浅谈无人机倾斜摄影建模的原理和方法_2
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浅谈无人机倾斜摄影测量技术及其应用摘要:无人机倾斜摄影测量技术是随着科技的飞速发展而产生的高科技产物,在应用过程中,可以弥补传统的摄影测量技术的漏洞,精减测量步骤,方便测量人员的作业,降低作业难度,并在很大程度上提高测量的精度和准确性,尤其是在进行较小区域的测量时,其技术的先进性更加突出。
因此,加大对无人机倾斜摄影技术的研究意义重大。
关键词:无人机倾斜摄影;测量技术;应用导言:无人机倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项高新技术,倾斜摄影技术三维数据可真实反映地物的外观、位置、高度等属性;借助无人机,可快速采集影像数据,实现全自动化三维建模;倾斜摄影数据是带有空间位置信息的可量测影像数据,能同时输出DSM、DOM、TDOM、DLG等多种成果。
目前,无人机倾斜摄影测量技术已被越来越多的行业认可和应用,但针对无人机倾斜摄影的国家技术标准一直没有明确,这就给无人机倾斜摄影工作带来一定困扰。
1无人机倾斜摄影系统介绍传统航空摄影只能从垂直角度拍摄地物,倾斜摄影则通过在同一平台搭载多台传感器,同时从垂直、侧视等不同的角度采集影像,有效弥补了传统航空摄影的局限。
那么,无人机倾斜摄影系统可以定义为:以无人机为飞行平台,以倾斜摄影相机为任务设备的航空影像获取系统。
1.1飞行平台的性能要求目前,市场上无人机的种类繁多,按照动力系统可以区分为内燃机动力和电池动力;从飞行实现方式上可以区分为固定翼和旋翼(单旋翼、多旋翼)。
由于飞行平台自身的振动问题,在成像质量上电池动力优于内燃机动力;在作业效率和续航时间上,固定翼优于旋翼;在飞行稳定性上,旋翼优于固定翼。
由于无人机用途不同,其性能标准也不一样。
测绘型无人机对飞行标准要求更高,可以在载重、巡航速度、实用升限、续航时间、安全性和抗风等级等方面做出限定。
例如:①无人机最低载重2kg;②多旋翼巡航速度大于6m/s,固定翼无人机巡航速度大于10m/s;③电池动力续航时间大于25min,内燃机动力续航时间大于1h;④抗风性要求不低于4级风速;⑤无人机实用升限能达到1000m以上,海拔高度不低于3000m。
无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用研究随着科技的不断发展和城市建设的不断扩张,城市规划和建设需要大量的地理信息数据支持。
而传统的地理信息数据采集技术通常需要大量的人力、物力和时间,且成本较高。
随着无人机技术的飞速发展,无人机倾斜摄影技术逐渐被应用于城市三维建模中,为城市规划和建设提供了更为高效、精准的地理信息数据支持。
本文将对无人机倾斜摄影在城市三维建模中的应用进行研究和探讨。
一、无人机倾斜摄影技术的原理与特点无人机倾斜摄影是指通过搭载在无人机上的多个相机,同时以不同的倾斜角度拍摄同一目标,然后通过特定的软件对这些图像进行融合、配准、重构,生成具有高精度地理定位信息的三维立体模型的技术。
无人机倾斜摄影技术相较于传统的航空摄影和地面测量技术具有以下几个显著特点:1. 高效快捷:无人机倾斜摄影可以快速获取大面积地理信息数据,大大提高了数据采集的效率。
2. 精度高:通过多个相机的多角度拍摄和精确的软件处理,可以获得高精度的地理信息数据。
3. 适应性强:无人机可以灵活飞行于城市建筑群和山地地形之间,可以获取传统手工测量和大型航摄等技术难以达到的数据。
1. 城市规划与设计无人机倾斜摄影技术可以为城市规划和设计提供高精度、立体化的地理信息数据,为城市规划师和设计师提供详实的地理环境、地形地貌、建筑物分布等信息支持。
通过三维模型,可以对城市空间结构、景观格局进行更为全面的分析和设计。
2. 城市建设与管理在城市建设和管理中,需要对城市的道路、桥梁、隧道、公园、绿化带、市政设施等进行精确测量和建模。
利用无人机倾斜摄影技术可以实现对城市综合信息的全息立体化表达,为城市建设和管理提供基础数据支撑。
3. 灾害监测与应急响应在城市灾害监测和应急响应中,无人机倾斜摄影技术可以迅速获取受灾地区的精准地理信息数据,为救援指挥部提供快速、准确的灾情评估和救援决策支持。
4. 文物保护与文化遗产管理无人机倾斜摄影技术可以对文物保护区、历史文化名城、古建筑群等进行精细的三维建模,为文物保护和文化遗产管理提供详实的地理信息数据支持。
无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用摘要:在城市的规划工作中,城市实景三维建模是重要的组成部分,通过建模能够实现对空间区域的合理分配。
无人机倾斜摄影技术作为一种现代化测绘技术,将其应用在三维建模中具有重要意义。
本文首先探讨了无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中应用的优势,然后对其具体应用进行了分析,最后提出了几点应用保障策略。
通过本次研究以期更好的发挥无人机倾斜摄影技术的价值和作用,提高城市规划发展的质量。
关键词:无人机;倾斜摄影;城市实景;三维建模1无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用优势1.1 灵活性与适用性无人机倾斜摄影技术依托于先进的计算机网络与无人机技术,可以实时拍摄城市实景并将收集到的数据传递给技术人员,随后技术人员可根据这些画面分析相关信息。
无人机重量轻、体积小,易于控制且拍摄到的画面更加清晰,即使面对复杂的地势环境也能积极应对。
1.2 准确性与高效性在城市实景三维建模中,运用无人机倾斜摄影技术更具准确性与高效性,凭借人工力量完成地质环境勘探工作的难度较大,甚至无法保证获取信息的时效性,但借助无人机倾斜摄影技术可以改变当前现状,弥补人工力量的不足,从而保证数据的准确性与高效性。
1.3 数据传输与处理效率高无人机倾斜摄影技术的分辨率大多保持在1cm-5cm范围左右,而且在无人机底座上都搭载了航摄遥感设备,所以在无人机飞行期间可以完成收集数据、传输数据及处理数据工作,正是如此,无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中才有着良好的发展前景。
1.4 无人机技术发展进程快技术水平的提升加快了无人机技术的发展进程,目前无人机技术分为无人机航摄遥感技术、无人机定点曝光摄影技术及无人机导航控制系统三种类型,将以上技术与高精度相机和地理扫描仪搭配使用,即可构成无人机倾斜摄影技术,用以完成城市测绘工作。
2无人机倾斜摄影技术在城市实景三维建模中的应用2.1 无人机倾斜摄影测量与数据处理原理无人机倾斜摄影测量与数据处理原理内容如下:第一,无人机倾斜摄影技术的应用原理。
无人机倾斜摄影测量原理无人机倾斜摄影测量,听起来是不是有点高大上的感觉?其实呢,这个技术就像是我们日常生活中的小帮手,轻松又实用。
想象一下,你在一个阳光明媚的下午,正悠闲地在公园里遛狗,突然看到一架小小的无人机在空中飞舞。
哎呀,它可不是来玩耍的,而是为了帮我们拍摄那些美丽的风景,或者测量地形,真是神奇得很!无人机倾斜摄影测量就是利用无人机搭载的摄像头,从多个角度拍摄地面目标,最终生成高精度的三维模型。
听上去是不是有点复杂?但简单来说,就是让无人机飞上天,四处转转,拍几张照片,然后这些照片就像拼图一样,组合成一个完整的画面。
就像我们在家里晒太阳,拍几张好看的照片,结果发现自己的脸上总是有一缕阳光,哈哈,这感觉多好啊!无人机倾斜摄影的好处简直数不胜数。
飞得高,看的远。
无人机能够轻松到达一些人类难以到达的地方,比如悬崖边缘或者丛林深处,这样一来,我们就能拍到那些之前从未见过的风景,真是让人感到惊喜。
就好比一位旅行家,带着我们去探索那些隐藏的宝藏,心中充满了期待。
效率高,省时省力。
过去我们可能需要几天的时间去测量一个地区的情况,而现在,无人机只需要几个小时就能完成,简直快得飞起。
这样一来,大家的时间都能得到更好的利用,不用再为繁琐的工作烦恼。
最重要的是这项技术的精确性。
无人机的摄像头可以拍摄到每一个细节,无论是建筑物的边角,还是地形的起伏,都能被一一记录下来。
这个时候,大家可能会问了,难道无人机就能取代人类的工作吗?其实并不是,虽然无人机工作效率高,但它依然需要专业人士来分析数据和做出判断。
就像是一个聪明的小助手,总是需要一个聪明的老板来给它指路。
说到这里,想必大家对无人机倾斜摄影测量的原理已经有了大致的了解。
说真的,这项技术真是让人眼前一亮。
想象一下,我们能够在家里,足不出户,就能欣赏到大自然的美丽,或者及时掌握城市建设的动态。
这种感觉就像是打开了一扇窗户,迎来了新鲜的空气,心情顿时就变得愉悦起来。
有趣的是,无人机的应用还远不止于此。
BIM+GIS——无人机倾斜摄影三维建模方法详解转自筑龙网近年来,各地的智慧城市建设正如火如荼地展开,城市三维数字模型逐渐成为构建智慧城市的重要基石,地理信息系统作为城市建设的基础内容,也越来越受到重视。
GIS模型展示及测量应用2017年,湖南建工BIM中心工程师携八旋翼多镜头无人机,赴郴州经开区进行倾斜摄影航测作业,利用航测数据建立三维GIS模型,助力郴州经开区智慧互联平台建设。
新兴的倾斜摄影技术能建立高质量的城市三维GIS模型,结合BIM技术为智慧城市建设提供有力支撑。
基于GIS的实景三维模型可以服务智慧城市建设,同时,在规划、国土、水利、旅游等领域的应用也意义重大,前景广阔。
此次倾斜摄影三维建模包括对项目范围内20余平方公里的航测数据采集和后处理,目前,建模工作已完成,本文将对无人机倾斜航测技术及数据处理进行介绍。
倾斜航测基本原理倾斜摄影是近年来航测领域逐渐发展起来的新技术,相对于传统航测采集的垂直摄影数据,通过新增多个不同角度镜头,获取具有一定倾斜角度的倾斜影像。
应用倾斜摄影技术,可同时获得同一位置多个不同角度的、具有高分辨率的影像,采集丰富的地物侧面纹理及位置信息。
基于详尽的航测数据,进行影像预处理、区域联合平差、多视影响匹配等一系列操作,批量建立高质量、高精度的三维GIS模型。
航测数据采集及处理航测范围确定航线规划软件(地面站)的地图数据来源于Google Earth,规划航线之前,在Google Earth中确定项目航测范围,了解航测地貌,进行合理的飞行架次划分,优化航拍方案,提升作业效率。
航线规划及参数设定倾斜航测的飞行参数包括高度、速度、拍摄间隔、航向间距、旁向间距等,不同的参数设置对航测的精度、效率等产生影响。
航测作业前,综合考虑飞控距离、电池消耗、地形地貌、建筑物分布、测量精度等因素,使用地面站软件进行航线规划和参数设定,飞行高度、地面分辨率及物理像元尺寸满足三角比例关系。
使用无人机倾斜摄影进行快速实景三维建模研究无人机倾斜摄影是一种利用无人机航拍技术进行快速实景三维建模的方法。
通过无人机搭载倾斜摄影仪,将倾斜摄影仪设置为倾斜拍摄模式,实现对景物的倾斜角度进行拍摄,并通过图像处理技术将倾斜拍摄的照片进行拼接,从而得到实景三维建模的模型。
无人机倾斜摄影具有以下几个特点:1.快速性:与传统的实景三维建模方法相比,无人机倾斜摄影能够大大缩短建模的时间,提高效率。
借助无人机的灵活性,可以在短时间内完成大范围的航拍任务,获取大量的数据。
而倾斜摄影仪的倾斜拍摄模式可以在较短的时间内获取较高精度的影像数据,从而更快地生成三维建模。
2.精度高:无人机倾斜摄影可以根据需要调整倾斜角度,以获得更好的景物影像。
通过倾斜拍摄模式,可以获取到更多角度的照片,从而有利于生成更精确的三维建模。
此外,借助先进的图像处理技术,可以对倾斜摄影所得的照片进行自动匹配、校正和拼接,进一步提高建模的精度。
3.数据丰富:无人机倾斜摄影可以获取更多高质量的数据,从而为实景三维建模提供更多信息。
除了倾斜拍摄所得的照片外,还可以通过搭载其他传感器(如激光雷达)获取更多数据,如地形高程数据和点云数据,进一步提升三维建模的精度和细节。
无人机倾斜摄影在实景三维建模的应用中具有广泛的应用前景。
例如,对于城市规划和土地利用管理,通过无人机倾斜摄影技术可以快速获取城市的地理信息,并生成高精度的三维建模模型。
这可以为城市规划提供可视化的参考,帮助决策者更好地了解城市的发展情况,并在规划中做出合理的决策。
此外,无人机倾斜摄影还可以应用于文化遗产保护和旅游景区开发等领域。
通过无人机倾斜摄影技术,可以对文化遗产进行全方位、多角度的拍摄,以保护和传承文化遗产。
同时,在旅游景区开发中,通过倾斜摄影的诸多数据,可以为景区规划和设计提供宝贵的参考信息,提高旅游景区的吸引力和游客体验。
总之,无人机倾斜摄影作为一种新兴的实景三维建模技术,具有快速、精度高、数据丰富等优点,其应用前景广阔。
城市三维模型的构建是建设“数字城市”的基础,是城市复杂信息的空间载体,也是三维空间数据的重要技术手段,其三维数据的获取方式以及模型构建方法直接决定了数字城市建设的进度[1-2]。
倾斜摄影测量技术是摄影测量领域发展的新型技术产物,在飞行器上搭载多台传感器对建筑物进行全方位信息采集,能够完整地反映建筑物的空间信息和纹理信息,快速生成实景三维模型,为摄影测量在城市三维模型的构建提供了新思路[3]。
无人机倾斜摄影测量是使用无人机作为影像传感器的搭载平台,具有便捷、灵活、快速的优点,是较为理想的搭载平台,而无人机结合自身二维、三维一体化优势,通过叠加二维矢量面的方式实现倾斜摄影模型的单体化技术,而将二维矢量面数据与三维场景叠加,可以实现三维模型构建。
1无人机倾斜摄影测量原理倾斜摄影是在相机主光轴与铅垂线具有一定倾斜角的情况下进行影像拍摄,倾斜摄影测量是在同一飞行平台上搭载多台传感器,同时从垂直、4个倾斜等不同角度进行影像采集,在获取建筑物空间地理信息的同时,获取建筑物全方位的纹理信息,可以更为真实、形象地对建筑物进行表现,其打破了传统摄影测量基于正射影像方法只能从垂直方向进行影像采集的局限。
倾斜摄影测量从多个角度对建筑物进行影像采集,获取多张多分辨率、多尺度的影像数据,对区域三维模型构建提供了更为丰富的数据支撑,也方便了空间信息的量测,并且数据获取速度快、处理自动化水平高,有利于数据的及时更新[2]。
无人机倾斜摄影测量技术是基于无人机搭载平台的倾斜摄影技术,该技术要点在于可以利用多视角影像进行联合平差,尤其是对传统摄影测量影像遮挡、数据规避方面的处理更为方便,提高了测量过程中地理要素间的连接效果,从而提高三维建模基础数据的准确性。
而无人机倾斜摄影测量提高了影像信息的密集程度,通过密集匹配可以获得更为广泛的地物属性信息,尤其加强了对地物特征点、线、面属性信息的获取。
无人机倾斜摄影测量系统主要由无人机飞行平台、GNSS 导航和惯性导航系统、数据传输系统、地面监控系统等组成。
基于无人机倾斜摄影测量技术的三维建模及其精度分析基于无人机倾斜摄影测量技术的三维建模及其精度分析摘要:随着无人机技术的快速发展,无人机倾斜摄影测量技术在三维建模领域得到了广泛的应用。
本文主要介绍了基于无人机倾斜摄影测量技术的三维建模方法及其精度分析。
首先,介绍了无人机倾斜摄影测量技术的原理和特点。
然后,详细讨论了三维建模的流程,包括数据采集、数据预处理、相片匹配与点云生成等关键步骤。
接着,通过实验验证了无人机倾斜摄影测量技术在三维建模中的精度,包括平面精度和高程精度的测量。
最后,总结了无人机倾斜摄影测量技术在三维建模中的优势和不足,并对其未来的发展进行了展望。
关键词:无人机,倾斜摄影测量,三维建模,精度分析 1. 引言三维建模是地理信息系统和计算机视觉领域的研究重点,广泛应用于城市规划、环境监测、遥感地图、虚拟现实等方面。
传统的三维建模方法主要通过航空摄影或激光雷达等方式获取地面数据,然后进行处理和分析。
然而,这些方法通常需要昂贵的设备和大量的人力,难以满足实时性要求。
随着无人机技术的发展,无人机倾斜摄影测量技术逐渐成为一种新的三维建模方法。
2. 无人机倾斜摄影测量技术无人机倾斜摄影测量技术是指利用配置在无人机上的相机,通过自动飞行和控制相机拍摄倾斜视角的照片,再通过计算机处理这些照片以获取地面上物体的三维坐标信息的技术。
这种技术具有成本低、操作简便、实时性强等特点。
此外,无人机倾斜摄影测量技术还具有对复杂地形的适应性强以及可以快速获取大范围地面信息等优势。
3. 三维建模方法基于无人机倾斜摄影测量技术的三维建模方法主要包括数据采集、数据预处理、相片匹配与点云生成等关键步骤。
首先,无人机在规定的飞行高度和路径上进行数据采集,获取倾斜摄影图像。
然后,对采集到的图像进行数据预处理,包括去除噪声、校正畸变等。
接着,利用图像处理算法进行相片匹配,确定物体在图像上的位置。
最后,通过点云生成算法,将匹配的点与坐标相结合,生成三维模型。
浅谈无人机倾斜摄影测量技术摘要:随着我国经济的不断发展,矿山工程的开采工作也受到了极大的重视。
众所周知,矿山工程是我国经济发展必不可少的支撑,采矿过程的顺利程度关系到整个工程的经济效益。
因此,在开采过程中,必须加强环境监测,结合现代科学技术,努力实现准确的地质定位、高度信息采集、综合开采。
关键词:无人机倾斜摄影;测量技术;我的监控引言矿产资源作为生产活动的重要投入要素,在我国现代化和工业化进程中具有十分重要的战略作用。
但长期以来,在矿产资源的开发利用过程中存在着安全、管理、环境、技术等诸多问题。
由于采矿技术的落后和环境保护规划的缺失,矿产资源的开发必然会给环境带来一定的破坏,如开发间接造成的泥石流、固废堆等。
1无人机倾斜摄影技术无人机倾斜摄影测量技术主要用于某些特定时刻,需要对特定区域的表面物体进行详细观察。
通常,由于人工难以实现更详细、更全面的地形信息采集,因此需要借助该技术完成地形制图。
过去,无人机被用来拍摄相关区域的二维图像。
所获得的信息虽然能达到一定的客观观察功能,但远未达到更及时、全面、详细、准确的水平。
随着科技的发展,无人机倾斜摄影测量技术可以有效地弥补这一缺陷。
该技术可以通过倾斜影像实现对地物信息的全面采集,并基于自身构建的三维建模软件建立地物的动态模型,从而真实反映地物的实际方位、外观、高度等相关信息数据。
此外,该技术还可以实现相关地物信息图像的有机融合,从而获得更全面准确的真实测量数据,并及时准确地反馈给后台操作人员。
由于无人机倾斜摄影测量技术本身的便捷性特点,可以广泛应用于测绘支撑工作,使测绘工作更加便捷有效。
2倾斜摄影存在的问题(1)高冗余影像数据。
由于搭载的是 5 镜头,这样获取的数据理论上是垂直摄影的 5 倍,此外,倾斜摄影主要用于制作三维模型。
为了使模型更完整,遮挡区域更少,操作过程中头部和侧面方向的重叠为85%甚至更高,这使得图像具有大量冗余,因此空间三维求解需要更长的时间,并且需要更高的计算机设备。
无人机倾斜摄影三维建模技术研究摘要: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,倾斜摄影三维数据可为智慧城市、规划、测绘、建筑、基础设施建设等多种行业提供测绘数据来源。
由倾斜影像生成三维模型就是倾斜摄影建模。
关键词:无人机;倾斜;摄影;三维建模;技术;分析一、倾斜摄影测量原理倾斜摄影测量是通过在同一飞行平台上搭载多台航摄相机,同时从垂直、前视、左视、右视与后视共5个不同的角度采集影像。
可在飞行的过程中以同频率同时获取多个角度的影像。
其中,垂直摄影影像,可经过传统航空摄影测量技术处理,制作4D产品;前视、左视、右视与后视4个倾斜摄影影像,倾斜角度在15°~45°之间,可用于获取地物侧面丰富的纹理信息。
通过高效自动化的三维建模技术,快速构建具有准确地物地理位置信息的真三维空间场景,直观地掌握目标区域内地形地貌与所有建筑物的细节特征,可为工程建设提供现势、详尽、精确、逼真的空间基础地理信息数据支持和服务。
二、作业流程:本研究利用大疆Matrice600Pro作为飞行平台,挂载五镜头倾斜摄影相机进航拍,利用Smart3D软件进行数据处理。
成果完成后,可利用Smart3D、SuperMap、3dsMax等相关三维网格、数字点云等浏览软件进行浏览、查看、地形地物的量测等工作,可利用AutoCAD、Civil3D等相关软件进行测量专业的扩展应用。
具体工作流程如图一所示。
三、航测准备:空域申请主要包括两方面工作:1、航摄计划制定。
根据测区范围,编制航测范围缩略图,并制定出完成该航测计划所需要的时间计划。
2、航摄空域申请。
由航测项目所在的地方政府出具《航空摄影空域申请报告》,应获得战区及下属空军司令部的批准。
航测技术设计主要确定任务来源、测区概况、主要技术依据、技术设计、实施方案、质量控制与保障、成果提交等内容。
航测设备的检定应由具有相应资历的法定检验单位进行,并出具相应的检定报告。
无人机倾斜摄影建模和应用发表时间:2019-12-18T14:32:07.703Z 来源:《基层建设》2019年第26期作者:孙运子[导读] 摘要:由于我国经济和科技能力的提升,使得地形测绘工作要采用全新的技术设备,这样就可以进一步提升测绘的准确度。
连云港市勘察测绘院有限公司江苏连云港 222000摘要:由于我国经济和科技能力的提升,使得地形测绘工作要采用全新的技术设备,这样就可以进一步提升测绘的准确度。
而无人机测倾斜摄影测量术操作简单、具有一定的灵活性,更为重要的是能够提高测绘的效率和准确度,因此在进行地形测绘的时候得到了普遍的使用。
关键词:无人机;航空摄影;测量技术;地形测绘倾斜摄影测量技术在这些年得到了非常普遍的使用,而目前已经涉及到了地形测绘领域当中。
和过去所采用的地形测绘技术相比,无人机倾斜摄影测量技术,无论是在效率还是准确度上都得到了明显的提升。
所以一定要得到相关工作者的高度重视。
一无人机倾斜摄影测量技术(一)倾斜摄影测量原理倾斜摄影测量技术能够从多个视角去进行观测。
此项技术主要是从多个视角来一同收集影像,以得到地物顶面,这样不但可以完整的展现出地物状况,获取准确的纹理信息,同时还能够利用精准的定位、完善的建模技术来制作出三维地面模型,从而为实现收集大比例尺数字地面信息奠定了良好的基础。
(二)无人机倾斜摄影测量作业流程过去对大比例尺地形图测绘主要分成“三内二外”,也就是对内收集数据、制作草图;对外对矢量化地理进行分类;外企调绘、类别信息;内页编辑、分幅,立体测图等。
而在测量工艺方面和过去所采用的测量方式没有太大的区别,不过操作方式要更加的简单。
在还没有进行外业作业的时候,要采集到大量的测区资料,其中主要有控制点成果、坐标系统等。
然后根据任务的实际要求来采取初步设计,然后提交到管理部门进行审阅,而且还要创建无人机航飞计划,并确立无人机所使用的传感器的种类、地面分辨率等。
在达到外业影像采集的能力后,要根据航测设计技术,来对像控点坐标和倾斜影像数据进行广泛的收集。
倾斜摄影测量的三维建模技术及运用分析倾斜摄影测量是一种利用倾斜摄影技术获取大范围三维建筑物或地形的高分辨率影像的方法。
倾斜摄影测量技术已广泛应用于城市建设、遗址保护、地质灾害监测等领域。
本文将探讨倾斜摄影测量的三维建模技术及其在实际应用中的分析。
1. 摄影测量原理倾斜摄影测量是通过将相机设备倾斜安装在航拍飞机或者无人机上,利用航空相机和地面控制点实现高精度三维建模。
在航摄过程中,相机以一定的倾斜角度进行拍摄,同时可通过GPS/惯性导航系统(IMU)获得相机拍摄时的姿态信息。
2. 影像处理流程倾斜摄影测量需要经过图像采集、图像初始处理、外方位元素计算、三维坐标点计算、镶嵌图像处理等一系列复杂流程。
这些流程包括了对影像数据的预处理、畸变校正、立体模型恢复、三维点云数据建模等,需要借助专业的软件工具和算法进行配合。
3. 三维建模技术在倾斜摄影测量中,通常采用典型的三维建模技术,如结合点云数据生成三维建模、利用多视角影像进行三维重建、基于同名点匹配实现三维模型构建等。
这些技术可以根据不同的应用需求选择合适的方法进行处理。
二、倾斜摄影测量的应用分析1. 城市规划与管理倾斜摄影测量技术可以提供高分辨率的城市立体影像,为城市规划和管理提供了重要的数据支持。
倾斜摄影测量可以快速获取城市建筑物、道路、绿化等信息,为城市规划、景区规划、工程测绘等提供精确的数据基础。
2. 遗址保护与文物保护利用倾斜摄影测量技术可以获取遗址和文物的三维建模信息,利用高分辨率的影像数据,可以对文物进行全方位的记录和保护。
对于一些濒临破坏的遗址和文物,可以利用倾斜摄影测量技术进行快速的数字化保护。
3. 地质灾害监测与风险评估倾斜摄影测量的三维建模技术可以实现对地质灾害隐患区的精确监测和评估。
通过对地质灾害隐患区进行高精度的三维模型重建,可以提前预警和评估地质灾害的风险,有助于地质灾害的监测与防范工作。
4. 地质资源勘查与矿区管理倾斜摄影测量可以提供高分辨率的地形和地貌信息,有利于地质资源的勘查和矿区管理。
无人机倾斜摄影测量技术分析及应用探讨与传统的测量技术相比,无人机倾斜摄影测量技术具有非常显著的优势,其不仅影像的清晰度高,而且所出的模型也更精细和真实,因此能够更好的满足工程项目对建筑模型的需要。
在三维模型构建完成以后,技术人员还可以将其与地下管线工程进行有效的结合,通过GIS、可视化以及三维仿真技术来对已建设完成的地下空间进行查询和展示,由此来为工程建设提供更加精确的数据资料。
标签:无人机倾斜摄影测量技术;应用1 无人机倾斜摄影的相关概述1.1 倾斜摄影原理无人机摄影技术的原理就是在无人机飞行平台上,通过多个数码相机,以垂直或者倾斜等多种角度来对地物进行拍摄。
而在拍摄过程中,比较常用的五镜头倾斜摄影系统充分结合了无人机平台的GPS / IMU 系统,由此来获得POS 数据以及相关图像控制点的数据,然后再通过相应软件来对数字表明模型和数字正摄影图像和3D 模型进行有效的处理。
1.2 无人机航空摄影测量技术的特点分析1.2.1 高效性在以前展开电力工程测量工作的时候,其测量方式较为落后,主要是采用人力测量方式,往往需要消耗很长的时间,这种人工测量的方式也有很大的难度。
通过低空无人机展开测量的时候,不会受到地形的影响,使得整个测量工作的展开变得更加自由,并且可以适应多种复杂的地理条件,同时也在很大程度上缩短了测量的时间,这也是其高效性的主要体现。
1.2.2 机动性、灵活性无人机航空拍摄测量技术具有较高的机动性以及灵活性,其主要体现在无人机低空拍摄的时候,受到外界气候条件的影响很小,并且升空以及下降的时间消耗也相对较短,其次,操作方式十分简单。
而对于传统的卫星遥感测量技术来说,在实际应用的过程中经常会暴露出一些问题,主要体现在以下两个方面:①卫星遥感技术保存数据所需要的时间相对较长,并且其灵活性较差。
②想要获取新的影像资料,往往需要较长的拍摄时间。
相比之下,无人机的拍摄具有较强的灵活性,其整体用时也相对较少,工作人员可以随时投入到工作状态当中,对新的数据进行保存处理,在短时间之内就可以完成对数据的精准分析,然后将数据的分析成果提供给所需要的客户。
基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模研究基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模研究摘要:随着无人机技术的不断发展,无人机倾斜摄影技术具有高效、精确和低成本等优势,被广泛应用于实景三维建模领域。
本文主要探讨了基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模的原理、方法和应用。
通过对实景三维建模相关理论的介绍和倾斜摄影数据的处理流程的分析,对基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模技术进行了深入研究和探讨。
一、引言实景三维建模是将实际场景数字化并建立对应的三维模型的过程。
传统的实景三维建模方法主要依靠人工地面测量和单张航空影像,存在效率低、成本高、准确度不高等问题。
而无人机倾斜摄影技术的出现,为实景三维建模带来了革命性的变革。
二、无人机倾斜摄影技术的原理和方法1. 倾斜摄影技术原理无人机倾斜摄影技术是指通过在无人机上搭载倾斜摄影系统,实现对地面或建筑物的立体成像。
其原理是利用倾斜摄影系统的多摄像头同时拍摄同一地面或建筑物的不同角度影像,通过图像处理算法将不同角度的影像融合,从而得到高分辨率、高精度的三维地图或模型。
2. 倾斜摄影数据处理流程倾斜摄影数据处理流程主要包括:倾斜摄影数据的获取、校正和拼接、点云重建以及模型生成等步骤。
具体步骤如下:(1)倾斜摄影数据的获取:通过无人机搭载的倾斜摄影系统进行多角度的拍摄,获取大量的倾斜影像。
(2)校正和拼接:将不同角度的倾斜影像进行几何校正和特征点匹配,并将它们拼接成一幅整体影像。
(3)点云重建:根据倾斜影像的几何特征和纹理信息,通过三角化算法将像素坐标转换为地面坐标,并生成点云数据。
(4)模型生成:通过点云数据进行数字表面模型或数字高程模型的生成,再进一步生成实景三维模型。
三、基于无人机倾斜摄影数据的实景三维建模应用无人机倾斜摄影技术的广泛应用为实景三维建模提供了新的解决方案,具有很大的应用潜力。
以下是其主要应用领域的介绍:1. 地质勘探与矿产资源管理:利用无人机倾斜摄影数据进行地质勘探,可以精确获取地质构造、岩层分布等信息,为矿产资源的发掘和管理提供依据。
《无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究》篇一一、引言随着无人机技术的飞速发展,其在多个领域的应用日益广泛。
其中,无人机倾斜摄影测量技术以其高效率、高精度的特点,在地理信息获取、城市规划、环境监测等领域发挥着重要作用。
本文将重点研究无人机倾斜摄影测量的影像处理技术及三维建模方法,以期为相关领域的研究与应用提供理论支持。
二、无人机倾斜摄影测量技术概述无人机倾斜摄影测量技术是指利用无人机搭载的相机,从多个角度(包括垂直、倾斜等)对地面进行拍摄,从而获取地面的详细信息。
该技术具有高效率、高精度、大范围覆盖等优点,为三维建模、地理信息获取等提供了重要的数据支持。
三、影像处理技术(一)影像预处理影像预处理是倾斜摄影测量数据处理的重要环节,主要包括影像校正、去噪、色彩校正等。
其中,影像校正旨在消除因无人机飞行姿态、相机镜头畸变等因素引起的影像变形;去噪则是为了消除影像中的随机噪声,提高影像质量;色彩校正则是为了使不同影像之间的色彩保持一致,便于后续处理。
(二)影像配准与拼接影像配准与拼接是倾斜摄影测量数据处理的关键步骤。
通过影像配准,将不同角度、不同时间的影像数据进行匹配,建立影像之间的几何关系;而影像拼接则将配准后的影像数据进行融合,生成一幅包含多个角度信息的全景图。
这一过程需要运用数字图像处理技术和计算机视觉技术,实现高精度的影像配准和拼接。
四、三维建模方法(一)三维点云数据获取通过无人机倾斜摄影测量技术获取的影像数据,可以进一步生成三维点云数据。
这一过程需要运用摄影测量原理,从影像中提取出地物的几何信息,如坐标、高程等,从而构建出地物的三维模型。
(二)三维模型构建与优化在获得三维点云数据后,需要运用计算机图形学和三维建模软件进行模型构建。
首先,通过软件对点云数据进行处理,如去除噪声、填充空洞等;然后,根据点云数据生成地物的表面模型;最后,通过优化算法对模型进行优化,提高模型的精度和细节。
五、研究展望未来,无人机倾斜摄影测量技术将在多个领域得到更广泛的应用。
无人机倾斜摄影实景三维建模分析与质量评价无人机倾斜摄影实景三维建模是一种通过无人机航拍技术获取现场实景数据,并通过倾斜摄影技术对建筑、地形等场景进行高精度、高分辨率的三维建模和测量的技术手段。
这种技术在工程测绘、城市规划、地质勘探、电力巡线等领域具有广泛的应用价值。
而在这一过程中,质量评价是非常重要的环节,通过对建模的质量进行评价分析,可以保证最终生成的模型精度高、还原度好,满足实际应用的需求。
一、无人机倾斜摄影实景三维建模的原理与流程倾斜摄影是一种在飞机或无人机上装备了多个相机,并通过这些相机同步拍摄同一目标的技术,利用空间三角法进行定位、云台校正、多视角立体匹配等操作,最终得到建筑物或地物的三维模型。
其工作流程大致包括影像获取、相对定位、绝对定位、外方位元素标定、像点匹配、点云生成、三维产品生成等几个环节。
倾斜摄影技术的优势在于可以提供具有真实观感的三维模型,同时能够实现大范围、高密度的实景建模,适用于建筑物、山地地貌等不同类型的场景。
二、无人机倾斜摄影实景三维建模的质量评价指标针对无人机倾斜摄影实景三维建模,质量评价主要包括以下几个方面的指标:1. 水平精度:即模型在水平方向上的精度表现,通常用成果与实地控制点之间的水平误差来评价。
2. 垂直精度:即模型在垂直方向上的精度表现,同样用成果与实地控制点之间的垂直误差来评价。
3. 几何精度:包括建模点的密度、拟合度、形状精度等方面,用来评价模型的几何表现。
4. 纹理质量:包括视觉效果、美观度、纹理匹配度等方面,用于评价模型的纹理表现。
三、无人机倾斜摄影实景三维建模的质量评价方法质量评价方法主要包括定性评价和定量评价两种方式。
1. 定性评价:通过人工目视或专业人员审查对建模结果进行质量评价,主要包括外观效果、模型完整度、模型的真实感等方面。
2. 定量评价:通过对成果进行检测分析,使用特定的软件或算法来获取模型的定量质量评价指标。
四、无人机倾斜摄影实景三维建模质量评价的应用质量评价结果将直接影响到工程应用中后续的工程设计、规划、监理、施工等工作。
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。
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:
对比项
Smart3DPhotoScanPix4Dmapper
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。
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
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。
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。
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engine没有打开启动,
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:
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。
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WindowsXP/Visa/7/864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
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)小范围服装,人脸,家具,工艺品,
雕像,玩具,……
大范围地形,建筑,自然景观……
不适合对象(模型会存在错误的孔、凹凸或噪音)纯色的材料墙壁,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
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
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
加QQ群516635556关注更新状态。我将会在下周的同一时间更新
《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》
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