光學影像三維重建是數字化還原真實世界的重要手段，廣泛應用于城市規(guī)劃設計、虛擬現(xiàn)實、數字孿生等眾多領域，長期是攝影測量和計算視覺領域的研究熱點。本書系統(tǒng)地論述利用光學影像進行三維表面重建的理論與方法，從立體視覺和明暗恢復形狀兩個角度出發(fā)，重點介紹聯(lián)合幾何與輻射成像模型的三維表面重建、基于影像輻射模型的三維表面優(yōu)化和顧及結構信息的城市場景三維重建等內容。
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目錄
第1章緒論 1
1.1 概述1
1.2 國內外研究進展 2
1.2.1立體影像密集匹配技術 2
1.2.2明暗恢復形狀技術 4
1.2.3明暗恢復形狀與立體匹配融合 6 參考文獻 8
第2章聯(lián)合幾何與輻射成像模型的三維表面重建12
2.1 幾何與輻射整體成像模型 12
2.1.1影像成像機制 12
2.1.2整體成像模型 14
2.1.3整體成像模型框架下的三維表面重建與優(yōu)化方法15
2.2 多測度半全局影像匹配與三維表面重建 18
2.2.1多測度半全局影像匹配算法 18
2.2.2物體三維表面構建 36
2.3 整體成像模型框架下的三維表面全局優(yōu)化 42
2.3.1概述 42
2.3.2三維表面全局優(yōu)化算法原理 43
2.3.3三維表面全局優(yōu)化算法步驟 54
2.4 實驗分析59
2.4.1線陣衛(wèi)星影像實驗 59
2.4.2常規(guī)航空影像實驗 64
2.4.3近景地面影像實驗 69 參考文獻 71
第3章基于影像輻射模型的三維表面優(yōu)化75
3.1 基于單張影像的自然地表優(yōu)化 75
3.1.1顧及大氣的輻射模型 75
3.1.2輻射預處理 76
3.1.3基于歐拉-拉格朗日方程的分布優(yōu)化算法 78
3.1.4實驗與評價 79
3.2 基于多張影像的三維表面優(yōu)化 87
3.2.1球諧函數表示的朗伯體反射模型 88
3.2.2初始條件計算 89
3.2.3能量函數構建與求解 90
3.2.4實驗與評價 93
3.3 顧及鏡面反射的三維表面優(yōu)化 96
3.3.1顧及鏡面反射的地物反射模型 97
3.3.2初始三維表面生成 98
3.3.3能量函數構建與求解 99
3.3.4實驗與評價 101
3.4 幾何與輻射約束的三維表面優(yōu)化 106
3.4.1成像過程中的幾何與輻射信息 106
3.4.2幾何信息提取 107
3.4.3能量函數構建與求解 108
3.4.4實驗與評價110 參考文獻116
第4章顧及結構信息的城市場景三維重建 118
4.1 理論基礎 118
4.1.1概述118
4.1.2多視幾何成像關系119
4.1.3地物結構信息提取 124
4.1.4塊匹配搜索策略 128
4.2 顧及平面信息的多視影像深度圖重建 130
4.2.1概述 130
4.2.2深度圖重建數學模型 131
4.2.3聯(lián)合塊匹配與置信傳播的全局優(yōu)化 135
4.2.4結果與分析 140
4.3 多結構特征約束的像方三角網三維重建 142
4.3.1概述 142
4.3.2特征約束下的像方三角網構建 144
4.3.3像方三角網三維信息重建 148
4.3.4結果與分析 156
4.4 多張影像三維結構信息融合 157
4.4.1概述 157
4.4.2平面約束的輪廓直線提取 158
4.4.3影像交叉結構提取 160
4.4.4交叉結構引導的結構信息融合 162
4.4.5結果與分析 164 參考文獻 166
第5章總結與展望 171
5.1 總結171
5.1.1聯(lián)合幾何與輻射成像模型的三維表面重建171
5.1.2基于影像輻射模型的三維表面優(yōu)化 172
5.1.3顧及結構信息的城市場景三維重建 173
5.2 展望173
5.2.1基于多視影像大數據的匹配測度挖掘174
5.2.2統(tǒng)一框架下的建筑物與植被三維重建174
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