的自动化程度。
[0030]如图1所示，本例中首先，在监测目标区域内设置控制点并测量记录控制点信息，其次利用图像采集工具对监测目标进行定期、定点和不同角度的拍摄，获取初始照片。图像采集工具可以为单反或普通数码相机，只要能够满足图像处理的要求的图像采集设备都可作为图像采集工具用。
[0031 ] 本例中，选定一个10m*10m的坡面作为监测目标区域，做6个大小为10cm*10cm的控制点标志牌，均匀放置于监测坡面的四个顶角和中心区域，并通过全站仪对6个控制点的中心点进行相对坐标测量和记录。用图像采集工具对监测坡面进行定期、定点和不同角度的拍摄，获取初始照片。具体方法如下:
[0032]①对监测坡面进行两期拍摄；
[0033]②每期拍摄包括5个点位，各点位等间距，同时到监测坡面距离也均相同，每个点位的照片都能全部覆盖监测坡面(平行拍摄方式)；
[0034]③每个点位下进行3种不同角度的拍摄(旋转拍摄方式)。
[0035]然后，利用Lensphoto处理软件对所述初始照片进行处理，至少包括对同一时期同一目标多幅图像的配准和同一时期同一目标影像的完整点云数据获取。在Lensphoto软件的工程管理程序中输入图像采集工具参数和导入拍摄的图像;利用引入控制点程序中设置同一时期同一目标多幅图片中的共有控制点；最后在空三匹配程序中选择合适的配准方法，利用所述共有控制点对照片进行配准，并在点云产品程序中将配准后的图像输出为点云数据文件。共有控制点的个数选择3至5个为宜。一般来说控制点个数设置越多图像配准越精确，取3到5个控制点是保证配准精度的最少点个数，同时也方便现场操作。控制点设置多了，外业工作较繁琐。
[0036]最后，利用Lensphoto三维建模软件进行目标区域的三维图像重建，具体方法如下:
[0037]在Lensphoto的点云产品程序中将目标坡面的两期点云数据各自生产TIN三角网数据;通过测绘产品程序中将输出的两期TIN三角网数据各自生产DEM或DOM数据，实现监测坡面的两期三维图像重建，并在全景产品程序中输出两期三维模型。
[0038]最后，利用后期分析软件对输出的两期监测坡面的三维模型进行相关的长度、面积和体积等定量化计算、分析和对比。得出两次侵蚀沟定量数据分别为:I期侵蚀沟长度为
1.25m，体积为0.028m3 ； 2期侵蚀沟长度为1.29m，体积为0.035m3。则两期体积变化量为
0.007m3。如果是初次采集图像，没有前一周期进行比对，则无需进行比对，以初次采集图像作为最原始的采集图像。
[0039]三维图像重建和分析技术是一种操作性强，成本低，精度较高的计算机图像处理技术。它可通过图像处理软件直接从对实物拍摄的照片中提取目标区域的点云数据，从而生成TIN三角网、DEM/DOM等数据，实现快速的三维模型重建，并通过后期的模型分析测算出模型的距离、面积和体积等信息，从而完整地、高精度地获取不同时期监测目标区域的变化情况。具有采样速率快、精度和分辨率较高、无接触测量等优势。由此，我们相信三维图像重建和分析技术在水土保持坡面侵蚀监测中拥有较好的应用前景，不仅可以为建设项目水土流失动态状况展示提供直观准确的信息，而且可以获取坡面侵蚀的长度、面积和体积等信息，为水土保持设计等提供较为详实的资料。
【主权项】
1.基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1、系统以周期形式获取同一待检测区域的不同角度的多幅初始照片； 步骤2、系统对多幅初始照片进行配准处理； 步骤3、系统对配准后的图片进行图像点云数据提取； 步骤4、系统根据图像点云数据生成TIN三角网，从而实现待检测区域的三维模型重建，生成待检测区域的三维模型； 步骤5、系统根据三维模型获取相关位置的长度、面积及体积的定量化计算，并将其与上一周期对应数值进行比较，分析水土保持是否一致。2.根据权利要求1所述的基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，其特征在于，所述步骤2中还包括以下步骤: 步骤21、系统设置多幅初始照片中的共有控制点； 步骤22、系统利用所述共有控制点对照片进行配准处理。3.根据权利要求2所述的基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，其特征在于，所述步骤2中，系统利用Lensphoto软件对多幅初始照片进行配准处理。4.根据权利要求2所述的基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，其特征在于，所述步骤21中，共有控制点至少为3个。5.根据权利要求1所述的基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，其特征在于，所述步骤3中，系统利用Lensphoto软件的生成点云程序提取配准后的图片的图像点云数据。6.根据权利要求1所述的基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，其特征在于，所述步骤4中还包括以下步骤: 步骤41、系统配准后图像的点云数据生成TIN三角网数据； 步骤42、系统根据TIN三角网数据生成DEM或DOM数据，实现目标区域的三维图像重建； 步骤43、系统生成待检测区域的三维模型。7.根据权利要求6所述的基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，其特征在于，所述步骤4中系统利用Lensphoto软件生成待检测区域的三维模型。
【专利摘要】本发明涉及监测方法。本发明提供一种基于三维图像重建和分析技术的水土保持监测方法，首先，系统以周期形式获取同一待检测区域的不同角度的多幅初始照片；系统对多幅初始照片进行配准处理；系统对配准后的图片进行图像点云数据提取；然后，系统根据图像点云数据生成TIN三角网，从而实现待检测区域的三维模型重建，生成待检测区域的三维模型；最后，系统根据三维模型获取相关位置的长度、面积及体积的定量化计算，并将其与上一周期对应数值进行比较，分析水土保持是否一致。三维图像重建和分析技术的应用可以填补水土保持监测工作中对定量监测内容无常规监测方法和手段的技术空白提高了外业监测工作的自动化程度。适用于水土保持的监测方法。
【IPC分类】G06T17/05, G06T7/00
【公开号】CN105469385
【申请号】CN201510771599
【发明人】李亚农, 孙大东, 秦甦, 戴松晨, 张磊, 周湘山, 詹晓敏
【申请人】中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月12日