利用照片重建技术生成坡面侵蚀沟三维模型

来源：农业工程学报杂志2015年第1期北京时间：

作者：李俊利,李斌兵,柳方明,李占斌,

摘要：该文利用运动恢复结构（structure from motion，SFM）、多视图立体视觉（multi-view stereo，MVS）技术，提出了一种坡面侵蚀沟三维模型的快速重建方法。首先对普通相机拍摄的照片采用尺度不变特征变换（scale-invariant feature transform，SIFT）完成特征点的提取与描述，随机采样一致性算法（random sample and consensus，RANSAC）过滤掉最近邻匹配（nearest neighbor，NN）产生的误匹配点；然后通过SFM方法，迭代求解出相机矩阵和三维点坐标，用光束法平差（bundle adjustment，BA）进行非线性优化，确保误差的均匀分布和模型的精确；再使用基于面片的多视图立体视觉算法（patch-based multi-view stereo，PMVS），在局部光度一致性和全局可见性约束下，以SFM生成的稀疏点云为种子面片开始扩散，完成点云稠密重建。将照片快速重建方法获取的点云与地面激光扫描仪（terrestrial laser scanner, TLS）获取的点云及实测数据进行比较，结果表明，照片重建方法生成的点云稠密且能够完整展示侵蚀沟的发育形态，与TLS点云间的平均距离为0.0034 m，照片重建与三维激光扫描方法对侵蚀量的估算相对误差为8.054%，提取的特征线匹配率达89.592%。研究结果为侵蚀沟监测提供了参考依据。

关键词：侵蚀, 机器视觉, 激光, 照片重建, 点云, 冲刷试验