超图三维之倾斜摄影解决方案
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四问倾斜摄影建模技术文/超图研究院(导语)倾斜摄影测量技术以大范围、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,采用人工建模方式一两年才能完成的一个中小城市建模工作,通过倾斜摄影建模方式只需要三至五个月时间即可完成,大大降低了三维模型数据采集的经济代价和时间代价。
什么是倾斜摄影?倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器(如图 1所示,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影像称为正片(一组影像),镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的影像称为斜片(四组影像)。
图 1图 2一组影像获取示意图图 3连续几组影像获取示意图正拍影像倾斜影像图 4 正拍影像与倾斜影像对比图图 5 同一地物四个侧面倾斜影像倾斜摄影建模技术有哪些工作流程?1、倾斜影像采集倾斜摄影技术不仅在摄影方式上区别于传统的垂直航空摄影,其后期数据处理及成果也大不相同。
倾斜摄影技术的主要目的是获取地物多个方位(尤其是侧面)的信息并可供用户多角度浏览,实时量测,三维浏览等获取多方面的信息。
1)倾斜摄影系统构成倾斜摄影系统分为三大部分,第一部分为飞行平台,小型飞机或者无人机;第二部分为人员,机组成员和专业航飞人员或者地面指挥人员(无人机),第三部分为仪器部分,传感器(多头相机、GPS定位装置获取曝光瞬间的三个线元素x,y,z)和姿态定位系统(记录相机曝光瞬间的姿态,三个角元素φ、ω、κ)。
2)倾斜摄影航线设计及相机的工作原理倾斜摄影的航线设计采用专用航线设计软件进行设计,其相对航高、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系。
航线设计一般采取30%的旁向重叠度,66%的航向重叠度,目前要生产自动化模型,旁向重叠度需要到达66%,航向重叠度也需要达到66%。
倾斜摄影实景三维建模是一种通过航空或地面摄影技术捕捉实景影像并将其转换为精确的三维模型的方法。
以下是一般的规程和步骤:1. 规划阶段:确定项目范围、目标和需求,包括建模区域的大小、精度要求、建模用途等。
选择合适的倾斜摄影设备和平台(如无人机、飞机、地面摄影)。
2. 数据采集:使用倾斜摄影设备对目标区域进行数据采集。
这可能包括航空摄影、地面激光扫描等技术,以获取高分辨率的倾斜影像和点云数据。
3. 数据预处理:对采集到的影像和点云数据进行预处理,包括校正、配准、去除畸变等操作,以确保数据的准确性和一致性。
4. 点云处理:利用点云数据进行特征提取、配准、滤波和重建,生成高质量的三维点云模型。
5. 影像处理:对倾斜摄影获得的影像进行配准、镶嵌、纹理映射等处理,生成高分辨率的倾斜影像。
6. 三维建模:基于处理后的点云和影像数据,使用专业的三维建模软件进行实景三维建模。
这包括模型的建立、纹理贴图、细节加工等步骤。
7. 质量控制:对生成的三维模型进行质量控制和精度评估,确保模型符合规定的精度标准。
8. 输出与应用:根据项目需求输出不同格式的三维模型数据,比如点云数据、三维模型文件、纹理贴图等,以供后续应用使用,如城市规划、建筑设计、文物保护等领域。
在整个过程中,需要严格遵循数据采集和处理的标准,确保数据的准确性和一致性。
同时,根据项目需求灵活调整建模精度和细节处理程度,以达到最佳的实景三维建模效果。
当涉及倾斜摄影实景三维建模的详细规程时,以下是一些更具体的步骤和技术:1. 规划阶段:- 确定项目的范围和目标,包括建模区域的大小、精度要求、建模用途等。
- 考虑数据采集的时间和天气条件。
- 定义地面控制点的位置和数量,以提供定位和配准参考。
2. 数据采集:- 使用倾斜摄影设备进行数据采集,如倾斜摄影无人机、航空平台或地面摄影设备。
- 采集高分辨率的倾斜影像和点云数据。
倾斜影像可通过多个相机角度捕捉,以提供全方位的视角。
倾斜摄影及三维建模技术设计
倾斜摄影和三维建模技术设计在现代科技和设计领域中扮演着
重要的角色。
倾斜摄影是一种通过不同角度和方向拍摄照片的技术,利用这些照片可以生成高精度的三维模型。
三维建模技术设计则是
指利用计算机软件对物体进行三维建模和设计。
这两种技术结合在
一起,可以为各种领域提供精确、逼真的设计和模拟。
首先,倾斜摄影技术通过多角度和方向的拍摄,能够捕捉到目
标物体的各个细节和表面特征。
这些照片可以被输入到三维建模软
件中,用于生成高度精确的三维模型。
这种技术在城市规划、地理
信息系统、建筑设计等领域有着广泛的应用,能够为设计师和规划
者提供真实且全面的数据支持。
其次,倾斜摄影和三维建模技术设计在文化遗产保护和数字化
重建方面也发挥着重要作用。
通过倾斜摄影技术,可以对古建筑、
雕塑等文物进行高精度的记录和数字化重建,使得这些宝贵的文化
遗产得以保存和传承。
同时,三维建模技术设计能够在保护工作中
提供更加精确、全面的数据支持,为文物保护和修复工作提供科学
依据。
此外,倾斜摄影和三维建模技术设计在工程领域也有着广泛的应用。
比如在土地测绘、城市规划、建筑施工等方面,这些技术能够为工程师和设计师提供准确的地形数据和建筑模型,有助于优化设计方案、提高工程质量。
总的来说,倾斜摄影和三维建模技术设计的结合,为各个领域的设计和规划工作提供了强大的支持和帮助。
它们不仅能够提高设计的精确度和真实性,同时也为科研和工程实践提供了更加科学、准确的数据基础。
随着科技的不断发展,相信这些技术将会在更多领域展现出巨大的潜力和价值。
如何进行倾斜摄影进行三维建模在当今的科技发展中,三维建模成为了许多领域不可或缺的工具。
而倾斜摄影作为一种高效的采集数据的方法,被广泛应用于建筑、城市规划、文化遗产保护等领域。
本文将介绍如何进行倾斜摄影进行三维建模的流程步骤和技术要点。
一、选择合适的摄影设备和软件在进行倾斜摄影前,我们需要选择一部合适的摄影设备。
一般来说,单反相机、无人机等具备较高像素和自动化飞行轨迹的设备是较为理想的选择。
摄影软件方面,我们可以选择Photoscan、Pix4D等专业的三维建模软件。
二、制定采集计划和路径规划在进行倾斜摄影前,我们需要制定一个详细的采集计划。
首先,确定拍摄范围以及采集的精度要求,这有助于我们确定采集的方式和路径规划。
其次,根据地理信息系统(GIS)数据,确定合适的机位和拍摄角度。
三、进行倾斜摄影数据的采集在倾斜摄影数据的采集过程中,我们需要注意以下几个要点。
首先,保持飞行轨迹的稳定性,尽量避免摄影设备的抖动。
其次,保持适当的重叠度,以确保后续处理的准确性。
最后,根据实际情况,进行不同高度的拍摄,以获得不同分辨率的影像。
四、数据后处理和建模数据采集完成后,我们需要通过软件进行数据的后处理和建模。
首先,将采集到的影像导入到软件中,进行几何校正和镶嵌处理。
然后,进行点云的重建,通过对重建后的点云进行滤波和配准,得到更为精确的三维模型。
最后,根据实际需求,进行纹理贴图和渲染,得到真实感的三维建模结果。
五、模型的应用和拓展经过以上步骤,我们可以得到精确的三维建模结果。
这些模型可以应用于建筑设计、城市规划、文物保护等领域。
同时,我们还可以进一步拓展倾斜摄影的应用,例如结合虚拟现实技术,实现可交互的三维漫游。
六、倾斜摄影的挑战和发展虽然倾斜摄影在三维建模中具有很多优势,但也面临着一些挑战。
首先,采集数据的成本和时间较高,需要专业的设备和人员。
其次,倾斜摄影数据在后期处理中需要大量的计算资源和存储空间。
未来,随着技术的发展,倾斜摄影有望进一步提高效率和精度。
倾斜航测技术解决方案***有限公司**年**月目录1、倾斜摄影基本原理 (1)2、技术依据 (2)3、软硬件配置 (3)3.1 飞机 (3)3.2 相机 (4)3.3 备用设备 (5)4、总体技术方案 (7)4.1 技术流程 (7)4.2 主要工序作业方法 (8)4.2.1 航飞方案设计 (8)4.2.1.1航高设计 (8)4.2.1.2航线设计 (9)4.2.2 像控测量 (9)4.2.2.1像控布设 (9)4.2.2.2像控点联测 (10)4.2.3 航空摄影 (11)4.2.4 空三加密 (12)4.2.5 全自动三维建模 (13)4.2.6 模型修饰 (14)4.2.7 三维测图 (16)4.2.7.1 新建工程 (17)4.2.7.2 数据转换 (17)4.2.7.3 模型加载 (18)4.2.7.4 三维立体测图 (19)5、效率评估 (20)6、质量管理 (21)6.1 质量检查内容 (21)6.1.1航空摄影 (21)6.1.1.1像片重叠度 (21)6.1.1.2像片倾角 (21)6.1.1.3像片旋角 (21)6.1.1.4摄区边界覆盖保证 (21)6.1.1.5航高保持 (22)6.1.1.6漏洞补摄 (22)6.1.1.7飞行记录资料 (22)6.1.1.8影像质量 (22)6.1.2像控测量 (22)6.1.2.1布设方案 (23)6.1.2.2像控选点 (23)6.1.2.3联测结果 (23)6.1.2.3杆高处理 (23)6.1.3空三加密 (23)6.1.4三维实景模型 (23)6.1.4.1空间参考系 (24)6.1.4.2位置精度 (24)6.1.4.3表达精细度 (24)6.1.5三维测图 (24)6.1.5.1数学精度 (24)6.1.5.2数据及结构正确性 (24)6.1.5.3地理精度 (25)6.1.5.4整饰质量 (25)6.2质量保证措施 (25)7、成果提交 (27)1、倾斜摄影基本原理通过传统摄影测量的飞机飞行方式,增加向前后左右四个方向的传感器镜头,同时拍摄一组正摄和四个倾斜等五个不同角度的像片,拍摄像片时,同时记录航高,航速,航向重叠,旁向重叠,坐标等参数,然后对倾斜影像进行分析和整理。
1倾斜摄影建模1.1概述目前来说,倾斜摄影主要应用在于替代传统手工三维建模,倾斜摄影模型有两种成果数据,一种是单体对象化的模型数据,一种是非单体化的模型数据。
单体化的模型主要采用半自动化的生产方式,武汉天际航在这方面做了一些研究。
非单体化模型采用全自动化的生产方式,自动化建模是基于图形运算单元进行快速三维模型的构建,通过摄影测量原理对获得的倾斜影像数据进行几何处理、多视匹配、三角网构建、自动赋予纹理等步骤,最终得到三维模型。
该过程仅依靠简单连续的二维图像,就能还原出最真实的真三维模型,无需依赖激光点云扫描辅助设备,也无需人工干预便可以完成海量三维模型的批量处理。
1.2自动化建模目前市面上比较成熟的全自动三维建模软件有AirBus公司的街景工厂(StreetFactory)和被Bentley收购的Acute3D公司的Smart3DCapture以及DP-Smart软件等。
1.2.1 DP-Smart简介倾斜摄影三维自动建模软件Digital Photo Smart(以下简称DP-Smart)是一套基于从空地多源序列影像,无需人工干预,全自动生成高分辨率真三维模型的自动化建模软件。
软件基于摄影测量、计算机视觉与计算几何算法,支持全自动空三计算、密集点云生成、构建TIN 网、自动纹理映射等步骤,实现真三维模型的快速生成。
运用倾斜摄影技术获取沿线的倾斜影像及正射影像数据,通过合理布设部分野外像控点,然后将影像数据、POS数据、野外像控点数据导入DP-Smart自动建模系统进行批处理。
在计算三维模型数据或3D TIN 纹理方面,DP-Smart自动建模系统并不需要人工干预。
1.2.2 数据检查与预处理1)航空影像数据检查与预处理●影像数据地面分辨率是否达到要求;●通过目视观察,影像质量应确保影像清晰,反差适中,颜色饱和,色彩鲜明,色调一致,有较丰富的层次、能辨别与地面分辨率相适应的细小地物影像,满足外业全要素精确调绘和室内判读的要求;●影像重叠度的检查,确保影像重叠度是否达到要求;●影像数据编号,为了方便于后期数据管理和检查。
1.三维建筑物面编辑1.利用下载器下载指定范围内的建筑物面,shpfile文件2.在超图软件中,加载倾斜摄影模型数据2.1生成配置文件,加载OSGB数据2.2新建文件型数据源,加载建筑物面,并拉伸,形成三维模型3.新建球面场景,加载倾斜摄影模型和建筑物面拉伸面4.建筑物面编辑4.1开启编辑功能4.2 在场景中,选中建筑物面模型,进行模型的长宽、和高低大小编辑,使其与倾斜模型套合5.将建筑物面模型,转二维面,二维面导出为Geojson,便于Cesium加载显示注意:数据转换过程中,查看中午信息是否有乱码2.二维建筑物面以及分户图编辑2.1倾斜模型压平使用supermap idesktop 10i 【supermap-idesktop-10.0.1-40281-win64-bin-zip-chs】桌面,加载OSGB倾斜模型,使用【模型压平】功能,绘制压平区域2.2校正二维建筑物面数据,补齐楼栋号,形成楼栋单体化数据1)在数据源中,导入二维建筑物面数据,在当前球面场景中加载显示,并开启【编辑】功能2)在压平的场景中,选中单个建筑物面,选中的对象显示风格,可以调整。
3)编辑建筑物面,实现与倾斜模型压平后建筑物面套合,适当向外扩充一些。
4)针对缺失的楼栋,可以直接新增加建筑物面,补充空间范围和楼栋属性。
2.3楼栋分户分割基于前面校正后的二维建筑物面,进行面数据分割1)复制二维建筑物面数据,添加到新地图,并开启【编辑】2)在复制后的数据中,增加单元和房号属性字段,用于记录分户信息3)开启矢量数据编辑,打开【对象编辑】工具栏4)倾斜模型生成的Dom,在二维地图中,作为底图。
【注:也可以直接在高分辨率的Dom中,编辑二维建筑物面,并进行户型分割】注意:如果选中要素,显示为外包围盒,则需要修改为5)选中建筑物面,点击【划线分割】功能,在选中的面上,绘制分割线,需要结合该楼栋户型的特点,进行分割。
6)选中分割完成的户型,填写【单元】和【房号】的属性字段对于分割错误的户型,可以合并,重新分割7)验证二维户型面数据,在球面三维中,加载倾斜摄影模型,将二维户型面进行拉伸,叠加显示,查看数据套合情况8)拉伸设置9)设置套合的透明度和填充模式,是白膜更加直观10)查看分户数据,11)调整分户分割线,浏览分户数据是否正确。
倾斜摄影三维建模/无人机航拍影像处理工作站存储最佳配置方案主要内容1.倾斜摄影测量概述2.三维建模(无人机图像后处理)计算特点与硬件配置分析2.1倾斜摄影三维建模过程分解2.2三维建模硬件配置要求与市场工作站对比2.3 与三维建模相关的UltraLAB工作站机型介绍3.倾斜摄影三维建模(后处理)单机、集群、存储推荐配置3.1台式工作站配置推荐3.2分布式工作站与存储配置推荐3.3便携式工作站配置推荐(一)倾斜摄影测量概述倾斜摄影测量介绍倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术,它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限,通过在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像,将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界倾斜摄影测量技术以大范围、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,采用人工建模方式一两年才能完成的一个中小城市建模工作,通过倾斜摄影建模方式只需要三至五个月时间即可完成,大大降低了三维模型数据采集的经济代价和时间代价。
应用领域美国“9·11”恐怖袭击发生后,美国军方启用倾斜摄影测量技术,迅速获取了五角大楼影像,了解现场情况,并制定了最合理的执行方案,随着计算机处理能力大幅提升,倾斜摄影测量加速普及, 在房产、国土、城管、智慧城市、规划、水利、能源开采等行业领域的应用有更大的发展倾斜摄影三维建模(后处理)应用比较早的软件:Bentely Contextcpure(原Smart 3D capture)支持单机和分布式集群处理AirBus Street Factory(街景工厂),支持单户处理模式瑞典Pix4Dmapper 支持单机处理Skyline PhotoMesh 支持单机和集群处理俄罗斯Agisoft PhotoScan 支持单机处理(二) 三维建模计算过程与硬件配置分析2.1 倾斜摄影三维建模过程分解倾斜摄影数据处理量巨大,常规机器处理慢,时间长,性能严重不足,那么怎么配置更上述表格告诉我们:在摄影图像资料处理的工作站硬件配置上,如果:单方面配备高端显卡,机器整体性能不显著(很多人被厂家支持GPU宣传误导)单方面提升CPU核数,但频率很低,机器整体性能不显著(非专业的硬件供货商提供)单方面提升硬盘io,机器整体性能不显著结论:倾斜摄影建模对硬件要求:CPU足够核数和最高频率、硬盘高io、足够性能的单nvidia显卡,因此配置均衡、强大,才是保证机器性能大幅提升的关键那么市场上目前谁家提供符合上述要求的机型,下面是目前三维建模软件的特点,以及目前市场工作站机型状况2.2三维建模硬件配置要求与市场工作站对比上述表格数据表明,UltraLAB在图像处理/三维建模,具有更强大的计算和存储硬件架构2.3 与三维建模相关的UltraLAB工作站机型介绍UltraLAB是西安坤隆计算机科技有限公司推出的定制图形工作站品牌,经过多年发展,该产品拥有傲视群雄的三大领先优势:先进计算硬件架构、完整齐全行业应用定制方案、专业硬件系统优化技术,大幅超越同类的“图形工作站”产品,我们提供基于倾斜摄影三维建模应用推荐产品系列:(1)UltraLAB H480极速工作站介绍配备单颗CPU(至尊处理器或Xeon E5v4)拥有极限自动超频加速能力,比其他品牌机器提供更高频率,满足12核以内最高频率要求,三维建模不二之选,是倾斜摄影高性能计算硬件要求,目前市场上最快工作站,如果说该机型有什么缺陷,就是存储容量不足(2)UltraLAB GX480P/GX610P图灵计算工作站介绍配置1颗intel至尊处理器(GX480P)或2颗Xeon处理器(GX610P),拥有极限自动超频加速和16个并行存储架构,具有三维建模最强大的计算能力和海量高速并行存储能力,是大数据、海量图像资料计算与处理,完美机型,与常规存储服务器相比,最大优势:因此,UltraLAB GX480P/GX610P图灵计算工作站是测绘部门、图像制作部门、大数据分析、的集海量存储和超级计算于一体的完美利器,也可以作为大数据分析、深度学习等应用(3)UltraLAB EX610高性能计算工作站介绍拥有双Xeon超频和双GPU、并行存储的架构,提供比同类产品更均衡的硬件配置提供12核计算以内高频计算架构、最大70TB存储容量的最佳工作站机型,满足一般集存储与高速计算与一体的要求(4)UltraLAB P480全能便携工作站介绍满足移动户外三维建模应用需求,是国内第一款上市的便携工作站(前身XASUN品牌),与市场上仿冒品最大区别,具有更高的核数和频率(自动超频)、双GPU、系统低延迟优化、并行存储的架构,提供12核3.3GHZ/10核3.7Ghz/8核3.7Ghz高频的移动式三维高速建模要求、最大12TB SSD或8TB SATA容量存储单机便携机型(5)UltraLAB P480T全能三屏便携工作站介绍功能描述和上述P480完全一致,提供三屏显示解决方案(三)倾斜摄影三维建模硬件配置推荐UltraLAB工作站、存储硬件配置方案,主要三个方面:1.单机计算工作站配置推荐2.分布式计算的工作站与存储配置推荐3.移动便携式工作站推荐3.1三维建模台式工作站配置推荐定位于:办公环境下,满足常规部门级计算要求,提供强大的高速处理能力相关机型:H480(高速计算),EX610(高速计算+最大70TB单通道存储)最新硬件配置推荐3.2分布式三维建模工作站与存储配置推荐定位与办公环境下,数据计算量巨大的需求,单机计算能力有限,借助多台机器并行建模,大幅缩短处理时间相关机型:计算节点:H480存储节点:GX480P/GX610P (最大140TB,双通道并行存储,双万兆端口)3.3便携式三维建模工作站配置推荐结论倾斜摄影影像精度越来越高、数据量越来越大,三维建模计算时间越来越慢,不合理配置工作站性能表现已无法容忍,一方面软件与时俱进借助最新硬件计算技术,优化算法,大幅提升了性能,另一方面 UltraLAB所推荐配置充分结合软件特点,对每个处理环节(预处理单核计算、三维重建-多核计算、纹理贴图-GPU计算)方面,提供更合理强大硬件配置,量身定制出性能出众的单机计算、分布式计算、高速存储,彻底解决海量影像数据的三维建模时间越短越好要求,一句话总结,完美软件和完美硬件的绝配。