統(tǒng)的三維建模一般是基于遙感影像、CAD平面圖和外業(yè)拍攝照片等數(shù)據(jù)，通過(guò)使用3dsMax、AutoCAD、SketchUp等建模軟件進(jìn)行人工建模，紋理與實(shí)際紋理偏差較大，模型數(shù)據(jù)精度較低，需要大量的人工參與，因此精細(xì)三維模型的快速制作需求日益迫切。
本文中，無(wú)人機(jī)搭載傾斜攝影相機(jī)可快速獲取大范圍、高分辨率的多視影像數(shù)據(jù)，利用DP-Smart軟件快速獲得測(cè)區(qū)三維場(chǎng)景，通過(guò)DP-Modeler軟件實(shí)現(xiàn)單體化精細(xì)建模，可實(shí)現(xiàn)大范圍三維精細(xì)模型的快速制作。
中海達(dá)無(wú)人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)主要包括：iFlyD1四旋翼無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)、iCamQ5傾斜攝影相機(jī)、后處理軟件系統(tǒng)。
無(wú)人機(jī)傾斜攝影系統(tǒng)
iFlyD1四旋翼無(wú)人機(jī)
iCamQ5專業(yè)傾斜相機(jī)
推出了iCamQ5高分辨率、寬區(qū)域覆蓋的專業(yè)傾斜攝影相機(jī)。其性能參數(shù)如下表所示：
iCamQ5傾斜相機(jī)性能參數(shù)列表
傾斜數(shù)據(jù)處理軟件
傾斜攝影三維自動(dòng)建模軟件DP-Smart是一套基于從空地多源序列影像，全自動(dòng)生成高分辨率三維模型的自動(dòng)化建模軟件，支持全自動(dòng)空三解算、密集點(diǎn)云生成、構(gòu)建TIN網(wǎng)、自動(dòng)紋理映射等步驟，實(shí)現(xiàn)三維模型的快速生成。
傾斜攝影三維建模軟件DP-Modeler基于傾斜攝影可實(shí)現(xiàn)單張影像測(cè)量原理，在垂直影像、多視傾斜影像上獲取房屋信息并得到精細(xì)的單體化模型。
DP-Modeler軟件建模模塊特點(diǎn)
基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的三維重建
多旋翼無(wú)人機(jī)和專業(yè)傾斜相機(jī)相繼推出，從測(cè)區(qū)多視影像獲取到基于多視影像的精細(xì)三維場(chǎng)景重建都得到了很好的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的精細(xì)三維場(chǎng)景重建。
技術(shù)流程
精細(xì)三維模型數(shù)據(jù)，是基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，以iFlyD1四旋翼無(wú)人機(jī)為飛行平臺(tái)，搭載iCamQ5傾斜攝影相機(jī)獲取測(cè)區(qū)高分辨率多視影像，利用武漢天際航公司軟件處理體系而獲得。其總體技術(shù)流程如圖所示：
傾斜攝影技術(shù)流程圖
多視影像數(shù)據(jù)獲取
iFlyD1四旋翼無(wú)人機(jī)搭載iCamQ5傾斜攝影相機(jī)，在每個(gè)相機(jī)曝光位置上同時(shí)從多個(gè)角度采集地面目標(biāo)影像，獲取地面目標(biāo)高分辨率多視影像數(shù)據(jù)，一方面可用于航空攝影測(cè)量處理，另一方面為后續(xù)三維模型制作提供豐富的紋理數(shù)據(jù)。
傾斜相機(jī)多視影像獲取
基于DP-Smart軟件生成三維場(chǎng)景
基于DP-Smart軟件，對(duì)多視影像數(shù)據(jù)采用區(qū)域網(wǎng)平差方法進(jìn)行空三加密計(jì)算，恢復(fù)影像在拍攝瞬間的空間位置與姿態(tài)；利用多視影像密集匹配技術(shù)獲取影像的同名點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而獲得對(duì)應(yīng)地物高密度的三維點(diǎn)云；基于點(diǎn)云構(gòu)建地物TIN模型，通過(guò)配準(zhǔn)TIN模型的每一個(gè)三角面片與對(duì)應(yīng)紋理影像，進(jìn)行模型自動(dòng)紋理映射，從而得到三維模型。
基于DP-Smart軟件構(gòu)建三維場(chǎng)景流程圖
基于DP-Smart軟件生成的建筑物模型側(cè)面
精細(xì)三維場(chǎng)景生成
基于DP-Modeler軟件半自動(dòng)化方式進(jìn)行模型的單體化制作，以DP-Smart生成的OSG模型作為參考，在此基礎(chǔ)上結(jié)合空地的影像來(lái)進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)基于多幅影像的快速、精確三維建模，達(dá)到模型與影像完全套合，使模型具有精確的三維坐標(biāo)信息；實(shí)現(xiàn)模型貼圖自動(dòng)從影像中采集，一鍵完成模型貼圖。
單體化模型線框模式
單體化模型顯示
實(shí)驗(yàn)與分析
本次實(shí)驗(yàn)基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影三維重建流程，對(duì)某市區(qū)和某園區(qū)進(jìn)行了三維建模。利用航空攝影測(cè)量技術(shù)，經(jīng)過(guò)自動(dòng)空三、密集匹配等，生成了該區(qū)域的DOM。以采集的多視像片作為紋理材質(zhì)，獲得了測(cè)區(qū)的三維精細(xì)模型。
某市區(qū)三維場(chǎng)景重建
某園區(qū)三維場(chǎng)景重建
iFlyD1四旋翼無(wú)人機(jī)搭載iCamQ5傾斜攝影相機(jī)獲取測(cè)區(qū)地面目標(biāo)多視影像數(shù)據(jù)，然后利用DP-Smart軟件快速獲取測(cè)區(qū)三維場(chǎng)景數(shù)據(jù)，再利用DP-Modeler軟件建立單體化精細(xì)模型，可快速實(shí)現(xiàn)三維模型的單體化、精細(xì)化制作。相較于傳統(tǒng)利用3dsMAX等軟件進(jìn)行人工建模，模型精度更高，工作效率更高。
結(jié)語(yǔ)
基于無(wú)人機(jī)傾斜攝影的三維模型制作是近幾年的一大熱點(diǎn)，呈快速發(fā)展之勢(shì)，但仍面臨著巨大挑戰(zhàn)。隨著新型測(cè)繪裝備和建模軟件的不斷改進(jìn)與完善，用戶對(duì)于模型精度、建模效率的需求，模型的單體化管理和應(yīng)用，以及建模流程大眾化等要求也越來(lái)越高，騰云智航也將致力于此，不斷努力改進(jìn)、完善三維精細(xì)模型制作一體化解決方案，為智慧城市建設(shè)作出貢獻(xiàn)。
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