一个实景的三维城市模型除了需要具备高精度的几何形状属性,还需要具有一定的表面特征属性。好的纹理能丰富物体表面细节,是增强三维场景视觉真实感和加强场景理解的重要因素。随着测量设备精度和效率的不断提高,数据后处理技术的不断成熟,城市建筑物、构筑物精确三维几何形状的建立和恢复已经能达到实用要求,但对大范围三维模型的纹理重建则相对而言少有研究和突破。本文在简要介绍利用多视影像进行数字城市模型三维重建流程的基础上,重点对恢复城市建筑物、构筑物三维几何形状后,如何将数码相机拍摄的真实影像准确地映射回目标三维几何模型,以及如何将大数据量的三维场景在有限的计算机资源里进行组织和渲染等问题进行了深入研究,提出了一种多视影像全自动纹理映射技术方案和一种大数据量三维场景的组织与可视化方案。具体研究内容和所做工作如下:(1)系统地介绍了利用多视影像进行自动三维重建的流程,对多视影像三维重建过程中相机检校、影像定向、密集匹配、表面重建、纹理映射等阶段中所涉及到的关键技术的研究现状进行了简单总结,并指出了各阶段结果与本文全自动纹理映射工作间的联系,提出了利用多视影像进行城市三维几何模型自动纹理映射的相关思路与流程。(2)分析了基于多因素加权和基于Markov随机场优化的两种多视影像最优纹理分布技术,在此基础上选定了本文多视影像自动纹理映射方案采用的初始纹理分布方案,紧接着对初始纹理分布方案下的纹理接缝处纹理光照、色彩不一致问题进行了阐述,并提出了一个通过求解二次函数极小值来进行全局色彩调整的方法,实现消除多视航空影像间由于拍摄角度、条件不同造成的影像色彩和光照的不一致性。(3)引入了泊松图像编辑(Poisson Image Editing)算法,研究如何进一步消除纹理接缝。全局的纹理色彩不连续性补偿不能完全消除所有由纹理色彩不一致所引起的纹理接缝,可见的接缝仍然会存在于选用不同影像作为纹理的相邻纹理块,因此,本文对全局色彩一致性调整后的结果进行了进一步的局部处理。(4)探索了将细碎的矩形小纹理块打包(Packing)成大的纹理地图集的问题,提出了一种小纹理块的贪心排样算法。(5)提出了一种大规模实景三维城市模型场景组织与可视化方案。城市场景动辄数十平方公里的面积,决定了实景三维城市模型无论是几何数据量还是纹理数据量都极其庞大,本文提出了一种场景组织与可视化方案,实现实景三维城市模型在普通计算机中的浏览和显示。