浅谈无人机倾斜摄影建模的原理和方法-2.pdf

Smart3D 1 系列教程 之 —— 《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》 一、倾斜摄影建模的现状 倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，以大 范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专 业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为 真实效果和测绘级精度提供保证。同时有效提升模型的生产效率。三维建模在测 绘行业、城市规划行业、旅游业、甚至电商业等的行业应用越来越广泛，越来越 深入。 无人机航拍不再是大众陌生的话题，商场到处可见的DJI 商店，各种厂商的 无人机也是层出不穷，这将无人机倾斜数据建模推到了一个关键性的关卡。 二、倾斜摄影技术的原理 倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，目前常用的是五镜 头相机。同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的 信息。垂直地面角度拍摄获取的是垂直向下的一组影像，称为正片，镜头朝向与 地面成一定夹角拍摄获取的四组影像分别指向东南西北，称为斜片。摄取范围 如下图： 在建立建筑物表面模型的过程中，下图可以看到，相比垂直影像，倾斜影像 有着显著的优点，因为它能提供更好的视角去观察建筑物侧面，这一特点正好满 足了建筑物表面纹理生成的需要。同一区域拍摄的垂直影像可被用来生成三维城 市模型或是对生成的三维城市模型的改善。 利用建模软件将照片建模，这里的照片不仅仅是通过无人机航拍的倾斜摄影 数据，还可以是单反甚至是手机以一定重叠度环拍而来的，这些照片导入到建模 软件中，通过计算机图形计算，结合pos 信息空三处理，生成点云，点云构成格 网，格网结合照片生成赋有纹理的三维模型。区域整体三维建模方法生产路线图： 到这里，大家大致明白了采集来的照片是如何进过软件处理生成模型的，接 下来，大家是不是想说都有哪些软件可以实现三维重建呢？ 三、主流的照片建模软件 行业里主流的有Bently 公司的ContextCapture （Smart3D），俄罗斯Agisoft 公司的PhotoScan，瑞士Pix4D 公司Pix4D mapper，国内的话多以模型应用为主， 值得注意的是Altizure 这个香港公司创立的网站是可以实现在线建模展示一体 化。几个建模软件也是各有优缺点，photoscan 比较轻量级，但是生成的模型纹 理效果不是太理想，Smart3D 生成的三维模型效果最为理想，人工修复工作量较 低，但是软件比较复杂不易上手且价格较高。下面就这三种软件做一个对比： 对比项 Smart3D PhotoScan Pix4D mapper 软件体系 重 轻 中 输出格式种类 多 少 少 精细程度 高 中 中 难易度 高 低 中 后处理工作量 少 大 多 这些软件的拔地而起无疑造福了大量的三维爱好者，使得三维重建的门槛大 大降低，人人都可以成为三维模型的作者。下图就是这三个主流软件的桌面端了。 四、Smart3D 的软件概述 目前市面上最常见的，同时也是最难上手最昂贵的软件——Smart3D，现在 也叫ContextCapture，它是一套无需人工干预，通过影像自动生成高分辨率的三 维模型的软件解决方案。我们所接触到的一般都是纯英文版，这对于软件的普及 化学习形成了一定的阻碍。接下来，我将以Smart3D 为中心，从系统原理、软件 构成、软硬件要求和建模对象等几个方面逐一向大家科普科普。  软件的系统原理 Smart3D 需要以一组对静态建模主体从不同的角度拍摄的数码照片作为输 入数据源。这些照片的额外辅助