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基于无人机倾斜摄影系统的三维精细模型制作

相关案例 2018-03-22 15:32

  传统的三维建模一般是基于遥感影像、CAD平面图和外业拍摄照片等数据,通过使用3dsMax、AutoCAD、SketchUp等建模软件进行人工建模,纹理与实际纹理偏差较大,模型数据精度较低,需要大量的人工参与,因此精细三维模型的快速制作需求日益迫切。


  本文中,无人机搭载倾斜摄影相机可快速获取大范围、高分辨率的多视影像数据,利用DP-Smart软件快速获得测区三维场景,通过DP-Modeler软件实现单体化精细建模,可实现大范围三维精细模型的快速制作。


  江无人机倾斜摄影系统


  无人机倾斜摄影系统主要包括:iFlyD1四旋翼无人机飞行平台、iCamQ5倾斜摄影相机、后处理软件系统。

无人机倾斜摄影系统

  无人机倾斜摄影系统


  倾斜数据处理软件


  倾斜摄影三维自动建模软件DP-Smart是一套基于从空地多源序列影像,全自动生成高分辨率三维模型的自动化建模软件,支持全自动空三解算、密集点云生成、构建TIN网、自动纹理映射等步骤,实现三维模型的快速生成。


  倾斜摄影三维建模软件DP-Modeler基于倾斜摄影可实现单张影像测量原理,在垂直影像、多视倾斜影像上获取房屋信息并得到精细的单体化模型。

软件建模模块特点

  DP-Modeler软件建模模块特点


  基于无人机倾斜摄影技术的三维重建


  多旋翼无人机和专业倾斜相机相继推出,从测区多视影像获取到基于多视影像的精细三维场景重建都得到了很好的应用,实现了基于无人机倾斜摄影技术的精细三维场景重建。


  技术流程


  精细三维模型数据,是基于无人机倾斜摄影技术,以四旋翼无人机为飞行平台,搭载iCamQ5倾斜摄影相机获取测区高分辨率多视影像,利用公司软件处理体系而获得。其总体技术流程如图所示:

倾斜摄影技术流程图

  倾斜摄影技术流程图


  多视影像数据获取


  四旋翼无人机搭载iCamQ5倾斜摄影相机,在每个相机曝光位置上同时从多个角度采集地面目标影像,获取地面目标高分辨率多视影像数据,一方面可用于航空摄影测量处理,另一方面为后续三维模型制作提供丰富的纹理数据。

倾斜相机多视影像获取

  倾斜相机多视影像获取


  基于DP-Smart软件生成三维场景


  基于DP-Smart软件,对多视影像数据采用区域网平差方法进行空三加密计算,恢复影像在拍摄瞬间的空间位置与姿态;利用多视影像密集匹配技术获取影像的同名点坐标,进而获得对应地物高密度的三维点云;基于点云构建地物TIN模型,通过配准TIN模型的每一个三角面片与对应纹理影像,进行模型自动纹理映射,从而得到三维模型。

基于软件构建三维场景流程图

  基于DP-Smart软件构建三维场景流程图

基于软件生成的建筑物模型侧面

  基于DP-Smart软件生成的建筑物模型侧面


  精细三维场景生成


  基于DP-Modeler软件半自动化方式进行模型的单体化制作,以DP-Smart生成的OSG模型作为参考,在此基础上结合空地的影像来进行建模,实现基于多幅影像的快速、精确三维建模,达到模型与影像完全套合,使模型具有精确的三维坐标信息;实现模型贴图自动从影像中采集,一键完成模型贴图。

单体化模型线框模式

  单体化模型线框模式

单体化模型显示

  单体化模型显示


  实验与分析


  本次实验基于无人机倾斜摄影三维重建流程,对某市区和某园区进行了三维建模。利用航空摄影测量技术,经过自动空三、密集匹配等,生成了该区域的DOM。以采集的多视像片作为纹理材质,获得了测区的三维精细模型。

某市区三维场景重建

  某市区三维场景重建


  iFlyD1四旋翼无人机搭载iCamQ5倾斜摄影相机获取测区地面目标多视影像数据,然后利用DP-Smart软件快速获取测区三维场景数据,再利用DP-Modeler软件建立单体化精细模型,可快速实现三维模型的单体化、精细化制作。相较于传统利用3dsMAX等软件进行人工建模,模型精度更高,工作效率更高。


  结语


  基于无人机倾斜摄影的三维模型制作是近几年的一大热点,呈快速发展之势,但仍面临着巨大挑战。随着新型测绘装备和建模软件的不断改进与完善,用户对于模型精度、建模效率的需求,模型的单体化管理和应用,以及建模流程大众化等要求也越来越高,腾云智航也将致力于此,不断努力改进、完善三维精细模型制作一体化解决方案,为智慧城市建设作出贡献。


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