1前言

倾斜成像是近年来国际上兴起的一种新兴的高科技成像方法，它采用在一个飞行器上安装多个探测器，从垂直和倾斜等不同角度获取图像。为此，本项目提出一种基于三维立体建模技术的三维立体建模方法，将三维立体建模技术与三维立体建模技术有机融合，为三维立体建模提供一种新的解决途径。与常规模型相比，基于倾斜拍摄的三维模型在地质灾害防治和震后三维可视化等方面具有更快、更逼真的优势。

尽管倾斜照相3D造型具有上述优点，但是它毕竟是一种全新的设计方法，在实际的制造过程中还会出现一些问题。航摄时，因航摄盲区的影响，使得建模过程中产生了孔洞；在空域三期，由于像素和像素的品质问题，会产生图像的自动比对误差和像素数量不够等现象，造成模型后的空洞。在此基础上，本项目提出了一种基于3D图像的3D重建方法，即在3D重建过程中引入孔洞修复等方法，以适应3D重建的要求。

2倾斜摄影三维模型数据

本项目拟以 LeicaRCD30型倾斜影像为基础，以街道工厂为基础，采用航飞、基站架设、图像预处理、实地控制、区域网联合平差、多影像匹配、三维 TIN生成、质量检验等方法，对其进行三维建模。在此基础上，基于非规则三角形网格表示，通过检索与其相匹配的图像，将其进行纹理拼接，得到具有真实感的3D TIN结构模型^[1]。

在建立三角网时，要先设置网格尺寸，再根据网格尺寸对所产生的网格尺寸进行裁剪，从而实现3- D地理信息系统的平滑浏览。其中，0级是最细的，等级愈高，其精度愈小，因而，一片地区的3D模式是由若干个区块等级资料构成的。

3三维模型空洞修补

3.1空洞区优化及提取

在对江河、湖等水平面进行图像配准时，由于受到镜像等因素的影响，所构建的三角网结点存在高度差异，导致表面不平整，而按照现实状况来看，该等高差地形并不是常见的河中岛，故必须去除此类误差。在去除高差的过程中，采用多边形等选取方法，将高差的高差点消去。

通过去除高度异常，得到完整的空洞区和空洞区周围的局部三角形网格，并在此区域中生成0阶模式作为 obj方案。

一般来说，一个空区可能横跨多个区块，因此，在建立一个新的区块模式时，必须将这个区块的多区块资料整合成单一的模式。

3.2图像边缘的自动分割

建立了具有三角形、边、点的三角形网格，网格上的每一条边都有一个相邻三角形。在进行边缘检测时，根据每条边所对应的边的数量来判定，若这条边所对应的相邻三角数是1，就说明这条边是边；当取值小于1时，说明这条边不是边，由此得到的三角网格没有任何的拓扑联系^[2]。为此，本项目以三角网格为基础，通过构造三角网格中的边和三角形之间的几何结构，并基于所构造的几何结构，实现边缘的自动抽取，并以此为依据进行分割。

3.2.1网络拓扑图的构建

其中，节点、边和三角形三种类型的数据结构构成了一个新的拓扑模型[7]。该方法采用节点型数据结构存储三角形的顶点与编号，侧数据结构用于存储边编号、节点编号和相邻三角形数目，三角形数据结构用于存储三角形编号、节点编号和三边编号。建立一个节点列表，边列表，三角形列表来保存三角形中的结点，边，三角形。

3.2.2建立三角形网格中的拓扑关系

通过建立的3- D网格模型，可对三角网格进行直接提取。所以，对每个三角形进行遍历，构造节点，边，三角形的拓扑，若两节点的 x, y, z坐标都是一样的，就说明它们是一样的；若两边相应的两个结点数目都一样，就说明这两个边是一样的；若三个三角中的三个结点都是一样的，那就说明这两个三角是一样的。在建立一个拓扑关系时，首先要确定相应的节点、边和三角形在相应的内存目录中已经有了^[3]。将节点，边，三角形与对应的内存表中的每个元素作对比，若发现相同的结点，边，三角形，则说明有，反之则无。以以下方式建立三角形网络的拓扑关系：

(1)三角剖分

在三角网中取得一个三角形，求出它的三个结点的座标。

(2)向结点清单中加入结点

将 x, y, z坐标与节点清单中的各结点相对比，若有此结点，就取得结点号码，若无结点，建立一个新结点，并对其进行自动计数，并将新结点加入到结点清单中，并将结点编号传回。通过这种方法，在每个三角形中增加三个结点，就可以得到三个结点数目。

(3)在三角形数组中增加三角形

按照三个结点数字建立一个三角形，然后和每个三角形相对比，若已经有了，就循环一次，若没有，就把它加到三个三角形里，然后把这个三角形加到一个三角形里，然后把这个三角形的数字传回来。

(4)向边栏中增加边数

利用三角中任何两个结点构造一条边，然后将这条边和边链表中的每个边相比对，若没有这条边数，就把这条边数加入到边链表中，然后再将它的边数给出，否则就会得到一条边数；在这条边上加上一个相邻的三角形。将三个三角形的三个边也作相同的操作，得到三个三个边之间的对应。

当三角形网格上的全部三角形都被遍历后，节点、边和三角形的拓扑关系就被建立起来了，基于这个拓扑结构，我们可以很容易地得到相应的边的边的数量和节点的数目，并且通过节点的数目来获得节点的位置等相关的信息。

3.2.3图像边缘的自动化抽取

根据所构建的三角形网格的拓扑结构，确定了网格中的边缘点，并按顺序将其连接起来构成了一个闭合边缘。在提取边缘的过程中，通过构造边缘集来保存边缘。

(1)边缘提取

按顺序获得构成拓扑后的边链表，计算相邻三角形的数量，若相邻的三角形数目超过1，说明这条边不是边边，反之就是边边数。

(2) 自适应边缘

首先，以一条边界边链表中的任何一条作为起点，对这条边进行“已遍历”识别，再从这条边链表中寻找与这条边相关但尚未走过的那条边，把找到的那条边和这条边连起来（若发现多条邻接的边，就把这条边和这条边连起来），再把这条邻接的边标记为“已遍历”，再把这条邻近的一条边作为起点，一直搜索到全部邻接的那条边为止。

在遍历边界边链表中的每一条边之后，就构成了这个模式的边缘信息。

4结束语

简单地描述了应用倾斜成像技术建立3D物体的方法及其结果。尽管基于倾斜成像的3D建模方法具有快速、高精度等诸多优点，但是由于多种原因，所建立的3D建模仍存在着一些不足，需进行后续的修改，尤其是在3D建模过程中，孔洞的修复是最主要的工作。在此基础上，重点研究了基于边缘检测和三角网剖分的方法，通过对3D建模中出现的孔洞进行修复和纹理贴图，从而达到对模型进行最优处理的目的。

参考文献

[1]高旋辉, 鲍苏苏, 范应方,等. 2014. 一种基于三角网格模型的空洞填补方法[J]. 计算机应用与软件, 31(6):188-191.

[2]龚辉, 张丽, 胡国军,等. 2016. 一种适用于多视角航空影像的区域网平差方法研究[J]. 测绘科学与工程, (5):37-42.

[3]韩丽,高小山,楚秉智. 2009. 离散曲率约束的三角网格模型拓扑分割算法[J]计算机辅助设计与图形学学报, 21(6):831-835.