Page 148 - 现代测绘技术在水利工程中的应用

第五章 近景摄影测量原理

近景摄影测量中的三维重建是通过相邻两张或两张以上影像间具有足够重叠度部
分区域，然后应用摄影测量的共线方程对物方上的点进行测量，从而实现三维重建过
程。共线方程通过相机的内外方位元素等条件构建目标像点和对应的地面点关系。在
实际应用中，两张或两张以上影像间具有足够重叠度部分区域，利用共线方程模型，

能够有效地完成目标地面点的空间定位工作。因此，常采用的双像解析摄影测量方式，
就是利用被摄目标之间及相应立体像对的自身数学关系，通过解算的方式以确定目标
三维坐标。纹理映射是利用某种映射方法将目标物表面的点和纹理空间点建立一一对
应关系，使纹理贴合到三维表面上，从而实现三维表面的渲染效果，使其三维模型具

有视觉上的真实感。在实际环境中，存在着诸如路灯、树木、广告牌、栅栏等不规则
的目标物，通过纹理映射技术能够高效地提高这些目标实体逼真度，从而实现以廉价
条件来获取复杂的视觉效果。在三维重建过程中，纹理与几何模型是紧密联系的，选

择不同几何模型，其重建方法也必然不同。目前，纹理映射算法包括二维映射和三维
映射。其中，二维纹理映射是通过预先定义一个二维纹理图形，采用某种算法将其映
射到相应的三维模型上。而三维纹理映射可采用立体纹理映射模拟物体表面的各个细
节，或者基于实物表面纹理三维重建的映射方法，通过对原物表面纹理的采集和纹理
映射实现重建实体表面细节的目的。

（三）存在的问题及未来展望
目前，近景摄影测量技术已经成熟应用于各类工程项目中，并且取得了显著的成
绩，有些应用其精度可以达到亚米级。同时其设备成本低廉、外业灵活，效率高、内

业处理快速，使得其在三维重建方面相比其他技术手段有着巨大的优势。但是目前基
于近景摄影测量在三维重建应用中也存在一些显著的问题，主要表现以下几个方面：
①非测量相机存在较大的镜头畸变差，故必须对其进行检校，因此如何更加精准地对
其进行定向与检校是接下来要研究的重要问题。②图像特征匹配是整个三维重建过程

中非常关键的技术，其匹配结果的好坏将严重影响三维重建的精度。因此，如何确保
匹配算法的精度、稳定性，以及如何降低算法自身的复杂度等来提高特征匹配结果，
需要未来进一步深入研究。③在近景摄影测量过程中，获取的数据量庞大，这不仅需
要高配置的电脑对其进行运行处理，且如何使其达到实时处理和呈现也是目前的一大

难题。未来需要高集群、高性能的 GPU 等与之相结合，来实现数据的高速处理。

四、数字近景摄影测量中相机与测量误差校准

（一）相机校准

1. 相机校准原理
由于专业的摄影机体积大、价格昂贵，数码相机逐渐被应用到了数字近景摄影测

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