實(shí)景建模技術(shù)
實(shí)景建模是一種通過捕捉真實(shí)世界的圖像或點(diǎn)云數(shù)據(jù)來構(gòu)建精確的三維模型的技術(shù)。它通常涉及使用無人機(jī)搭載高分辨率傾斜相機(jī)等設(shè)備從不同角度對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行航拍數(shù)據(jù)采集,然后利用全自動(dòng)三維建模軟件對(duì)采集的照片、點(diǎn)云、視頻等數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,最終快速創(chuàng)建出厘米級(jí)的實(shí)景模型。
在實(shí)景建模中,數(shù)據(jù)獲取是非常關(guān)鍵的一步,因?yàn)槟P偷馁|(zhì)量直接依賴于所采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和分辨率。使用相機(jī)和激光雷達(dá)是兩種最常見的數(shù)據(jù)獲取方式。相機(jī),特別是那些具有高分辨率和寬動(dòng)態(tài)范圍的相機(jī),能夠捕捉到豐富的色彩和紋理信息。而激光雷達(dá)則通過發(fā)射激光脈沖并測(cè)量它們返回的時(shí)間來確定距離,提供精確的三維坐標(biāo)信息,并且不受光照條件的影響。
實(shí)景建模技術(shù)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域,如城市規(guī)劃、文化遺產(chǎn)保護(hù)、游戲開發(fā)、國(guó)土資源管理、房產(chǎn)稅收、人口統(tǒng)計(jì)、數(shù)字城市、城市管理、應(yīng)急指揮、災(zāi)害評(píng)估、環(huán)保監(jiān)測(cè)等。例如,在地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)救災(zāi)和損毀評(píng)估中,實(shí)景建模技術(shù)可以快速收集數(shù)據(jù),提供準(zhǔn)確的判斷次生地質(zhì)類型的數(shù)據(jù)支撐,并快速生成各種比例尺線劃地形圖,更好地滿足地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查的用圖需要。
實(shí)景建模流程
實(shí)景建模的流程通常包括數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、特征檢測(cè)、匹配關(guān)鍵點(diǎn)、相機(jī)姿態(tài)解算和三維重建等步驟。預(yù)處理步驟用于提高照片的質(zhì)量,使其更適合建模;特征檢測(cè)則用于在照片中檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)和特征;匹配關(guān)鍵點(diǎn)則用于計(jì)算相機(jī)的姿態(tài)和模型的結(jié)構(gòu);最后,根據(jù)相機(jī)姿態(tài)和照片中的特征,通過三角化算法重建出三維模型。
目前,實(shí)景建模一般會(huì)到三維實(shí)景建模軟件ContextCapture。
ContextCapture功能模塊
ContextCapture包含Engine、Master和 Viewer三個(gè)模塊。
其中,Engine是ContextCapture的運(yùn)算引擎。該引擎在Master執(zhí)行運(yùn)算任務(wù)時(shí)需要提前啟動(dòng)(建模時(shí),建議直接先啟動(dòng)Engine,再打開Master)。ContextCapture實(shí)景建模流程
ContextCapture具有自動(dòng)化建模功能,因此在進(jìn)行實(shí)景建模時(shí),我們只需要將無人機(jī)外業(yè)收集到的圖像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、相機(jī)參數(shù)、像控點(diǎn)坐標(biāo)等導(dǎo)入ContextCapture中,即可進(jìn)行實(shí)景三維模型重建。
集成地理參考數(shù)據(jù) :ContextCapture 可為包括 GPS 標(biāo)記和控制點(diǎn)在內(nèi)的多種類型的定位數(shù)據(jù)提供本地支持。它還可以通過定位/旋轉(zhuǎn)導(dǎo)入或完整塊導(dǎo)入來導(dǎo)入任何其他定位數(shù)據(jù)。這使您能夠精確測(cè)量坐標(biāo)、距離、面積和體積。
自動(dòng)空中三角測(cè)量和三維重建:一旦自動(dòng)識(shí)別每張相片的相對(duì)位置和方向,您就可以通過添加控制點(diǎn)和編輯連接點(diǎn)來對(duì)空中三角測(cè)量結(jié)果進(jìn)行微調(diào),以最大限度提升幾何和地理空間精度。優(yōu)化的三維重建算法以無可匹敵的精度生成精準(zhǔn)的三維模型以及每個(gè)格網(wǎng)面片的影像紋理。
生成二維和三維 GIS 模型:借助 ContextCapture,可以生成各種 GIS 格式的精確地理參考三維模型,包括真正射影像和新的 Cesium 3D Tiles,并將瓦片范圍和空三成果導(dǎo)出為 KML 和 XML。
處理實(shí)景模型 :ContextCapture 可以快速輕松地處理任何比例的格網(wǎng)模型,以及橫斷面的生成、地形和斷裂線的提取,及正射影像、三維 PDF 和 iModel 的生成。
處理點(diǎn)云:可以對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行增強(qiáng)、分割、分類,并與工程模型相結(jié)合。然后,您可以利用 ContextCapture 的高級(jí)三維建模、橫截面切割、斷裂線和地形提取功能,快速高效地對(duì)竣工條件進(jìn)行建模并支持設(shè)計(jì)流程。
生成和處理大型可縮放地形模型:您可以從多種來源中生成非常龐大的可縮放地形模型,包括點(diǎn)云、斷裂線、光柵數(shù)字高程模型和現(xiàn)有三角形化不規(guī)則網(wǎng)絡(luò)。通過與原始數(shù)據(jù)源同步,可縮放地形模型可實(shí)時(shí)更新到最新。生成三維 CAD 模型:基于各種 CAD 格式、三維通用格式、DSM 和密集三維點(diǎn)云生成三維模型,確保模型在建模環(huán)境中是可訪問的。
軟件詳情:ContextCapture 三維實(shí)景建模軟件 | 為數(shù)字孿生打造 4D 數(shù)字化環(huán)境
通過三維激光點(diǎn)云建模技術(shù),可以將現(xiàn)實(shí)世界中的物體或場(chǎng)景轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的三維模型。這不僅有助于保存和記錄歷史文化遺產(chǎn),還可以用于建筑、工程、地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。點(diǎn)云數(shù)據(jù)如何自動(dòng)生成三維模型?總的來說,三維掃描點(diǎn)云建模的流程為,三維掃描獲得點(diǎn)云→點(diǎn)云預(yù)處理→ContextCapture點(diǎn)云建模。
傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù),它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限,通過在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器,同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜等五個(gè)不同的角度采集影像,將用戶引入了符合人眼視覺的真實(shí)直觀世界。