重庆交通大学土木工程学院 重庆 400000
摘要：基于图像的摄影测量发展至今已有百年，利用相同场景的图像序列的极线约束进行结构深度重建从而恢复结构空间形态的三维重构技术在大地测量中已得到了长远的发展，而在土木工程领域，结构的三维图形采集主要依靠三维激光扫描仪进行整体形态获取，成本高且工作周期长大大降低了工程应用的适应性，针对这些问题，提出基于多视角的序列影响进行结构整体形态获取方法，并以实际工程进行实用性验证。
0引言
了解工程结构变形的内在规律与工作状态是工程人员所关心的重要问题，在常规变形分析中，往往在重要结构点进行定点监测以完成结构安全状态分析，缺乏全方位结构整体变形状况，三维激光扫描仪虽可采集结构三维点云图像，但成本高且采集周期较长，对工程应用缺乏适应性，与之相对的是，基于图像的三维重构实现结构整体形态获取更具有工程应用价值[1，2，3]。
1多视角三维重建试验
以某地实桥为试验对象，以佳能5DsR配合佳能24-70mm f2.8镜头作为图像采集设备，其参数如表1所示。
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图 1 桥面形态部分图像集
2 多视图的运动结构推断
图像的三维重构首先应通过特征点还原相机的空间运动结构以实现序列图像的立体匹配，国内外目前常用算法为SIFI匹配算法与SURF算法，对图像特征进行识别与描述，以立体匹配完成图像集进行深度信息计算以实现结构的三维重构[4]。
以采集的图像序列导入三维重构通用计算软件PhotoScan中，共生成960站虚拟相机，执行对齐图像命令进行序列图像特征点识别计算从而完成对序列离散图像的相机运动结构推断计算，特征点识别状态如图2所示：
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图 4 桥面重建形态
4结论与展望
本文中为研究近景摄影进行三维重建获取结构全息空间形态的工程适应性，以佳能相机5DsR结合佳能24-70 f1.2镜头，以民用相机设备进行桥面形态序列影像集获取，在通用正射软件PhotoScan中进行三维重构计算从而还原实桥桥面全息形态，实现适应性试验研究，整体研究结论如下：
1.民用相机对工程结构有一定的适用性，相对于工业相机设备适应性较强，可进行更佳参数匹配，如光圈、ISO、焦距等实现最佳影像采集，可更好保证图像的清晰度与完整度。
2.近景摄影进行三维重构精度受场景影响较大，易发生误匹配，对特征明显的结构空间形态恢复较好，整体精度较三维激光扫描仪采集精度虽有差距，但对于工程适应性较好[8]。
整体而言，近景摄影三维重构技术发展已近成熟，在土木结构形态恢复中，有极大的应用研究价值与前景，希望未来能得到更好的研究发展，解决工程中形态采集的难题。
5 参考文献
[1]Kakehashi T，Takada T，Sada T，et al.3-Dimensional Photogrammetry System Using Digital Still Camera and Personal Computer[J]．Computing in Civil and Building Engineering，2000，8（3）：392-395．
[2]黄文.数字图像处理技术在梁索结构振动测试中的应用研究[D]．广州：广州大学，2011．
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[4]宋克欧，黄凤岗，兰晓亭． 二值图像目标质心快速搜索跟踪算法[J]．模式识别与人工智能，1998（2）：161-168．
[5]张维忠．基于多幅图像的空间点定位与曲线结构三维重建［D］．南京：南京航空航天大学，2007．
[6]林晓威.普通数码相机在工程检测中的应用研究[D]．杭州：浙江大学，2008．
[7]王汉章．近景摄影测量方法在桥梁动静载检测上的应用研究[D]．长春：吉林大学，2013．
[8]陈新玺.多基线普通数码影像近景摄影测量技术研究［D］．南京：河海大学，2006．
论文作者:段鑫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年21期
论文发表时间:2020/2/28
标签：结构论文; 图像论文; 形态论文; 近景论文; 序列论文; 重构论文; 工程论文; 《建筑学研究前沿》2019年21期论文;