比例尺和地面清晰度的要求，设置无人机的
飞行高度，由于倾斜摄影测量的成果有三维表面模型，对航片的清晰度要求较高，所以航高设置不宜太高，影像重叠度应适当加大，一般设置在75%~85%之间。
因
为倾斜摄影相机为五镜头相机（一个正摄相机，四个倾斜45度相机），为了保
证测区影像全覆盖，应保证一定的外扩距离，外扩距离应不小于航高。
航测时，
通常情况下，航线应按东西向直线飞行，特定条件下，也可根据地形走向与专业
测绘需要，按照南北走向或沿路线、河流、海岸、境界等任意方向飞行。
五、数据处理
像片控制测量就是在测区实地测定像片控制点的平面位置和高程，用于空中
三角测量计算。
像片控制点应保证在像片上清晰易辨别处，高程控制点还应保证
选在高程变化不大的地方。
由于本研究应用的航摄设备搭载定姿定位系统
（POS），可根据成果精度要求，选择是否需要进行相片控制测量这一步骤。
空中三角测量是利用航摄像片与所摄目标之间的空中几何关系，根据少量的
相片控制点计算带求点的平面位置、高程和像片外方位元素。
本研究的航摄平台
安装GPS和IMU组成的定姿定位系统（POS），可获取航摄相机曝光时刻摄站的
空间位置和姿态信息，即像片的外方位元素。
本研究数据处理利用航摄相机自带软件进行数据预处理和SMART3D进行空
三测量计算。
主要步骤有：像片导出、POS文件下载、像片和POS文件匹配建立
工程表、建立新区块并导入文件、输入航摄相机检定文件、空中三角测量计算等
步骤。
六、成果提交
空中三角测量计算完成后，进行成果输出。
成果形式包括：三维表面模型
（倾斜摄影测量成果）（图3）、三维点云（图4）、数字正射影像、航摄像片等。
图3.三维表面模型（倾斜摄影测量成果）图4、利用点云数据在Civil3D中生
成的三维地形
七、结语
综上所述，将倾斜摄影技术应用于施工生产，具有创新性和先进性。
通过时
效好、精度高的倾斜摄影测量成果对施工生产进行优化设计，特别是利用三维表
面模型和BIM技术的融合进行施工现场浏览、布置优化等工作；利用三维点云数
据生成DEM，进行土方计算等工作。
目前，倾斜摄影测量所生产的三维模型还存
在部分缺陷，主要体现在：在楼间距狭小的建筑物密集区，因建筑物的遮挡而造
成底部变形较大；围墙、栏杆等截面过小地物，特征点匹配较少而造成模型缺失；水面、玻璃等光滑表面缺少纹理特征，无法匹配特征点而产生模型漏洞等，今后
随着倾斜摄影技术的快速发展和日渐成熟，将在施工生产中发挥越来越大的作用。
参考文献：
[1]朱国强,刘勇,程鹏正.无人机倾斜摄影技术支持下的三维精细模型制作[J].测
绘通报,2016(09):151-152.
[2]曲林,冯洋,支玲美,高文慧.基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模研究[J].测绘与空间地理信息,2015,38(03):38-39+43.。