多重影像匹配於房屋模型重建.PDF

航測及遙測學刊 第十五卷 第 4 期 第 343-366 頁 民國 99 年 12 月 343 Journal of Photogrammetry and Remote Sensing Volume 15, No.4, December 2010, pp.343-366 多重影像匹配於房屋模型重建 1 2* 黃祐祥 陳良健 摘 要 三維地理資訊系統為了描述現實世界，常使用物空間環境特徵。其構成元素包含房屋、道路、植被 等，其中房屋為最顯著者。重建三維房屋模型，最常見的資料來源之一為航照影像。使用航照影像重建 三維房屋模型，處理過程分為三大部分：房屋偵測、影像匹配及模型重建。 本研究結合多航帶高重疊數位航照影像，進行房屋模型重建，處理重點為多重影像匹配及模型重建。 處理屋頂形狀包含山型屋、女兒牆房屋及具有屋頂副結構之平頂屋。研究中在主影像中概略圈選房屋工 作區，利用輪廓特徵偵測房屋資訊，以便後續影像匹配。利用多重影像匹配技術來搜尋共軛特徵，經由 二維特徵的線追蹤並加入三維資訊進行判斷，得到三維房屋邊緣線段，配合著利用房屋特徵點所偵測出 屋頂內部資訊進行房屋模型重建。實驗成果顯示，多重影像匹配有效提升匹配精度，利用屋頂面資訊也 可改善模型高程精度，房屋模型與參考資料相比，三軸方向之 RMSE 可達 40 公分內。 關鍵詞：房屋重建、多重影像匹配、多視窗匹配、整合式匹配 有許多困難之處，因此目前以半自動進行房屋重建 1. 前言 較為實用，提升自動化程度、重建品質及減少人工 傳統航空測量主要為繪製各種地圖及正射影 介入程度為現今研究主流方向。 像，但隨著科技的進步，地理資訊系統(Geographic 從大範圍重建房屋模型來看，常用資料可分為 Information Systems, GIS)軟體應用日益普及，加上 影像、空載光達、地圖。各種資料有著各自的優勢： Google Earth 和 Bing Maps 3D 廣泛運用於各大領 影像資料含有豐富的紋理資訊及明顯的邊界特徵； 域，使空間資訊技術逐漸融入日常生活中，三維地 空載光達資料則有高精度三維點雲可得知房屋高 理資訊系統重要性也隨之上升。配合著 GIS 的發 程資訊；而利用地圖資料可得知房屋精確的外圍平 展，數碼城市逐漸被重視。現今數碼城市已不僅是 面輪廓邊界。整合不同型態資料，則是希望藉由多 視覺的展示平台，更被要求完整、真實地呈現地貌， 種資料間之優點及互補，期望產生優於只以單一資 以滿足現在、未來技術之應用。在地理資訊系統中， 料來源重建之房屋模型。傳統建立房屋模型為使用 利用不同圖層資料，整合及分析所需之資訊，而其 航照影像，以人工方式進行立體製圖。這種製圖方 中房屋為重要元素之一。科技發展的進步，資訊呈 式需要耗費大量的人力與時間，現今數位影像處理 現也從舊有的二維位置，轉變為三維模型，因此房 技術的快速進展，取代了傳統類比攝影測量中許多 屋模型之建立變得重要且必須。房屋型態的多樣化 人工介入的部分，朝向數值航測自動化之發展。傳 使得重建模型複雜且困難，對房屋重建而言，最終 統航照在同航線前後影像重疊率約 60% ，相鄰航帶 理想目標是以自動化方式產生房屋模型。然而，由 影像重疊率約 30% ，近年隨著空載數位航照系統性 於電腦影像自動辨識能力不足、資訊間相互干擾和 能的提升及取得成本的降低，同航線影像重疊率可 房屋種類的複雜程度，要達到全自動化房屋重建仍 達 8