浅谈无人机倾斜摄影建模的原理和方法_2(2019.10.26)

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 Pix4Dmapper，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：
的行业应用，可能就需要使用第三方建模软件比如 maya或 3dmax 等对模型的局
部误差进行修饰， 再通过 retouch 操作导入 ContextMaster，重新提交新的重建任 务。
在三维数据格式方面， Smart3D可以生成很多的格式，比如 s3c、osgb、obj、
fbx、dae、stl 等，一般用的最多的还是 osgb、obj 和 fbx 格式的数据，其中 obj
很多新手会问：提交空三了怎么不开始或者没反应？会出现下图的情况？
这里注意到，一个任务提交空三处理时，如果此时 空三处理将不会开始。
下面给出一个软件处理数据的工作流程图：
engine 没有打开启动，
此外， Smart3D还有一些工具模块： Acute3DViewer 是免费的轻量可视化模块，它可以处理多重精细度模型 （LOD ）、分页（ Paging ）和网络流（ Streaming），所以， TB级的三维数据能够 在本地或离线环境下顺畅地浏览。 Acute3DViewer 支持软件的原生 s3c格式来查看浏览模型，它也整合了三维 测量工具和瓦片选择工具， 测量方面包括三维空间位置、 三维距离和高差等信息。 这里的瓦片选择工具对于后期模型的核心区域提取和重建都是十分有实用价值 的。
Smart3D采用了主从模式（ Master-Worker），只需在多台计算机上运行多个 ContextCaptureEngine，并将它们关联到同一个作业队列中，这样就会大幅降低 处理时间。因此有条件的朋友还是选择工作站集群处理比较合适。
简言之，你只需要把无人机航拍的照片组导入到软件中， 就可以自动进行空 三处理过程、 重建过程和生成模型。 具体哪块做些什么， 我们还需要看看它的系
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Smart3DSettings管理软件授权许可证和相关其他的软件配置。
Smart3DComposer是为 Acute3DViewer 修改设定各种三维格式化工程文件。 当需要为 osgb 数据手动生成索引在 Acute3DViewer 中查看时，这个工具就可以 派上用场了。
软件的坏境配置 软硬件要求方面，操作系统需要
体。下面简单列出了建模目标体的基本特征：
适合对象（复杂的几何形态 及哑光图案表面的物体）
小范围
不适合对象（模型会存在错 误的孔、凹凸或噪音）
大范围 纯色的材料
服装，人脸，家具，工艺品， 雕像，玩具，…… 地形，建筑，自然景观…… 墙壁，地板，天花板，玻璃， 金属，水，塑料凳……
在绝大数的情况下， 自动生成的三维模型可以直接使用。 但是对于一些具体
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
统架构。 软件的系统架构 两大模块是 ContextCaptureMaster 和 ContextCaptureEngine 。 ContextCaptureMaster 是 Smart3D的主要模块。通过图形用户接口，向软件
定义输入数据， 设置处理过程， 提交过程任务， 监控这些任务的处理过程与处理 结果可视化等。这里注意到， Master 并不会执行处理过程，而是将任务分解为 基础作业并提交给 JobQueue。
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。 如下图：
摄取范围
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。
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《Smart3D
系列教程 2—为什么三维重建效果这么差？——探探那些被忽略的 拍照要求和技巧》 与大家一起交流探讨。
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ContextCaptureEngine是 Smart3D的工作模块。它在计算机后台运行，无需 与用户交互。当 Engine空闲时，一个等待队列中的作业执行，主要取决于它的 优先级和任务提交的时间。 一个任务通常由空中三角测量和三维重建组成。 空中 三角测量和三维重建采用不同的且计算量大的密集型算法， 如关键点的提取， 自 动连接点匹配，集束调整、密度图像匹配、鲁棒三维重建、无接缝纹理映射、纹 理贴图包装、细节层次生成等等。
Win来自百度文库ows XP/Visa/7/8 64 位，至少 8G内存
和拥有 1G显存与 512个 CUDA核心的 NVIDIAGeForce显卡。 建模对象的适用范围 在实际的建模生产过程中， Smart3D 能够针对近至中距离的景物建模， 也可
以对自然景观的大场景建模，但最适用于复杂的几何形态及哑光图案表面的物
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有传言说武术在这个世界上是极端的。有传言说，武术可以打开大门，压缩魔法力量，逃避生死，进入永生，成为真正的上帝。当然，那些离叶寒太远的人现在应该找到一种方法来逃脱武士未修复的弱势男孩军队。为了庆祝叶哈汉的热情皇 帝，这个人发现他直到小时候才见过他。即使他八岁的时候，他也被驱逐出皇帝并直接前往这个荒谬的南部地区。在其他人看来，它似乎是一种混合食物浪费。但是在Yehan的回忆之后，他知道他实际上已经秘密准备了很多，但在实际开始 使用之前他并不想死很多。死后仍有强烈的怨恨，他的记忆自然被封存了，但这些东西将在以后用于你。”当13位皇帝无法弄清楚逃脱的线索时，请继续检查记忆。“皇家国王，早餐准备好了，去餐厅”一名穿着盔甲和饰品的男子突然出现 在一件盔甲外面，打开窗帘，礼貌地抓住了他的拳头。“知道那个。”一个人微弱地看着他。但他走过一个冷酷的人的踪迹。这名男子是负责护送叶涵，陈江海的两名军事指挥官之一。如果可以的话，现在一个人不想向别人展示好看并想直 接杀死对方。眼睛的眼睛，牙齿的牙齿是一个冷的缝隙。其他人不必对别人有礼貌，因为他们想要杀死他。但现在他可以耐心等待一段时间，因为他没有足够的力量来杀死对手在马车上，叶涵的眼睛是一个有组织的营地。突然，一股尖叫的 声音冲进了叶寒的耳边，突然感觉一阵冲击突然向声音的方向看。此刻，他看到了太阳升起，绿叶，清澈的海水和在阳光下流淌的银色涟漪超过200名士兵迎接东方温暖的阳光，排成一排，专注于拳击练习。他们每个人都有不断的运动，充 满了动力。在这金色的阳光下，我像雷声一样喝酒，我的身体像老虎一样跳舞，每一个动作似乎都震动了整个世界。身体的规模是闪烁和勇敢的。也好，现在是一个低级别的武术家，但他认为他的灵魂非常强大，并且在这些战士中都很强大。 “地球上的每个人都可以制造老虎，”他叹了口气。如果你在地球上，看到一群坚强的人，作为一个武术狂热者，他非常兴奋。但他目前的情况是，他的第一个经络尚未开放，一本薄薄的书诞生了。如果你想远离这样的老虎和狼队，你怎么 能这么沉重以至于你能活下来？但他很生气，因为他知道他现在越平静，他就越有机会逃脱。突然之间“哦，很奇怪，”是的，突然哼了一声。“怎么了，你的前任”当我听到叶涵的声音时，下一任总司令陈江海突然问道。“哦，没什 么。”Yehan似乎随意地握着他的手，闭上眼睛，早上喝了新鲜空气。陈江海瞥了他一眼，毫不怀疑。在那一刻，他不知道的一种感觉似乎很平静。事实上，他的心像波浪一样滚动。这就像风暴。为什么呢？他错误地发现他已经清楚地记录 了士兵的拳法。是的，我只是再读一遍。此时，Yehan的心实际上以一种清晰而无与伦比的方式记住了这种拳法。起初，叶寒认为他是他的幻想。他再次睁开眼睛，盯着士兵们一会儿，并将它们与精神相比较。结果，他很快发现他所看到的 所有拳头都被记录为品牌。他现在可以确定他可以锻炼一次。当然，他目前的身体很弱，肯定没有多大力量。但这仍然非常令人兴奋。这是一个重要的发现。这种难忘的能力不是前世。原来 13岁的王子没有。通过再生后，显然有一个优势。 当然，上帝让我回到这个地方，我留下了一点生命。心中隐藏着他的兴奋，但他的思绪引发了各种各样的想法。在模棱两可的情况下，他似乎掌握着逃脱的关键。他立刻迅速定下心来，开始盯着士兵仔细练习拳击。他写下来并表示他可以在 逃跑时使用它。你有没有忘记第2章？叶涵轻松地想起了战士的拳击。他的嘴巴微微一笑，有一种难以忘怀的能量，他的目光转向早晨运动的广场。在最前沿，这是团队另一名军队指挥官李武峰为士兵做早操。当叶寒遇见他时，他突然发现 李武峰练拳时会有一丝黄色的光线旋转。这是真的这位李五峰是一位优秀的武术家。叶涵的学生稍微放大了，他失去了一段时间的思绪。根据叶涵前辈的13个记忆，六个方面的实践，每个区域之间的差距可以说是云之间的差异。武术是非常 棘手的。更不用说武术，你可以说100人中没有人可以进入武术。虽然战士只是一个战士，但它远非普通人。普通人如何移动他们的身体，几百磅的力量已经被认为是好的。当然，上帝和上帝的才能是不同的。最弱的战士，第一个战士，可 以拥有很多力量。每当武士情况突破第一顺序时，力量也会增加1000磅。武士法院的第九个命令已被种植，拥有9,999磅的力量。当你再次打破并达到10,000磅的水平时，你的活力将转变为新的力量。在这一点上，Yehan突然意识到刘枫的拳 头已经散开，所以显然它至少是最强的武术。是的，这将是汉族身体和骨骼的力量，突然你会发现你的对手比你强100倍。不久雅涵拒绝忘记他的李五峰拳法，他的心微微下沉。陈江海认为他对李五峰的早班工作感到惊讶，但他并没有打扰 他，但他的眼睛有点微弱的轻蔑。过了一会儿早上锻炼后，李五峰让负荷扩散，叶寒才回来了。陛下，你起床了”当李五峰挺身而出时，他看到陈江海有点困惑地说：“你为什么不和圣殿一起吃？”预感很快就回到了上帝面前。“哦，不， 我知道这个将军非常特别，所以我看了一会儿，不能忘记吃它。”“哦，是的，”李五峰点点头。随着叶寒的闪光突然出现，他问：“是的，先生，我在拳打脚下遇到你，我有一个真正的闪光，将军现在拥有最强的武术，我不知道该怎么 做。”李武峰，“Wushijing”的第三，笑了，没有掩饰任何东西。叶汉新的心再次出现：它仍然不仅仅是武术第一部分的第三个武术。这是一个30,000磅的力量。我太强壮了，但现在我处于身体的最顶层。“伟大的”叶汉口多次表示， “将军只是在他三十出头。李五峰微笑着说道：“他的家笑了，李紫在紫色王朝的权力无法从根本上与前线相提并论。”他讲的是一种谦逊的语言，但不得不在他的眉毛之间涂上一点颜色。
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。
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
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对比项 软件体系
Smart3D 重
PhotoScan 轻
Pix4Dmapper 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
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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数据需要：传感器属性（焦距、传感器尺寸、主 点、镜头失真），照片的未知参数（如 GPS ），照片姿态参数（如 INS ），控制 点等等。
它无需人工干预，在几分钟或几小时的计算时间内，根据输入的数据大小， 能输出高分辨率的带有真实纹理的三角网格模型， 这个三角格网模型能够准确精 细地复原出建模主体的真实色泽、几何形态及细节构成。
和 fbx 可以在多个建模软件里互导。 这些数据格式也可采用成熟的技术快速进行 网络发布，比如在我们国内的一些三维云平台上传，实现共享应用。
好了，这次对 Smart3D的原理架构介绍先讲到这里了。 关于照片采集技巧以 及一些 Smart3D建模过程中的关键性设置技巧， 之后会陆续更新出来， 感兴趣的 朋友可以关注 Wish3D 微信公众号 （回复“ 1”获取更多中文学习资料）也可以
Smart3D 系列教程 1 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。