[发明专利]一种航拍地形三维重建系统中的点云及网格分块方法

说明书

本发明公开了一种航拍地形三维重建系统中的点云及网格分块方法。该方法通过对航拍大场景地形生成的三维数据进行分块，解决了因点云数据量大导致三维重建系统中点云稠密化、三角网格化及纹理贴图等重要模块无法处理的问题。该方法根据模块中内存使用情况分阶段对三维数据进行逐层分割，在点云稠密化和三角网格化之前先对点云进行分块，再在纹理贴图处理前对三角网格进行分块。本发明不仅降低了三维重建系统运行的硬件门槛，而且能够很好地保留分块后的块内及块间关系，为生成大场景高分辨率的数字正射影像(DOM)和数字地表模型(DSM)奠定了坚实基础。

技术领域

本发明属于无人机航拍数据应用领域，特别涉及一种航拍地形三维重建系统中的点云及网格分块方法。

背景技术

随着国家对无人机空域的严格管控，工业无人机的安全性和稳定性有了大幅提升。随即而来基于无人机的工业级应用层出不穷，其中以航拍测绘类和行业巡检类最为突出。这些应用都具有大场景2D地图拼接和3D地形重建的需求，但由于该类项目存在图像分辨率高和图像数量大等特点，因此实现场景重建不仅对PC平台的硬件性能有更多依赖，而且对三维重建系统的算法鲁棒性也提出了更高要求。

因此，在实现大场景地形重建的前提下能够进一步提升算法鲁棒性并降低硬件性能要求就显得尤为重要。现有的方法航拍大场景2D地图拼接和3D地形重建中因数据量过大导致无法正常生成DOM和DSM的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航拍地形三维重建系统中的点云及网格分块方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种航拍地形三维重建系统中的点云及网格分块方法，包括以下步骤：

步骤1：在三维重建系统中采用SLAM或者SfM技术通过非线性优化的方式估算出相机位姿和场景的稀疏点云，对稀疏点云进行分块处理，分块后对稀疏点云做稠密化操作；

步骤2：在点云稠密化结束后，对稠密点云分块处理，对稠密点云分块后，对稠密点云进行三角网格化操作；

步骤3：在得到三角网格后，在纹理贴图处理前对三角网格进行分块，实现生成大分辨率DOM和DSM图像的需求。

进一步的，步骤1中，稀疏点云分块的大小通过以下公式表示：

B_sparse＝f(N_view,G_dense,N_point,C_ram)

其中，B_sparse表示稀疏点云分块的大小，N_view表示视图的数量，G_dense表示稠密化的等级， N_point表示点云的数量，C_ram表示内存的剩余空间。

进一步的，步骤1的实现流程为：先通过C_ram和G_dense确定当前内存所能容忍的视图数量阈值及点云数量阈值，然后沿着视图拍摄的航线走向，累积N_view和N_point的数量，直到找到满足阈值情况下最大的分块为止。

进一步的，步骤2中，稠密点云分块的大小通过以下公式表示：

B_dense＝f(N_point,C_ram)

其中，B_dense表示稠密点云分块的大小，N_point表示点云的数量，C_ram表示内存的剩余空间。