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贴近摄影测量、空地融合软件大对比及全流程技术方案(测量模型空地航线软件)

神尊大人 2024-10-23 04:02:50 0

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Photoscan是俄罗斯公司AgiSoft开发的一套基于影像自动拼接的软件,该软件拥有强大的融合算法,并且具备一定的无人机航线规划功能,在项目实际生产过程中表现优异,拥有广大用户群体。

(2)航线规划

首先进行的是DP GO摄影测量规划软件的测试,软件是基于点云数据来规划航线。
所以在规划航线前要先对被摄物体区域进行影像采集,再经过后处理,将影像处理为Las格式的点云数据再导入软件进行航线规划。

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(图片来自网络侵删)

通过影像点云数据获得粗略的坐标信息,再到软件内对建筑的每个立面进行航线规划,最后将规划好的航线导出到无人机设备,即可使无人机按照规划好的航线自动进行任务采集工作。

DP GO规划航线示意图

Photoscan规划航线的原理与DP GO类似,也是通过影像获取坐标信息,但不同的是Photoscan是将影像转换为一个粗略的模型,在模型上进行航线规划。

Photoscan航线示意图

(3)规划软件总结

DP GO作为一款专业的无人机航线规划软件,在航线规划方面具有更多的功能,包括立面建筑规划、塔状建筑规划等,规划出来的航线危险程度一般来说也比较低;Photoscan作为一款专业的影像处理软件,在航线规划方面就没有DP GO功能那么丰富了。
规划出来的航线都是通过设定好的参数软件自动计算出来的,但Photoscan规划出来的航线会根据模型表面的凹凸起伏也进行相应的调整,这对于有些复杂形状的建筑而言可以做到更好的效果,(类似于仿地飞行)但相应的风险可能也会更高。

DP GO航线导出的格式基本适用于大疆所有型号的无人机,而Photoscan仅支持能够装载DJI Pilot软件的无人机,比如精灵4RTK带屏幕版就无法适配。

(4)模型成果

将航线导出到无人机设备,使用DJI MAVIC3和精灵4RTK型号无人机共同对兴业楼进行贴近摄影测量数据采集。
采集结束后,分别使用Smart3D、ContextCapture、Reality Capture对影像进行后处理建模,通过最终的模型效果来对比三款软件的性能差异。

-ContextCapture

ContextCapture在空三阶段就处理失败了,影像大面积的丢片,通过手动添加连接点的方式也无济于事。

-Smart3D

Smart3D具有运算能力强大的空三引擎,空三阶段一次性通过,但建模阶段的效果没有ContextCapture优秀(个人认为),所以最后将Smart3D的空三成果导出到了ContextCapture中进行后续的建模任务。

-Reality Capture

Reality Capture是一款优秀的3D模型制作软件,它具备强大的图像拼接能力以及高效的建模效率。
在此次测试中,该软件无论是在空三阶段还是建模阶段都优于Smart3D和ContextCapture。
成果对比如下:

ContextCapture模型成果

Reality Capture模型成果

可以看出,Reality Capture在纹理色彩和模型的表面平整度上要更优于ContextCapture。

ContextCapture模型成果

Reality Capture模型成果

Reality Capture对玻璃物体的建模效果比ContextCapture更为出色,例如上图中的窗户,Reality Capture模型中的窗户比ContextCapture更加平整、真实。

(5)性能概览表

_

服务器数量

效率

效果

ContextCapture

1

建模耗时约6天

Smart3D

1

空三阶段耗时约5.5小时

Reality Capture

1

空三+建模约1天15小时

最优

(6)总结

Smart3D拥有强大的空三运算引擎,其空三能力要强于ContextCapture,但在建模阶段略逊于ContextCapture;Reality Capture无论是在空三还是建模阶段都非常优秀,并且效率要远高于Reality Capture和Smart3D,但Reality Capture也存在一个弊端。
在测试过程中发现,Reality Capture并不能导出倾斜模型的通用格式——OSGB格式,而且软件内不支持模型切块,取而代之的是模型简化。
ContextCapture以及Smart3D均可导出OSGB格式,并且支持通过模型切块的方式对模型大小进行缩减;Reality Capture是通过简化模型的三角面或者纹理细节来缩减成果数据的大小,这会降低最终导出的模型质量。

场景 2-风格化建筑

通过场地一的测试,让我们基本确定了场地2的摄影测量方案。
但我们不仅仅局限于此,技术的精神在于开拓和尝试,所以我们在原有摄影测量方案的基础上新增了一项测试内容——“空地融合。

所谓“空地融合”就是将无人机空中采集的影像与单反相机地面补拍的影像进行融合建模,地面人为地通过单反相机进行照片补拍可以弥补无人机在空中因为地物遮挡而漏拍掉的细节部位,这将进一步提升模型整体质量。

(1)设备清单

硬件:大疆精灵4RTK型号无人机、尼康D600型号单反相机、数据处理服务器若干台。

软件:Smart3D空地融合版、ContextCapture、Reality Capture。

(2)外业采集

使用无人机对测区先后进行大范围航线采集和贴近摄影测量立面采集的同时,安排一名人员用单反相机在地面进行补拍。

(3)数据处理

整理影像数据,使用Smart3D空地融合版进行空三处理,再将空三成果导出到ContextCapture进行建模。
同时,Reality Capture也将处理这一组数据,最后将两款软件的模型成果进行对比。

Smart3D空地融合版是上海瞰景科技有限公司推出的一款空三插件,该插件专门针对空地融合的数据处理,并且只具备空三运算的功能,没有建模能力。
所以,空三处理结束后需要将空三成果导出到其它软件进行建模。

(4)成果对比

ContextCapture模型成果示意图

Reality Capture模型成果示意图

ContextCapture模型成果示意图

Reality Capture模型成果示意图

Reality Capture对立体雕塑模型边缘的塑造比ContextCapture更加圆滑,ContextCapture的模型雕塑出现边缘锯齿化现象。

ContextCapture模型成果示意图

Reality Capture模型成果示意图

ContextCapture模型成果示意图

Reality Capture模型成果示意图

(5)性能概览表

_

服务器数量

效率

ContextCapture

1

一天一夜

Reality Capture

1

4个小时

(6)总结

Reality Capture具有强大的图像拼接能力和高效的重建效率,相较于ContextCapture而言,更适合批量生产倾斜模型。
Reality Capture的弊端在于不能导出OSGB格式的模型数据,但开放的导出接口与UE4虚幻引擎适配。
因此,Reality Capture可作为三维平台模型生产的强大生产力软件。

图文:贺彦武

编辑:邹阳

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初审:张 琳
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