加特兄妹大街 , 委员会 工作组 关键词 文化遗产，摄影测量，激光扫描，融合，线性表面特征，半自动化 摘要 本文在结合地面激光扫描和近景摄影测量文物古迹文件的潜力进行了讨论。除了改进了的几何模型，体化的目的是支持在历史场景中如边缘和缝隙的线性特性的视觉质量。虽然激光扫描仪提供了非常丰富的表面细节，但是它并没有提供足够的数据来构造被扫描物体的所有表面特征的轮廓，即使他们在现实中都有清晰的轮廓。在地物边缘和线性上的信息是基于图像的分 析。为此目的个基于图像数据的集成分割过程将支持对象的几何信息从激光数据的提取。该方法适用于基于图像的半自动化技术以填补激光扫描数据的空白，并添加新的细节，这就要求建立现场体积更现实的感知。实验的调查与实施是基于从艾尔卡兹尼宝库获得的数据，个在约旦佩特拉著名的纪念碑。 绪论 在文物古迹的文档中经常需要生成历史建筑物的三维模型。即旅游的目的是为学生和研究人员提供教育资源。在这些模型生成过程中，要求高几何精度，所有信息的可用性，模型中的尺寸大小和影像写实效率必须通过不用的数据收集方法来满足 埃尔 哈基 姆等人， 。 近景摄影测量是个在遗产文档的背景下经常采用且广为接受的技术 格鲁恩等人， 和德贝韦茨， 。在过去的十年中， 这些传统的陆地方法也受益于这样个事实 用单架相机进行数字图像采集现在是可行的。 因此，摄影测量数据采集的效率可以通过基于数字图像处理的自动工具的集成大大改善。此外，激光扫描已成为高质量的 模型的文化遗产和历史建筑生成三维数据采集的标准工具 伯勒尔和马布斯， 。这些系统允许快速和可靠的生成根据反射的光脉冲的运行时数以百万计的三维点。这将使得可以在个非常有效和 密集的几何形状表面进行测量。关于测量速率目前的局限性，准确性，或空间点的密度在不久的将来进步的消失，因此，激光扫描似乎成为三维文件及遗产的生成演示占主导地位的方法。 尽管这些方法有重大的进展，但是还存在定的局限性，这对最终的三维模型的质量会产生影响。尽管目前的激光扫描仪可以快速，可靠地产生大量的点云，但这个数据的分辨率仍然是不充分，特别是边缘和线性地物是否被收集。相反，数字摄影测量是在轮廓再现更准确的，特别是如果他们在现实中轮廓分明的情况下。另方面，对于表面含有不规则的和无标记的几何细节的部分图像单独 建模困难的，甚至不切实际。另外，可以手动或半自动识别被测点，但这是个漫长而繁琐的工作，特别是如果有相当数量的点被捕获。 如果数据收集是从不同的角度实现的，才能保证像文物古迹空间复杂对象的完全覆盖。尽管这在大多数情况下是可能的，但问题可能会导致个事实，即建立和拆卸完成激光系统是相对耗时的。与之相反，这种尝试用个标准的数码相机收集附加图像几乎可以忽略。 此外 ,相对于激光扫描测量范围在图像集合的限制越来越少，为覆盖该对象的完整结构简化了不同视点的选择。 出于这个原因，有利于完成个已经从激光测量的基础上产生，从 该范围内的数据独立地捕捉强度图像的几何模型。通过这些方法几何对象，基于摄影测量提供的范围内的数据由于闭塞是不可使用的。 因此，如果这两种技术在数据处理过程中被组合，那么数据采集的效率和灵活性达到最高程度将是可能的。在我们的方法这种融合有助于提高收集三维模型的几何形状和视觉质量。在数据收集边缘和类似裂纹线性地物信息是基于从激光数据提供的对象的几何信息图像的分析。此外，不可访问的激光数据扫描区域原因是由于被遮盖，这就需要增加图像的半自动化 评价。通过这些方法，现场个完整的三维特征可以生成足够清晰的细节。 在本文 所提出的方法是在个项目针对三维虚拟模型的艾尔卡兹尼宝库生成证明框架， 就是在约旦佩特拉座著名的纪念碑。第二节对采集和相关图像预处理和激光雷达数据进行了讨论。这个预处理的要求主要是为了配准激光和图像数据以供进步处理。第三部分提出了我国模范特征提取方法用于艾尔卡兹尼宝库左门的混合动力系统。 数据采集和预处理 在与约旦哈希姆大学合作进行的数据的收集，它已经用于我们的学术研究。其中个项目的目标是在约旦佩特拉城艾尔卡兹尼宝库纪念碑生成的三维文件，这是在如图 所示。 图 佩特尼艾尔卡兹尼宝库正面 艾尔卡兹尼纪念碑 古代纳巴泰佩特拉城经常被称为古代的第八大奇迹。从公元前 年到公元 佩特拉城是约旦西南部繁荣的纳巴泰帝国首都。 佩特拉的庙宇，陵墓，剧院等建筑分布在 平方英 里，这些建筑被雕刻成玫瑰色的砂岩峭壁。之后个旅客进入佩特拉，从山上两公里令人印象深刻的裂缝进入佩特拉，第门面被看作是艾尔卡兹尼宝库，这被认为是在佩特拉城最有名的古迹。 艾尔卡兹尼宝库正面是高 米 ,保存相当完好 ,可能是因为它的密闭空间保护它免 受侵蚀的影响。当阿拉伯人叫它艾尔卡兹尼宝库的时候，意味着路是过的骆驼商队的金库或税务局，而另些人则认为，艾尔卡兹尼宝库纪念碑是座坟墓。艾尔卡兹尼宝库令人印象深刻的外观背后，宽大的方形房间是用岩石雕刻出来的 赛德采克， 。 传感器应用 对于点的采集， 公司公司制造的 三维激光 扫描系统的 ，法国已经在应用。扫描仪的特点是在水平方向 度视角，在垂直方向 度视角，使能够实现全景采集。测距是原理是由飞行测量基于绿色激光器 处的时间来实现。该系统的扫描范围允许测量 距离是 至 米。扫描仪 米的距离的光斑大小为 毫米 距离单次测量的标准偏差为 毫米，该系统每秒能够测量 个点。在数据采集 像素分辨率的校准视频快照是另外拍摄的，它会自动映射到相应的测量点。 除了激光数据，数字图像捕获也使用富士 相机的摄影测量处理，由于它提供了个 像素分辨率和 毫米焦距。 测量配置 因为在艾尔卡兹尼正面基于从单个站收集的数据不可能有个完整的三维覆盖率为，所以采用三个不同的视点与 次扫描来解决单站的遮挡。选择的观测点位置的问题作为调查这样 个纪念碑的个重要阶段，因为潜在的传感器站是被艾尔卡兹尼周围多山的环境限制。三个被选中的观测点，个在纪念碑的入口区，个在纪念碑的左边，最后个扫描是从高出的观测点收集。由于认为从这些位置的激光扫描仪从个扫描点的垂直领域不可能涵盖所有的门面，左侧和顶部扫描使用来自同个位置 个扫描点，考虑到拥有足够的重叠区域，以便后续做整合。总而言之，五次扫描收集近 万个点。 所有获得的三维模型都使用 公司的 软件来处理。 在个独立的坐标系统合并五扫描到绝对坐标系统得出艾尔卡兹尼 外观模型。使用点对应的扫描登记后，软件构建了个非冗余的表面表示， 在被测物体的每部分只是描述了次。五个激光扫描的组合的结果如图 ，所生成的模型在平均每 厘米分辨率有超过 万个三角形。 图 个扫描所创建的艾尔卡兹尼的三维模型 在额外的外部调查，个 度的扫描仪在艾尔卡兹尼宝库内个站点扫描了 万个点。图 显示了此次扫描的点云与覆盖颜色信息。 图 度扫描的艾尔卡兹尼的内部 综合数据处理 尽管由激光扫描器产生的三维模型包含了大量 描述表面的三角形，但仍然难以识别和定位的表面特征的轮廓。这种类型 特征的个图像清晰可见的例子，如图 所示。 这个数据是从艾尔卡兹尼宝库左侧门收集的。它可以从相应的三维视网状模型如图 所示看出，这些裂缝和边缘轮廓是失去了在现有的激光数据的分辨率。 图 艾尔卡兹门左侧 为了支持这样的细节的视觉质量，种从激光扫描仪和数字图像数据组合的混合方法被开发。 整合所有的数据集都是配准在第处理步骤。这是种提取边缘数据源对准来实现的种算法，这种算法是由 科林乃克和弗里奇， 提出来的 。传感器计算出后视定向的参数后，从点云提供在现有的图像缺失的第三维来生成距离图像。最后， 基于图像数据的集成的分割过程被用于支持提取的细节和表面特征轮廓的距离图像， 加上，该方法适用于半自动特征提取的图像来缩小与激光扫描数据的差距。 通过这些方式可以添加必要的细节产生更现 实场景的感知。在下面的段落中混合的方法将更详细地讨论。在艾尔卡兹尼宝库的左门在图 和图 中作为示范进行处理。 图 网状模型左门 数据配准 在注册激光扫描仪和图像数据过程的质量 ,追求综合处理是个关键因素。这个注册 对应坐标可是否以 在这两个系统实现。由于对应点的准确的检测和测量是很困难的，特别是对从激光扫描点云，直线在图像和激光数据之间对应元素之间测量。这些线是按 科林乃克和弗里奇， 个形状匹配后跟个修改的空间后方交会。 该算法将 三维直线从激光数据和相应的二维图像直线提取出来，这是由两个已知点，成为个参数化的表示。 然后通过空间后方交会确定图像的未知的外部参数。 为了解决空间后方交会问题，利用高斯马尔可夫模型的外方位参数的初始值的最小二乘算法的实现。他的从激光扫描仪数据的直线边缘提取被简化，如果必要的线是由两个相交平面的表面定 义，如它在图 中显示所示。数字图像中的相应的边缘提取可以交互地或半自动的基于边缘的分割。至少三个相应的直线都需要获得个独特的 空间后方交会 解决方案的。 距离图像的生成 后视坐标和取向参数被记录在激光扫描仪坐标系中，共线条件方程用来生成个基于现有的点云 的距离图像在 我们的示例场景中，点云是从 厘米平均分辨率邻近视点收集。与相应的图像 像素的像素生成数目相同的距离图像。 图 两个相交的平面表面，其中之是由网格线用于演示目的而表示 图 。投影在对应的图像的左门的距离 图像。 艾尔卡兹尼宝库门左边 ,三个距离图像生成的三张图片是从不同的相机生成的。图 描述了其中个距离图像投影相应的影象。 图 。提取艾尔卡兹尼宝库左侧门的三维特征，基于图像测量柱的内缘。 图像分