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为什么实景建模后还要修模?
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发布时间:2023-05-11

实景建模是通过无人机搭载高分辨率倾斜相机等设备从不同角度对现场进行航拍数据采集,然后利用全自动三维建模软件ContextCapture 对采集的照片、点云、视频等数据,进行空三解算后快速创建厘米级的实景模型。

由于实景建模是采用倾斜摄影的方式采集数据,因此数据采集的过程中,不可避免的会出现很多影响质量的因素,这些因素会导致最终的模型出现色彩不一致、画面拉花、水面破洞、模型底部有悬浮物、模型结构不完整(路面、墙面等)等问题。

你以为建成的模型效果是这样的:

实际上它是这样的

下面,我们一起来看下影响实景建模效果的因素有哪些,如何修补这些缺陷。


影响实景建模效果的因素

1.数据分辨率

数据分辨率直接影响到模型质量和纹理的清晰度。分辨率越高的数据,模型也就越精致。

2.像片重叠度

在传统摄影测量学中,航向重叠度一般规定为60%,最小不得小于43%,最大不大于74%;旁向重叠度一般规定为30%,最小不得小于14%,最大不大于40%。

在进行二维图像转三维模型的过程中,自动重建算法会将每一张图片的共同点连接在一起,如果重叠度不够,就会导致系统能识别的共同点和细节不足,最后模型呈现出破洞的效果。

3.天气因素

影响实景建模效果的气象因素有:天气状况、云层厚度、地表干湿程度、风力、风向等。

a.雨雪天气:雨雪天气会使地面积水积雪和地表潮湿。积雪会导致地表建筑被覆盖,无法拍摄到地表真实样貌;雨雪融化后的积水,会导致地表纹理单一,出现破洞。

b.雨水天气:雨水天气会导致地面积水,产生破洞。

c.阴霾天气:雾霾天会直接影响模型质量(清晰度)。

d.风向/风速:风向或风速影响无人机的飞行航线和携带镜头的稳定性,直接影响照片成像的清晰度。

水面在建模时会出现空洞(不只是水面 ,也可能是表面细节单一的物体),水面透明和光滑表面材质的建模对象在生产模型时是会产生破洞的


适合倾斜摄影的气象条件:

a.薄云晴天:光亮度和光照度使影像色彩还原度比较好

b.无风:保证成像清晰度

c.地表干燥:可避免地表干湿度随时间变化影响影像质量

d.无积雪:获取真实地表影像

e.无雾霾:保证清晰度的重要条件

不同日期以及天气的不同拍摄的照片导致模型合并的时候出现明显的色差

4.太阳光照

太阳高度角会造成的地面阴影变化和光照度的变化(亮度、色彩、反差),同一区域拍摄日期不同会造成地表影像差异。

拍摄日期太早或太晚时,太阳光会斜射,导致地面阴影较大,出现模型一边光照充足,亮度好,一边缺少光照,模型明显偏暗


具体措施:

a.选择或等待较好的天气,尽量避免阴影的出现

b.尽量缩短同一架次内相邻航线间的飞行间隔(航行不宜过长)

c.尽量缩短同一天内、同一分区内、相邻架次、相邻航线间的飞行间隔(要有连续性)

d.尽量选择相同时间点飞行,以避免太阳角度带来的差异

e.尽量缩短同一人物区的作业周期,合理安排飞行计划


如何修补实景模型缺陷

针对实景模型出现的色彩不一致、画面拉花、水面破洞、模型底部有悬浮物、模型结构不完整(路面、墙面等)等问题,我们可以采用 图像快速建模系统DP-Modeler进行修复。

图像快速建模系统DP-Modeler是天际航自主研发的一款集精细化单体建模及Mesh网格模型修饰于一体的新型软件。可对实景三维模型进行踏平、桥接、补洞、纹理修改等操作,实现模型整体修饰。解决自动化成果几何变形,纹理拉花,模型浮空、部件丢失等问题。

1.大面积水域修复

针对大区域水面缺失、隆起、纹理扭曲等问题,DP-Modeler 实现多瓦片联合处理,无需切换,简单几步就可以实现大面积水面自动修补,且适用于所有水面一键式的水面修饰。

  1. 强大:支持超大范围水面自动修补,且可联合二维矢量数据导入进行多个水面批量修复

  2. 真实:不仅支持离屏渲染贴图,支持自定义公共水面纹理贴图,还支持航空影像贴图。水面与水岸之间进行匀光匀色处理,使纹理过度更加自然真实。

2.道路置平

使用DP-Modeler能快速高效修复路面凹凸不平问题,直接利用原始影像替换,或是采用已有的DOM进行纹理替换,一键修复路面半车等纹理,使整个场景自然。

  1. 自然:纹理修改后进行匀光匀色处理,使替换纹理与原纹理过度自然

  2. 便捷:支持UV框编辑,比如当前区域没有合适的纹理,我们可以将UV框调整至其他合适的区域进行映射,支持纹理进第三方图像编辑工具修改

3.三维纹理优化

在三维模型制作时,由于受到天气的影响、采集环境的限制,原片质量的色彩或多或少都存在一定的色差问题。由于算法问题导致玻璃幕墙,白墙等出现空洞,纹理扭曲,拉花等情况,我们在三维纹理修改做了优化,可利用航空影像,地面近景影像对三维纹理进行复原,解决建筑纹理扭曲问题。

  1. 真实:匀光匀色使替换纹理与原始场景过渡自然。

  2. 高效:无需联动第三方软件编辑,只需简单几步即可完成建筑立面纹理优化。

4.城市部件补充

对细小的零部件,如电力杆塔、路灯、植被等;DP-Modeler内置模型库功能,如:树木、路灯、等各类城市部件,用户可自定义补充更精细的素材,如雕像等模型,对场景细节真实还原,保证数据完整性。同时满足高分辨率模型对低分辨率大场景进行更新的需求。

5.底商招牌、附属结构遮挡

由于拍摄距离较远,建筑物被树木、城市部件、或其他建筑物等遮挡,导致倾斜影像对建筑物的底商还原度较差,为了弥补倾斜摄影的这一缺陷,DP-Modeler创新出空地一体化模式,将空中影像与地面手持、街景等数据联合进行模型修饰,从而保证了地面15米以内模型的精度。

6.女儿墙复原

针对女儿墙破洞、屋檐拉花问题,提供mesh切割,桥接补洞等功能,结合单体化强大编辑功能进行局部修饰。同时还支持透明通道贴图,可以对栏杆进行透明通道贴图制作。

a.去除黏连

b.针对部分墙面进行一键拉直

 c.女儿墙修补

7.桥隧复原

倾斜摄影采用无人机进行影像采集,立交桥、底商、屋檐底部处于飞摄盲区,导致立交桥桥底与路产生粘连。DP-Modeler提供几何修复三维模型编辑功能,去除桥隧粘连。并使用材质库材质,快速复原三维纹理。

8.悬浮物、碎片删除

DP -Mo deler可以自 动 计算出tile内所有漂浮物,根据需要提供一键删除与单个删除等功能。



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