在采用無(wú)人機(jī)完成采集上百?gòu)埜咔逭掌螅覀內(nèi)绾螌⑦@些照片變?yōu)?D模型并測(cè)量呢？在本文我們將會(huì)結(jié)合例子詳細(xì)介紹建模步驟。

在利用無(wú)人機(jī)完成建筑物或桿塔高清照片采集后，開始基于這些照片進(jìn)行桿塔3D建模。我們采用Pix4D或AgisoftPhotoScan軟件進(jìn)行基站桿塔的3D建模。下面以PhotoScan軟件為例說(shuō)明數(shù)據(jù)處理及建模步驟。

一、PhotoScan軟件介紹

Agisoft PhotoScan是一款基于照片自動(dòng)生成高質(zhì)量三維模型的軟件，無(wú)論是航攝照片還是高分辨率數(shù)碼相機(jī)拍攝的影像都可以處理。

Agisoft PhotoScan允許從一組重疊圖像和相應(yīng)的參考信息生成地理參考密集點(diǎn)云，紋理多邊形模型，數(shù)字高程模型和正交圖像。本文介紹主要基于沒(méi)有地面控制點(diǎn)的圖像處理步驟。

二、處理流程

我們不會(huì)在本文深入研究Agisoft Photoscan中各種復(fù)雜設(shè)置。 相反，我們結(jié)合航拍圖像的設(shè)置概述一個(gè)基本的項(xiàng)目工作流程。

1.航片選取

根據(jù)《低空數(shù)字航空攝影規(guī)范》對(duì)于飛行質(zhì)量和影像質(zhì)量的要求，“像片重疊度應(yīng)滿足以下要求：a.航向重疊度一般應(yīng)為60%~80%，最小不應(yīng)小于53%；b.旁向重疊度一般應(yīng)為15%~60%，最小不應(yīng)小于8%。”。實(shí)際航線規(guī)劃時(shí)，飛行人員應(yīng)盡可能設(shè)置較高像片重疊率，避免出現(xiàn)航攝漏洞，重復(fù)飛行，減少作業(yè)成本。

無(wú)人機(jī)航攝完畢，篩選航片，剔除起飛和降落階段航拍影像，僅保留無(wú)人機(jī)繞塔飛行階段拍攝的照片。

2.Photoscan界面

從照片創(chuàng)建3D模型所需的所有步驟都集中在Photoscan的“工作流程”菜單下，如下圖所示：

主要按照下述幾個(gè)操作步驟：

1）添加照片到項(xiàng)目；

2）對(duì)齊照片；

3）建立密集點(diǎn)云；

4）生成三維網(wǎng)格；

5）生成網(wǎng)格紋理。

3.添加照片

要添加你用于制作3D模型的照片，你可以使用工作流程菜單中的“添加照片…”按鈕打開文件瀏覽器選擇照片，或者只選擇照片然后將他們拖到最左側(cè)的“工作區(qū)”窗格中。添加照片時(shí)，Photoscan將創(chuàng)建“塊”并顯示添加的照片數(shù)量。

4.加載相機(jī)位置

在此步驟中，使用像機(jī)位置來(lái)設(shè)置即將構(gòu)建的模型的坐標(biāo)系。

如果像機(jī)位置未知，則可以跳過(guò)此步驟。然而，在下一步的對(duì)齊照片環(huán)節(jié)將花費(fèi)更多時(shí)間。

在參考窗格中導(dǎo)入相機(jī)位置。

在“導(dǎo)入CSV”對(duì)話框中，根據(jù)文件結(jié)構(gòu)指示分隔符，并選擇要從中開始加載的行。 請(qǐng)注意，＃字符表示在對(duì)行進(jìn)行編號(hào)時(shí)不計(jì)數(shù)的注釋行。 通過(guò)在對(duì)話框的“列”部分中設(shè)置正確的列號(hào)，指示程序在每列中指定了哪個(gè)參數(shù)。 此外，建議在相應(yīng)字段中為用于像機(jī)中心數(shù)據(jù)的值指定有效坐標(biāo)系。在“導(dǎo)入CSV”對(duì)話框的樣本數(shù)據(jù)字段中檢查設(shè)置參數(shù)。

如果照片EXIF元數(shù)據(jù)可用，則“參考”窗格中的“導(dǎo)入EXIF”按鈕也可用于加載像機(jī)位置信息。

然后單擊“參考”窗格中的“設(shè)置”按鈕，并在“參考設(shè)置”對(duì)話框從列表中選擇相應(yīng)的坐標(biāo)系，如果尚未在“導(dǎo)入CSV”對(duì)話框中選擇它。 根據(jù)測(cè)量精度設(shè)置像機(jī)精度，單位為米和度。

5.對(duì)齊照片

對(duì)齊照片功能主要是根據(jù)航片坐標(biāo)、高程信息，相似度自動(dòng)排列照片。

選擇“對(duì)齊照片…”后，在彈出的對(duì)話框設(shè)置照片對(duì)齊參數(shù)。本文例子對(duì)于精度選取“最高”，“Genericpreselection”。在“Advanced”頁(yè)，“Keypoint limit”選取40000，“Tie pointlimit”選取10000。

參數(shù)選取完成后，Photoscan將在所有照片中找到相似點(diǎn)，并在3D空間中重建相機(jī)位置。軟件會(huì)根據(jù)對(duì)齊設(shè)置參數(shù)和照片數(shù)量，先生成一個(gè)“稀疏點(diǎn)云”，其中包含50,000到200,000個(gè)左右的點(diǎn)。

設(shè)置邊界框也是非常關(guān)鍵的步驟，通過(guò)設(shè)置邊界框可以將不關(guān)注的場(chǎng)景部分裁剪掉，避免在這些不感興趣的場(chǎng)景部分上浪費(fèi)計(jì)算時(shí)間?？梢允褂媒缑骓敳康?ldquo;調(diào)整區(qū)域大小”和“旋轉(zhuǎn)區(qū)域”按鈕來(lái)完成。建議通常將“區(qū)域”設(shè)置為包含點(diǎn)云的一部分，該點(diǎn)云包含想要制作模型的對(duì)象或區(qū)域。 這樣處理節(jié)省了處理時(shí)間，并減少了以后可能需要執(zhí)行的手動(dòng)編輯工作量。

如果用于現(xiàn)場(chǎng)快速展示航片效果，可以選擇低精度，實(shí)現(xiàn)照片快速排列。

6.構(gòu)建密集點(diǎn)云

生成點(diǎn)云是Photoscan工作流程中計(jì)算量最大的部分。在“密集點(diǎn)云”對(duì)話框中，需要選擇質(zhì)量和深度過(guò)濾選項(xiàng)。如果用于處理的計(jì)算機(jī)的RAM低于32G，建議不要超過(guò)“中等”質(zhì)量，通常中等質(zhì)量可以滿足大多數(shù)需求，高質(zhì)量和超高質(zhì)量需要花費(fèi)數(shù)倍的時(shí)間。進(jìn)行基站天線測(cè)量建議采用高質(zhì)量，這樣有利于提高后續(xù)點(diǎn)云的測(cè)量速度。

建議：Photoscan在處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)過(guò)程中，將使用幾乎所有計(jì)算機(jī)的RAM，因此通?？梢栽谝归g或工作空閑時(shí)時(shí)處理。

7.構(gòu)建三維網(wǎng)格模型

一旦生成密集點(diǎn)云，就可以構(gòu)建3D表面網(wǎng)格。

參數(shù)設(shè)置確保在對(duì)話框中選中“插值已啟用”選項(xiàng)。根據(jù)密集云的大小，網(wǎng)格可能需要10分鐘到幾個(gè)小時(shí)才能構(gòu)建完成，將依據(jù)照片得到頂點(diǎn)著色的3D模型。

在生成紋理之前，你可以使用選擇工具修剪模型的任何不需要的部分，使用“關(guān)閉孔”填充模型中的任何小間隙，使用“漸變選擇”對(duì)話框移除小塊浮動(dòng)和無(wú)關(guān)的幾何體，并使用“Decimate Mesh”功能將網(wǎng)格縮小到可管理的大小。

8.生成模型紋理

在完成模型優(yōu)化，減小模型尺寸后，就開始準(zhǔn)備生成模型紋理了。紋理是大量減少模型細(xì)節(jié)的重要方法，紋理是基于前面拍攝的照片生成，所以生成的模型將具有陰影。

使用“工作流程”下的“構(gòu)建紋理...”選項(xiàng)對(duì)話框設(shè)置紋理的大小以及要生成的紋理數(shù)量。通常使用2048,4096或8192以及1到10個(gè)紋理，具體取決于項(xiàng)目中的照片數(shù)量。

9.導(dǎo)出模型

生成紋理后，可以選擇將模型導(dǎo)出為OBJ，F(xiàn)BX或其他文件格式。

對(duì)巡檢數(shù)據(jù)分析來(lái)說(shuō)，可以選擇導(dǎo)出為密集點(diǎn)云文件，文件格式通常選擇LAS。