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1、Smart3D系列教程1之?浅谈无 法?Smart3D系列教程1之?浅谈无人机倾斜摄一、引言倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年开EJ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。无人机航拍不再是群众陌生的话题，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 的阶段
2、。二、倾斜摄影原理概述倾斜摄影技术，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。摄取范围如以下列图：在建立建筑物外表模型的过程中，以下列图可以 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外表纹理生成的需要。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O利用建模软件将照片建模，
3、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：原始影像相机文件口st-1POS文件区域整 体平差-多视角影像熬集匹配匸三维TIN*S助纹理白偉三 维摸型三维场到这里，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、主流照片建模软件介绍及比拟行业里主流的有Bently公司的ContextCapture (Sm
4、art3D)俄罗斯 Agisoft公司的PhotoScan,瑞士 Pix4D公司Pix4D mapper。这几个建模软件也是各有优缺点，PhotoScan 比拟轻量级，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，但是软件比拟复杂不易上手 且价格较高。F面就这三种软件做一个比照:对比顶Smart3DPhot oScanPi)c4D mapper软件体系重轻中输岀格简中类多少少精细程度高中中难易度高低中后财肛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。以下列图是这三个主
5、流重建软件的图标:Agisoft Ph otoSca nProfessionalPix4DrrisppSm.art3).S-mart3D.AcuteSDUltimate . Ultimsts .Viewar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 Contex tCapture, 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，但是近期好似要推出中文汉 化包了，请大家关注微信号“ Wlsh3D文章 结尾有二维码）,我们会在第一时间
6、发布中文补 丁包。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 一和大家交流学习。4.1 Smart3D软件的总体流程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。F面给岀一个软件处理数据
7、的工作流程图:4.2 Smart3D软件的系统架构Smart3D 采用了主从模式Master-Worker。 两大模块是 Contextcapture Master 和ContextCapture Engine。Contextcapture Master 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 为根底作业并提交给Job Queue。Contextcapture Engine 是 Smart3D 的工作模 块。它在计算机后台运行，无
8、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。可以多台计算机上运行多个Contextcapture Engine,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拟适宜。很多新手会问：提交空三了怎么不开始或者没反 响？会出现以下列图的情况？Block - &loc
9、k一 ATphcitn 同A cnntraL poiirt fdj 0 use i t is poLnt is), ego ref crmccd| Fhdle匚 ratTiil pailLLE!IiA p &LHtE31 VIAs&ratrangralal: ion pending- - *丄The 电汕就liAL巾6 jb hiiSTibn Lt led al rvibe- ffc*T-BT&inc Tier e i s b_ocorr celV：.!jf lKslcniKE 1 Ike ji-u-l. Ysva witis l 上1u m encmew 1 al tr 4。tkifr te
10、r r irQ01Jk we.髓吐,sM nw. -ow严om矢 MMFik.t993_曲旺 TiMj叭丄 *斛他国 lO0 X TiUWL-OCQdk*QEJ2_ -CBL西 TiL_-Mi7 DCCjIc. 曲JMIb. tBJ_ - KM 廿 Tlk. D05_ - DO?JiC 应槪创#0631 北 Tlli. -.001_-=003_3 &a.rilc_tMHLrOO jMirM2_rKUdk gg *MU_ R_g.503 CKH.-EB 3 Til=*B EMM.-DO1_13 &XaElECKHOW!jilTOOiilc mMJE L-亠血广应 xl4.4 Smart3D推荐硬
11、件配置软硬件要求方面，操作系统需要Windows XP/Visa/7/8 64位,至少8G内存和拥有1G显存 与512个CUDA核心的NVIDIA GeForce显卡。 建议使用GTX系列显卡。4.5 Smart3D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 案外表的物体。下面简单列出了建模目标体的根 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1围服装，人脸，家具，工艺品雕像 &L 目 1 大范围地形，每筑，自然景 观不适合对象（模型会 存在错误的孔、凹凸 或噪音）纯
12、色的材料墙壁，地板，天花板， 玻璃,金属，水,塑 料斎在三维数据格式方面,Smart3D可以生成很多的格式，比方 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，比方0SGB格式可以直接在我们 Wish3D云平台上传，实现共享应用。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方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。关 于Ret ouch的操作，我们后续课程中会详细讲 解五、结束语好了，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。
