集成航空影像与机载LiDAR数据的复杂建筑物重建研究

城市三维建筑物模型作为数字城市建设的核心内容，在城市规划、建筑物景观模拟、灾害监测、建筑物灾后重建等领域具有重要的应用价值。本项目通过集成机载LiDAR和航空影像数据，研究城市地区复杂建筑物重建的方法和策略。以LiDAR数据中提取出的建筑物顶部面片和初始建筑物轮廓为依据，根据这两种数据源及其融合后建筑物的表现特性，研究能够充分融合LiDAR和航空影像数据特性的精细轮廓特征检测方法和建筑物顶部区域信息检测方法，并在一定程度上对两种方法进行综合，根据检测结果重建建筑物三维模型。主要研究内容包括：(1)基于轮廓特征信息的复杂建筑物检测；(2)基于顶部区域信息的复杂建筑物检测；(3)轮廓与区域信息综合的复杂建筑物检测；(4)三维模型生成。

本课题针对LiDAR和航空影像数据的特点，以提高三维建筑物模型重建的准确性、细节性、和自动化水平为目标，以“LiDAR数据中的建筑物检测-航空影像中建筑物检测-三维建筑物模型重建”为框架，深入研究了分别以轮廓直线特征和区域信息为基础的建筑物重建方法，并对如何综合轮廓特征和区域信息的方法融合做了探讨。此外，还针对LiDAR数据支持下的多视航空影像的自动匹配实现建筑物模型重建展开了初步研究。主要研究内容如下：（1）基于轮廓直线特征的建筑物检测：针对建筑物模型中存在着大量的直线边界特征，提出了一种利用直线轮廓特征精化建筑物边界的方法。该精化过程主要包括：建立缓冲区；影像中直线特征提取；三维直线特征匹配；三维直线特征分组及建筑物正确边界确定。（2）基于区域信息的建筑物检测：充分利用LiDAR高程信息的高精度特性和影像中丰富的语义特性，提出了顾及建筑物面片高程高精度性的多种子点自动选取算法和区域增长策略。（3）轮廓和区域信息综合的建筑物检测：提出能够综合边缘信息、区域轮廓信息进行建筑物检测的融合办法。（4）LiDAR和多视影像支持的建筑物检测：在相邻的三幅影像上通过直线特征的匹配，实现建筑物轮廓的检测。（5）三维建筑物模型重建。针对部分连体建筑群落，提出了高低建筑物共享边界的生成方法和自动将高层建筑物边界投影到低层建筑物边界的方法，从而消除遮蔽阴影等的影响。. 在基金项目支持下，2012-2014年获得的成果如下：发表论文7篇，其中，SCI收录1篇，EI收录2篇，CSCD收录2篇；研发原型系统1套；登记软件著作权1项；培养硕士研究生2名。另有SCI论文1篇正在修稿中。