近年来,随着三维重建技术的发展,城市重建已成为学术研究和商业应用的热点。基于图像的城市重建技术能够高效且低成本地获取大规模城市三维模型。该技术首先使用图像序列生成MVS点云模型,然后使用MVS点云生成城市场景的表面网格模型。然而MVS点云容易产生大量外点和噪点,这些噪点导致城市建筑物模型的边缘过于平滑,城市三维模型不能表现平直锐利的建筑物边缘,模型视觉效果有待提高。针对以上问题,本文提出基于三维线段约束的城市重建方法,旨在改善城市三维模型的视觉效果,使模型能体现建筑物平直锐利的边缘。本文的主要工作归纳如下：1)提出了基于MVS点云重投影的三维线段模型重建算法。在线段匹配阶段,该算法利用MVS点云重投影点实现多视图间线段的准确匹配；在三维线段生成阶段,该算法采用三维直线与三维平面相交法重建三维线段,然后根据三维线段支持计数滤除因线段误匹配产生的杂线,实现三维线段的稳健估计,最后使用非线性优化方法最小化三维线段的重投影误差,从而提高三维线段模型的重建精度。2)提出了基于三维线段约束的表面网格模型重建算法。算法首先运行泊松表面重建算法生成表面网格模型,然后使用三维线段调整泊松表面重建算法生成的表面网格模型顶点,实验结果显示算法生成的表面网格模型能有效体现建筑物平直锐利的边缘,城市三维模型的视觉效果有显著改善。基于上述算法的研究,作者开发并实现了具有以上功能的原型系统,并与同类算法进行比较验证,实验结果验证了本文算法研究成果的有效性和正确性。