教学课件城市人工目标三维重建.pdf

第4讲 城市人工目标三维重建第4讲 城市人工目标三维重建 徐景中徐景中徐景中徐景中 主要内容主要内容主要内容主要内容 一、概述一、概述 二、城市房屋的三维重建二、城市房屋的三维重建 2.1 空间维数概念2.1 空间维数概念 2.2 三维数据的获取途径2.2 三维数据的获取途径 2.3 基于遥感影像的城市房屋三维重建2.3 基于遥感影像的城市房屋三维重建 2.4 基于lidar点云的房屋三维重建2.4 基于lidar点云的房屋三维重建 三、城市古建筑的三维重建三、城市古建筑的三维重建 四、城市立交桥三维重建四、城市立交桥三维重建 遥感信息工程学院遥感信息工程学院2 一、概述一、概述 （1）目标类型（1）目标类型 3 （2 2）目标三维重建的作用目标三维重建的作用（2 2）目标三维重建的作用目标三维重建的作用 4 目标三维重建已在在国民经济建设、社会发展和国防安全目标三维重建已在在国民经济建设、社会发展和国防安全 等领有着益广应等领有着益广应等领等领域域有着有着日日益广益广泛的泛的应应用。用。 5 二、二、基于遥感影像的城市房屋基于遥感影像的城市房屋三三维重建维重建基于遥感影像的城市房屋维重建基于遥感影像的城市房屋维重建 2.1 空间维数2.1 空间维数概概念念概概 2 2维维：2 2维维： 信息只具有二维坐标信息只具有二维坐标 2 52 5维维：2 2. .5 5维维： dem+二维信息dem+二维信息 dem+dem+遥感影象遥感影象+ +二维信二维信dem+dem+遥感影象遥感影象+ +二维信二维信 息息 遥感信息工程学院遥感信息工程学院6 3维：3维： 信息具有三维坐标信息具有三维坐标 多层表面模型和实体多层表面模型和实体 模型模型 3+x维：3+x维： 数码高分辨率遥感影 像的gis 数码高分辨率遥感影 像的gis 三维几何+表面视觉 属性 三维几何+表面视觉 属性 遥感信息工程学院遥感信息工程学院7 二、二、基于遥感影像的城市房屋基于遥感影像的城市房屋三三维重建维重建基于遥感影像的城市房屋维重建基于遥感影像的城市房屋维重建 2.2 三维数据的获取途径2.2 三维数据的获取途径 数字摄影数字摄影 测量测量测量测量 数数 据据据据 采 集 采 集 遥感信息工程学院遥感信息工程学院8 激光扫描技术激光扫描技术 机载lidar机载lidar 遥感信息工程学院遥感信息工程学院9 激光扫描技术激光扫描技术 地面激光扫描地面激光扫描 遥感信息工程学院遥感信息工程学院10 车载移动测绘系统车载移动测绘系统 遥感信息工程学院遥感信息工程学院11 地形图+高程地形图+高程 遥感信息工程学院遥感信息工程学院12 低空无人机遥感技术低空无人机遥感技术 机载三维成像系统机载三维成像系统 近景摄影测量近景摄影测量近景摄影测量近景摄影测量 雷达干涉测量技术（insar）雷达干涉测量技术（insar） 遥感信息工程学院遥感信息工程学院13 2 32 3基于遥感影像的城市房屋三维重建基于遥感影像的城市房屋三维重建2 2. .3 3 基于遥感影像的城市房屋三维重建基于遥感影像的城市房屋三维重建 1. 现状及趋势1. 现状及趋势 （1 1）现状现状（1 1）现状现状 数字摄影测量系统仍存在瓶颈，难以真正全自动地获数字摄影测量系统仍存在瓶颈，难以真正全自动地获 取基础地理信息取基础地理信息; ;取基础地理信息取基础地理信息; ; 属于半自动方法：即在人工给定房屋类型与屋顶 边界初值基础上，利用计算机进行房屋的精确定位； 属于半自动方法：即在人工给定房屋类型与屋顶 边界初值基础上，利用计算机进行房屋的精确定位； 三维建模软件： 目前 三维建模软件： 目前，国内三维重建软件主要有imagis c国内三维重建软件主要有imagis cy ybercitbercity y、，yyyy 吉奥公司的vrmodel和ccgis、photominer和 websight3d等； 吉奥公司的vrmodel和ccgis、photominer和 websight3d等； 各有长各有长但对建立但对建立海数据海数据的维模型的维模型还没还没各有各有所所长长，但对但对于于建立建立海海量量数据数据的的三三维模型维模型还没还没 有普遍有效的方法；对于模型数据的高效存储也没有普遍有效的方法；对于模型数据的高效存储也没 有统一的认识有统一的认识而且缺乏有力的质量控制手段而且缺乏有力的质量控制手段 遥感信息工程学院遥感信息工程学院 有统一的认识有统一的认识，而且缺乏有力的质量控制手段而且缺乏有力的质量控制手段。 14 （2）难点（2）难点 人工交互方式，缺乏快速、高效的数据获取方法，人工交互方式，缺乏快速、高效的数据获取方法， 自动化程度不高自动化程度不高并且精度也无法保证并且精度也无法保证自动化程度不高自动化程度不高，并且精度也无法保证并且精度也无法保证； 由于目标复杂，所有的系统都不能完全自动地从影由于目标复杂，所有的系统都不能完全自动地从影 像上精确获得目标的三维几何描述像上精确获得目标的三维几何描述无法定量地决无法定量地决像上精确获得目标的三维几何描述像上精确获得目标的三维几何描述，无法定量地决无法定量地决 定场景中所有目标的性质；定场景中所有目标的性质； 虽然地图是现实世界的二维抽象与表达虽然地图是现实世界的二维抽象与表达其规范已其规范已虽然地图是现实世界的二维抽象与表达虽然地图是现实世界的二维抽象与表达，其规范已其规范已 相对成熟，应用也相当广泛；但由于缺乏在三维环相对成熟，应用也相当广泛；但由于缺乏在三维环 境境下描述下描述现实现实世世界界的相关规范的相关规范，基于地图进基于地图进行行目标目标境现实界境现实界，行行 重建的研究仍处于初步阶段；重建的研究仍处于初步阶段； 遥感信息工程学院遥感信息工程学院15 （ ）趋势趋势（3 3）趋势趋势 对基于影像的人工目标重建，采用摄影测量技术对基于影像的人工目标重建，采用摄影测量技术 和计算机视觉方法相结合的方式完成和计算机视觉方法相结合的方式完成； 对基于模型的三维目标重建，将知识的引导内容对基于模型的三维目标重建，将知识的引导内容 渗透到从低级到高级处理的各个层次中；渗透到从低级到高级处理的各个层次中； 引用多源数据提供的人工目标各种线索和信息，引用多源数据提供的人工目标各种线索和信息， 降低单纯以影像分析为基础的检测难度；降低单纯以影像分析为基础的检测难度； 结合不同领域的相关理论、方法克服复杂的人工结合不同领域的相关理论、方法克服复杂的人工 目标提取和三维重建问题；目标提取和三维重建问题； 遥感信息工程学院遥感信息工程学院16 2 2基于遥感影像的房屋三维重建原理基于遥感影像的房屋三维重建原理2 2. . 基于遥感影像的房屋三维重建原理基于遥感影像的房屋三维重建原理 (1) 立体影像平台的建立(1) 立体影像平台的建立 (2) 三维重建模型(2) 三维重建模型 (3)(3) 简单房屋三维重建简单房屋三维重建(3)(3) 简单房屋三维重建简单房屋三维重建 (4) 复杂房屋三维重建(4) 复杂房屋三维重建 遥感信息工程学院遥感信息工程学院17 (1) 立体影像平台的建立(1) 立体影像平台的建立 1 ）立体影像对内定向1 ）立体影像对内定向 解决像片坐标系统与扫描坐标系统之间的差异解决像片坐标系统与扫描坐标系统之间的差异（缩缩解决像片坐标系统与扫描坐标系统之间的差异解决像片坐标系统与扫描坐标系统之间的差异（缩缩 放、旋转、平移）；放、旋转、平移）； 2 ）立2 ）立体影像对相对定向体影像对相对定向体影像对相对定向体影像对相对定向 恢复构成立体像对的两张像片的相对方位，建立被 摄物体的几何模型； 恢复构成立体像对的两张像片的相对方位，建立被 摄物体的几何模型； 自动相对定向：匹配同名特征点；自动相对定向：匹配同名特征点； 3 ）3 ）核线影像核线影像生生成成核线影像成核线影像成 使得同名像点对的上下视差为零；使得同名像点对的上下视差为零； 便于进行立体观测和立体测图便于进行立体观测和立体测图 遥感信息工程学院遥感信息工程学院18 4 4 ）立体影像显示立体影像显示4 4 ）立体影像显示立体影像显示 5 5 ）前方交会解求像方和物方关系前方交会解求像方和物方关系5 5 ）前方交会解求像方和物方关系前方交会解求像方和物方关系 6 ）一体化三维影像重建平台的建立6 ）一体化三维影像重建平台的建立 遥感信息工程学院遥感信息工程学院19 人标维标获流程为人标维标获流程为人人工目工目标标三三维维坐坐标获标获取取流程为流程为： 遥感信息工程学院遥感信息工程学院20 (2) 三维重建模型(2) 三维重建模型 1）三维模型分类1）三维模型分类 2 2）三维拓扑重建三维拓扑重建2 2）三维拓扑重建三维拓扑重建 遥感信息工程学院遥感信息工程学院21 1 1）三维模型三维模型 1 1）三维模型三维模型 遥感信息工程学院遥感信息工程学院22 三维重建的信息传输模式三维重建的信息传输模式 三维重建的信息传输模式三维重建的信息传输模式 遥感信息工程学院遥感信息工程学院23 三维重建的模型化过程三维重建的模型化过程 遥感信息工程学院遥感信息工程学院24 三维模型的三维模型的种类种类有：有：种类种类 cad/cam领域的三维空间数据模型cad/cam领域的三维空间数据模型 gisgis中的三维空间数据模型中的三维空间数据模型gisgis中的三维空间数据模型中的三维空间数据模型 三维空间可视化模型三维空间可视化模型 遥感信息工程学院遥感信息工程学院25 cad/cam领域的三 维空间数据模型 cad/cam领域的三 维空间数据模型 可分为可分为表面表示表面表示 法法空间分割法空间分割法法法、空间分割法空间分割法 和和构造实体几何构造实体几何 表示法表示法三三类类， 钟钟表示法表示法类类， 钟钟 毅，2002。毅，2002。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院26 gis中的三维空间数据模型gis中的三维空间数据模型 2d gis2d gis无法对具有丰富高度信息的三维空间对象的无法对具有丰富高度信息的三维空间对象的无法对具有丰富高度信息的三维空间对象的无法对具有丰富高度信息的三维空间对象的 第三维进行处理和表达；第三维进行处理和表达； 3d gis3d gis中三维空间数据模型中三维空间数据模型：3d3d gisgis中三维空间数据模型中三维空间数据模型： a.a.矢量模型矢量模型是通过对三维空间对象特征点的坐标（x， y 是通过对三维空间对象特征点的坐标（x， y，z）和空间关系的描述来表达三维空间对象;z）和空间关系的描述来表达三维空间对象;， b.b.栅格模型栅格模型则通过将三维空间对象划分成三维栅格阵 列，用一串三维阵列和指针来表示三维空间对象; 则通过将三维空间对象划分成三维栅格阵 列，用一串三维阵列和指针来表示三维空间对象; c.混合数据模型c.混合数据模型 遥感信息工程学院遥感信息工程学院27 a.gis中的三维矢量模型a.gis中的三维矢量模型 gisgis矢矢量模型的优点：量模型的优点：矢矢 （1）数据存储格式紧凑，所占存储空间小，能直观表达 空间几何元素间的拓扑关系。 （1）数据存储格式紧凑，所占存储空间小，能直观表达 空间几何元素间的拓扑关系。 （2）数据精度高，能精确表达三维线状实体、面状实体 和体状实体的不规则边界。 （2）数据精度高，能精确表达三维线状实体、面状实体 和体状实体的不规则边界。 （3）空间查询、拓扑查询、网络分析的能力较强。 （4）图形输出效果好，容易实现几何变换等空间操作。 （3）空间查询、拓扑查询、网络分析的能力较强。 （4）图形输出效果好，容易实现几何变换等空间操作。 缺点：缺点： 空间计算复杂空间计算复杂，算法实现过程较为复杂算法实现过程较为复杂，表达体内的不表达体内的不空间计算复杂空间计算复杂，算法实现过程较为复杂算法实现过程较为复杂，表达体内的不表达体内的不 均一性的能力较差。均一性的能力较差。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院28 b gisb gis中三维栅格数据模型中三维栅格数据模型b b. .gisgis中三维栅格数据模型中三维栅格数据模型 gis中栅格数据模型的特点：gis中栅格数据模型的特点： 构简单构简单便各种空间操作便各种空间操作空间操作算简单空间操作算简单结结构简单构简单，便便于于各种空间各种空间叠加叠加操作操作，空间操作算空间操作算法法简单简单， 对体内的不均一性具有一定的表达能力，叠加分析和缓冲对体内的不均一性具有一定的表达能力，叠加分析和缓冲 区分析都很容易实现区分析都很容易实现区分析都很容易实现区分析都很容易实现。 缺点：缺点： （1 1）数据量巨大数据量巨大占用大量存储空间占用大量存储空间处理速度较慢处理速度较慢（1 1）数据量巨大数据量巨大，占用大量存储空间占用大量存储空间处理速度较慢处理速度较慢。 （2）数据精度低输出效果较差。（2）数据精度低输出效果较差。 （3 3）没有显式定义空间拓扑关系没有显式定义空间拓扑关系不利于查询和分析不利于查询和分析（3 3）没有显式定义空间拓扑关系没有显式定义空间拓扑关系不利于查询和分析不利于查询和分析。 （4）空间分析的精度低。（4）空间分析的精度低。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院29 c.三维集成/混合数据模型c.三维集成/混合数据模型 研究全新的数据模型相对困难，采用数据模型集成 方式更为常见。 研究全新的数据模型相对困难，采用数据模型集成 方式更为常见。 混合数据模型是指针对不同的实体采用不同的三 维数据模型，然后将不同的数据模型集成在同一 混合数据模型是指针对不同的实体采用不同的三 维数据模型，然后将不同的数据模型集成在同一 个系统中个系统中个系统中个系统中。 tin与csg的集成常常用于城市3dgis中：tin与csg的集成常常用于城市3dgis中： 由于建筑物一般都是几何形状规则的对象，用csg 来表示比较方便；地形是不规则的，用tin来描述 由于建筑物一般都是几何形状规则的对象，用csg 来表示比较方便；地形是不规则的，用tin来描述 较好较好较好较好。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院30 三维空间可视化模型三维空间可视化模型 三维空间可视化模型三维空间可视化模型 三维空间可视化模型的构成要素:几何特征和纹理特三维空间可视化模型的构成要素:几何特征和纹理特 征征征征。 对可视化模型的研究出现了两个发展方向：对可视化模型的研究出现了两个发展方向： 一种是对传统的三维空间模型进行扩展一种是对传统的三维空间模型进行扩展采用精采用精一种是对传统的三维空间模型进行扩展一种是对传统的三维空间模型进行扩展，采用精采用精 确几何模型结合纹理映射方法实现三维空间的可确几何模型结合纹理映射方法实现三维空间的可 视化视化 ；视化视化 ； 另一方面，直接以图像作为样本来绘制场景的基 于图像的建模技术（image based rendering， 另一方面，直接以图像作为样本来绘制场景的基 于图像的建模技术（image based rendering， ibr）发展非常迅速。这种技术以大量的图像样本 为基础建立三维场景的可视化模型，不需要任何 ibr）发展非常迅速。这种技术以大量的图像样本 为基础建立三维场景的可视化模型，不需要任何 几何信息几何信息几何信息几何信息。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院31 面向应用的三维目标数据模型应综合考虑以下面向应用的三维目标数据模型应综合考虑以下 内容内容内容内容： 三维模型表达的精度、三维模型生成方法及模型三维模型表达的精度、三维模型生成方法及模型 重建的难度；重建的难度； 三维空间的几何描述及空间关系的表达模型数据三维空间的几何描述及空间关系的表达模型数据 在数据库中的存储及检索速度；在数据库中的存储及检索速度； 三维模型属性数据关联的难易程度；三维模型属性数据关联的难易程度； 此外，三维空间模型还应满足完整性、唯一性等 质量要求，应遵循标准化原则，便于数据的共享 此外，三维空间模型还应满足完整性、唯一性等 质量要求，应遵循标准化原则，便于数据的共享 和交换。和交换。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院 32 2）三维拓扑重建2）三维拓扑重建 拓扑学:是研究图形或形状的科学拓扑学:是研究图形或形状的科学，它研究的是图形 在拓扑等价变换下的不变性，即以拓扑关系作为研 它研究的是图形 在拓扑等价变换下的不变性，即以拓扑关系作为研 究对象究对象但它更为灵活和更具可塑性但它更为灵活和更具可塑性究对象究对象，但它更为灵活和更具可塑性但它更为灵活和更具可塑性。 拓扑关系反映了空间实体之间不随实体的连续变形拓扑关系反映了空间实体之间不随实体的连续变形 而改变的而改变的与度量和方向无关的种空间关系与度量和方向无关的种空间关系而改变的而改变的，与度量和方向无关的与度量和方向无关的一一种空间关系种空间关系。 拓扑学中的变换是“拓扑等价”变换。拓扑学中的变换是“拓扑等价”变换。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院33 原始行政界限原始行政界限拓扑等价变换不改变相邻关系拓扑等价变换不改变相邻关系原始行政界限原始行政界限拓扑等价变换不改变相邻关系拓扑等价变换不改变相邻关系 遥感信息工程学院遥感信息工程学院34 拓扑关系在三维重建中的作用：拓扑关系在三维重建中的作用： 协助完成深层次的空间分析，如连通性分析可以深入到协助完成深层次的空间分析，如连通性分析可以深入到 具体的楼层、具体的房间 ；具体的楼层、具体的房间 ； 通过建立的拓扑关系，可以自动发现某些数据错误 ；通过建立的拓扑关系，可以自动发现某些数据错误 ； 利用拓扑关系帮助搜索相关要素(组合查询)；利用拓扑关系帮助搜索相关要素(组合查询)； 更易于把基本的空间体元组合形成复合实体 ；更易于把基本的空间体元组合形成复合实体 ； 拓扑元素拓扑元素 点点、线段线段、面、面元元、体元体元；点点线段线段元元体元体元； 遥感信息工程学院遥感信息工程学院35 2）三维拓扑重建2）三维拓扑重建 内拓扑：三维实体内的拓扑关系，是三维重建中是 最为关键的环节；在目前三维重建过程中，内拓扑 内拓扑：三维实体内的拓扑关系，是三维重建中是 最为关键的环节；在目前三维重建过程中，内拓扑 往往通过人工编辑完成。往往通过人工编辑完成。 外拓扑：三维实体间的拓扑即外拓扑。外拓扑的重外拓扑：三维实体间的拓扑即外拓扑。外拓扑的重 建往往不被重视。建往往不被重视。 36 遥感信息工程学院遥感信息工程学院37 37 遥感信息工程学院遥感信息工程学院38 典型的三维拓扑数据模型典型的三维拓扑数据模型典型的三维拓扑数据模型典型的三维拓扑数据模型 egenhofer ;如体育馆如体育馆、高交会馆高交会馆、电视塔等电视塔等; ; (2)建筑物的地基并不一定总大(2)建筑物的地基并不一定总大 于其主体部分于其主体部分即有即有上大下小上大下小的的于其主体部分于其主体部分，即有即有上大下小上大下小的的 三维实体，有不与地表接触仅通三维实体，有不与地表接触仅通 过支柱形成架空的建筑物如亭子过支柱形成架空的建筑物如亭子、过支柱形成架空的建筑物如亭子过支柱形成架空的建筑物如亭子、 古塔等;古塔等; (3)(3)各种雕塑各种雕塑、悬崖雕刻和微缩悬崖雕刻和微缩(3)(3)各种雕塑各种雕塑、悬崖雕刻和微缩悬崖雕刻和微缩 景观等。景观等。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院71 (4)大型的景观设施，如(4)大型的景观设施，如艾菲艾菲 尔铁塔尔铁塔、凯旋门凯旋门、西班牙巴 塞罗那五指大教堂等。 、西班牙巴 塞罗那五指大教堂等。 难以用航测方法表达其完整 结构，需要依靠cad方法来表 难以用航测方法表达其完整 结构，需要依靠cad方法来表 达，或通过达，或通过激光扫描激光扫描该实体 外表面测量一系列特征点， 该实体 外表面测量一系列特征点， 然后使用特征点构然后使用特征点构tintin来表达来表达然后使用特征点构然后使用特征点构tintin来表达来表达 复杂实体模型。复杂实体模型。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院72 2.42.4 基于基于lidarlidar点云的建筑物重建方法点云的建筑物重建方法2.42.4 基于基于lidarlidar点云的建筑物重建方法点云的建筑物重建方法 基于基于lidarlidar点云进行建筑物提取及点云进行建筑物提取及基于基于lidarlidar点云进行建筑物提取及点云进行建筑物提取及 模型重建的基本策略就是逐步剔 除非建筑物点 模型重建的基本策略就是逐步剔 除非建筑物点，获取建筑物点获取建筑物点， 进行模型重建。进行模型重建。 主要步骤主要步骤：主要步骤主要步骤： 建筑物检测（分割）建筑物检测（分割） 建筑物模型生成（重建）建筑物模型生成（重建） 遥感信息工程学院遥感信息工程学院73 屋顶面的提取：屋顶面的提取： 屋顶面是建筑物模型提取的一个重要部分；屋顶面是建筑物模型提取的一个重要部分； 基于机载lidar数据的房屋重建研究，基本都集中 于屋顶模型的生成。 基于机载lidar数据的房屋重建研究，基本都集中 于屋顶模型的生成。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院74 基于三角网的房屋模型重建方法基于三角网的房屋模型重建方法 确定屋顶平面：确定屋顶平面： 基于lidar点云构建的三角网中基于lidar点云构建的三角网中，有着许许多多的小有着许许多多的小， 平面，对每一小三角平面都可以根据三个顶点的坐标， 计算出两个坡度参量sx、sy和一个距离参量d，因为 平面，对每一小三角平面都可以根据三个顶点的坐标， 计算出两个坡度参量sx、sy和一个距离参量d，因为 每一平面可由下式描述：每一平面可由下式描述： 计算出所有小平面的上述三个参量，形成一个三维参 量聚类空间，参量相同的小平面在同一屋顶面内 。 计算出所有小平面的上述三个参量，形成一个三维参 量聚类空间，参量相同的小平面在同一屋顶面内 。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院75 遥感信息工程学院遥感信息工程学院76 提取边界线提取边界线：提取边界线提取边界线： 将各个屋顶面参量求解出来之后，就可以提取边界将各个屋顶面参量求解出来之后，就可以提取边界 线和屋脊线线和屋脊线（平面相交的方法平面相交的方法）。）。线和屋脊线线和屋脊线（平面相交的方法平面相交的方法）。）。 如果有多条脊线如果有多条脊线，则最长的代表房屋的方向 。则最长的代表房屋的方向 。， 遥感信息工程学院遥感信息工程学院77 边界线优化的条件边界线优化的条件：边界线优化的条件边界线优化的条件： 边缘线与代表房屋方向的屋脊线平行或垂直；边缘线与代表房屋方向的屋脊线平行或垂直； 主方向的边缘点应当是高程等值点。主方向的边缘点应当是高程等值点。 房屋边缘线应当将所有边缘点都围在所形成的多房屋边缘线应当将所有边缘点都围在所形成的多 边形内边形内，要尽可能使边缘点处于边界内。要尽可能使边缘点处于边界内。 可以利用墙面点信息，对边缘线位置作一点调可以利用墙面点信息，对边缘线位置作一点调 整整墙面点信息是被分割的屋顶点集以外的点墙面点信息是被分割的屋顶点集以外的点整整，墙面点信息是被分割的屋顶点集以外的点墙面点信息是被分割的屋顶点集以外的点， 有助于屋顶边缘线的确定，也有助于计算墙面高有助于屋顶边缘线的确定，也有助于计算墙面高 度度度度 。 遥感信息工程学院遥感信息工程学院78 ( (a a) ) 屋顶所有点形成的屋顶所有点形成的三三角网角网( ( ) ) 屋顶所有点形成的角网屋顶所有点形成的角网 (b) 边缘初始结果(b) 边缘初始结果 ( (c c) ) 最终拟合结果最终拟合结果( ( ) ) 最终拟合结果最终拟合结果 最后得最后得到的到的边边缘线缘线 到的缘线到的缘线 79 涉及的数据处理方法有：涉及的数据处理方法有： 高度直方图分析高度直方图分析形态滤波等方法形态滤波等方法房屋最低高度阈值房屋最低高度阈值高度直方图分析高度直方图分析、形态滤波等方法形态滤波等方法、房屋最低高度阈值房屋最低高度阈值、 最小屋顶面积分割等 、 最小屋顶面积分割等 遥感信息工程学院遥感信息工程学院80 四、四、城市古建筑城市古建筑三三维维重重建建城市古建筑维建城市古建筑维建 古建筑重建必要性：古建筑重建必要性： 人为因素的威胁：游客、工作人员的疏忽、不法分 子的盗窃、破坏 人为因素的威胁：游客、工作人员的疏忽、不法分 子的盗窃、破坏 自然因素的威胁：时间、风蚀、沙尘、雨水、地震自然因素的威胁：时间、风蚀、沙尘、雨水、地震 三维激光扫描技术克服了传统技术的局限性三维激光扫描技术克服了传统技术的局限性，能够对能够对三维激光扫描技术克服了传统技术的局限性三维激光扫描技术克服了传统技术的局限性，能够对能够对 实物进行立体扫描；实物进行立体扫描； 与传统数字化方法相比与传统数字化方法相比，它的速度快它的速度快、实时性高实时性高、精精与传统数字化方法相比与传统数字化方法相比，它的速度快它的速度快、实时性高实时性高、精精 度高，可以大大降低成本，节约时间；度高，可以大大降低成本，节约时间； 地面地面、机载机载、星载激光扫描系统星载激光扫描系统地面地面、机载机载、星载激光扫描系统星载激光扫描系统 遥感信息工程学院遥感信息工程学院81 文化遗产的典型应用：文化遗产的典型应用： 美国美国斯坦福大学“数字化米开朗基罗”斯坦福大学“数字化米开朗基罗” 美洲考古研究所和匹兹堡大学“虚拟庞贝博物馆”美洲考古研究所和匹兹堡大学“虚拟庞贝博物馆” 中国中国“故宫博物馆”“敦煌洞窟文物”等“故宫博物馆”“敦煌洞窟文物”等 遥感信息工程学院遥感信息工程学院82 遥感信息工程学院遥感信息工程学院83 遥感信息工程学院遥感信息工程学院84 利用三维激光扫描点云数据重建三维模型时，由于应利用三维激光扫描点云数据重建三维模型时，由于应 用对象的不同，处理过程也不尽相同。概括地讲，有 以下步骤： 用对象的不同，处理过程也不尽相同。概括地讲，有 以下步骤： 1、数据采集1、数据采集 仪器仪器（地面或机载地面或机载）：如如leicaleica，ririg gelel，farofaro，仪器仪器（地面或机载地面或机载）如如，g g， optech,topeye等；optech,topeye等； 参数指标参数指标：测距精度测距精度、测