摄影测量三维重建

光学影像三维重建是数字化还原真实世界的重要手段，广泛应用于城市规划设计、虚拟现实、数字孪生等众多领域，长期是摄影测量和计算视觉领域的研究热点。本书系统地论述利用光学影像进行三维表面重建的理论与方法，从立体视觉和明暗恢复形状两个角度出发，重点介绍联合几何与辐射成像模型的三维表面重建、基于影像辐射模型的三维表面优化和顾及结构信息的城市场景三维重建等内容。

目录
第1章绪论 1
1.1 概述1
1.2 国内外研究进展 2
1.2.1立体影像密集匹配技术 2
1.2.2明暗恢复形状技术 4
1.2.3明暗恢复形状与立体匹配融合 6 参考文献 8
第2章联合几何与辐射成像模型的三维表面重建12
2.1 几何与辐射整体成像模型 12
2.1.1影像成像机制 12
2.1.2整体成像模型 14
2.1.3整体成像模型框架下的三维表面重建与优化方法15
2.2 多测度半全局影像匹配与三维表面重建 18
2.2.1多测度半全局影像匹配算法 18
2.2.2物体三维表面构建 36
2.3 整体成像模型框架下的三维表面全局优化 42
2.3.1概述 42
2.3.2三维表面全局优化算法原理 43
2.3.3三维表面全局优化算法步骤 54
2.4 实验分析59
2.4.1线阵卫星影像实验 59
2.4.2常规航空影像实验 64
2.4.3近景地面影像实验 69 参考文献 71
第3章基于影像辐射模型的三维表面优化75
3.1 基于单张影像的自然地表优化 75
3.1.1顾及大气的辐射模型 75
3.1.2辐射预处理 76
3.1.3基于欧拉-拉格朗日方程的分布优化算法 78
3.1.4实验与评价 79
3.2 基于多张影像的三维表面优化 87
3.2.1球谐函数表示的朗伯体反射模型 88
3.2.2初始条件计算 89
3.2.3能量函数构建与求解 90
3.2.4实验与评价 93
3.3 顾及镜面反射的三维表面优化 96
3.3.1顾及镜面反射的地物反射模型 97
3.3.2初始三维表面生成 98
3.3.3能量函数构建与求解 99
3.3.4实验与评价 101
3.4 几何与辐射约束的三维表面优化 106
3.4.1成像过程中的几何与辐射信息 106
3.4.2几何信息提取 107
3.4.3能量函数构建与求解 108
3.4.4实验与评价110 参考文献116
第4章顾及结构信息的城市场景三维重建 118
4.1 理论基础 118
4.1.1概述118
4.1.2多视几何成像关系119
4.1.3地物结构信息提取 124
4.1.4块匹配搜索策略 128
4.2 顾及平面信息的多视影像深度图重建 130
4.2.1概述 130
4.2.2深度图重建数学模型 131
4.2.3联合块匹配与置信传播的全局优化 135
4.2.4结果与分析 140
4.3 多结构特征约束的像方三角网三维重建 142
4.3.1概述 142
4.3.2特征约束下的像方三角网构建 144
4.3.3像方三角网三维信息重建 148
4.3.4结果与分析 156
4.4 多张影像三维结构信息融合 157
4.4.1概述 157
4.4.2平面约束的轮廓直线提取 158
4.4.3影像交叉结构提取 160
4.4.4交叉结构引导的结构信息融合 162
4.4.5结果与分析 164 参考文献 166
第5章总结与展望 171
5.1 总结171
5.1.1联合几何与辐射成像模型的三维表面重建171
5.1.2基于影像辐射模型的三维表面优化 172
5.1.3顾及结构信息的城市场景三维重建 173
5.2 展望173
5.2.1基于多视影像大数据的匹配测度挖掘174
5.2.2统一框架下的建筑物与植被三维重建174