实景三维建模

由于传统的建模方法效率低，劳动强度大、生产成本高等缺点，将逐渐被淘汰。传统低空摄影测量技术，广泛应用在大面积区域调查、安全监测、灾害应急、环境保护等诸多领域。通过无人机搭载传感器，快速、高效、便捷地获取高分辨率影像数据，从而制作DOM( 数字正射影像) 和DEM( 数字高程模型) 。但是由于传感器和数据处理算法等软硬件的限制，并不能快速高效地还原最真实的三维场景。

无人机摄影测量具有灵活快速、高效便捷、成本较低、影像分辨率高等特点大大促进了倾斜摄影测量技术的发展。倾斜摄影测量彻底改变了人工建模的弊端，通过自动化的数据处理手段大大加快了大场景精细三维模型的生成速度。倾斜摄影测量技术也颠覆了传统低空摄影测量只能从垂直角度获取数据的局限，在无人机上同时搭载多个传感器，从多个角度获取影像数据，能够更加真实全面立体反映地表物体的局部细节和整体层次。目前，中维空间通过倾斜摄影测量技术可以获取丰富的纹理信息数据，生成密集三维点云和TIN 格网模型，结合自动化实景建模模型，实现三维场景的快速、高效、低成本的真实还原，为诸多项目提供了建模服务。

关键词：无人机倾斜影像；近景摄影测量；三维建模；三维扫描服务；空地融合；精度评定

1.倾斜摄影测量系统

倾斜摄影是测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，该技术通过从 1 个垂直、4 个倾斜镜头同步采集影像，获取丰富的地面高分辨率影像信息。它不仅能够真实地反映地物情况、高精度获取建筑物纹理信息，还可以通过先进的定位、融合、建模等技术生成真实的三维城市模型。倾斜摄影测量相比于传统航空摄影测量， 它可以通过一次飞行， 同时获取垂直、前后、左右 5 个角度的地面影像信息，同时通过 POS 系统获取与每组曝光影像相对应位置及姿态信息 ， 从而得到用于实景三维建模的影像及姿态位置文件。该方法获得的数据具有高真实性、可量测性、全要素性。但是， 由于建筑物等地面实体的遮挡和摄影角度的不同， 可造成近地面和建筑物侧面数据的丢失、细节显示不清晰。

2.近景摄影测量系统

   可采用高像素单反相机、手机等方式进行地面及墙立面近景拍摄。在地近景拍摄获取影像过程中，最好选择定焦镜头，防止拍摄过程中因抖动而造成的像片质量问题;拍摄中的航向重叠度约75%,旁向重叠度约为65%。对于地面有遮挡的区域，本实验采用低空操作无人机定点拍照的方式获取建筑物更多侧面纹理和地面近距离影像数据。

例如：文保行业对于古建筑细节要求较高，所以可以采用近景摄影测量的方法进行数字化采集。后来成果可应用于亭台楼阁等古老建筑或石窟雕琢的等值线图、立面图、平面图的制作，可用于古迹遗址的发掘和历史文物的复制等。

3.实景三维模型制作的实现

利用倾斜摄影和近景摄影技术进行实景三维联合建模的关键技术主要包括数据源的空中三角测量， 倾斜影像实景三维模型的快速生成， 实景三维模型单体化及三维场景重构。

ConTextCapture 软件实景三维建模中应用较为广泛的软件，它通过加载采集端获取的多视觉影像可以快速生成具有高分辨率的真三维模型， 其优点包括对区域进行整体三维重建， 并且数据处理过程具有全自动化、高效率等特点， 同时还可以采用集群式联机运算， 大大缩短数据处理时间。利用 ConTextCapture 进行实景三维建模， 首先加载 POS 数据和倾斜影像， 经控制点刺点后进行倾斜影像联合平差， 精确计算每一张影像的外方位元素同时生成高密度高精度的三维点云数据，在点云的基础上提取深度图并构建三维 TIN，最后根据三维 TIN 的空间位置， 获取影像进行自动映射纹理 ， 从而快速得到倾斜实景三维模型。

  随着各行业的发展、城市化的进程加快，利用无人机倾斜影像进行三维建模越来越受欢迎。它提高了三维建模的效率，在降低成本的同时提高了建模效果。华创同行近年来参与了多个数字化项目，在针对无人机倾斜影像等三维建模过程中存在的问题均有办法解决。

   我们在低空多旋翼无人机摄影测量、建筑数字化三维扫描、部件级数字化、彩塑、壁画、石窟类文物保护单位数字化、海量数据处理和大数据管理应用软件开发等相关领域拥有丰富的研究和实践经验。以三维数据采集和处理为基础，以软件开发为手段，华创科技一直以科研促应用，以软硬件为工具，为三维扫描、摄影测量、三维打印与专业应用领域的拓展和推广贡献自己的力量。从文化遗产保护、工业应用、建筑设计和改扩建、水电坝勘测，到铁路、树木、地质灾害等方面的三维应用研究，华创科技的科研人员为三维扫描应用的创新而努力，并为全球和中国的用户提供支持和服务。