傾斜攝影作為實景三維技術的關鍵支撐,宛如一把神奇鑰匙,為我們開啟了通往真實世界數字化的大門。那么,究竟什么是傾斜攝影?它又是如何實現的?會帶來怎樣令人驚嘆的效果?接下來,讓我們一同深入探尋。
一、傾斜攝影的定義
傾斜攝影技術,是國際測繪領域近些年來蓬勃發展起來的一項高新技術。與傳統正射影像只能從垂直角度拍攝的局限性不同,傾斜攝影通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器,同時從一個垂直、四個傾斜等五個不同的角度采集影像。這種獨特的拍攝方式,能夠獲取到豐富的建筑物頂面及側視的高分辨率紋理,讓用戶仿佛置身于符合人眼視覺的真實直觀世界。
簡單來說,傳統垂直攝影如同從高空俯瞰世界,只能看到物體的頂部信息,而傾斜攝影則像是給我們的視角裝上了 “萬向節”,可以從多個角度全方位地觀察地物,從而更加真實地反映地物的實際情況,極大地彌補了基于正射影像應用的不足。
二、傾斜攝影的實現過程
(一)數據采集
1.選擇合適的飛行平臺與相機:數據采集通常借助無人機來完成。選擇適合的無人機至關重要,例如固定翼無人機適合大范圍測繪,多旋翼無人機則適用于小區域精細化作業。同時,要配備高分辨率相機和多鏡頭設置,如常見的五鏡頭相機,能一次性獲取正射與傾斜影像,像總像素 1.2 億的傾斜攝影系統便是不錯的選擇。此外,還需配備 RTK 定位模塊,以確保影像地理坐標精度,對于復雜場景(如變電站),激光雷達可輔助細節建模。
2.精心規劃航線:為確保影像的重疊度,航線規劃不容忽視。一般而言,每幅圖像應有 60% 至 80% 的重疊,在高層建筑區域還需分層飛行,層間重疊≥77%。通常采用 “S” 形航線(五鏡頭)或 “井” 字形航線(兩鏡頭),并且測區外要擴 10% 緩沖區,以避免邊緣數據缺失。
3.選擇適宜的飛行條件:良好的天氣和適合的時間段是保證圖像質量的關鍵。要選擇晴朗、無風或微風天氣進行作業,避免雨霧、大風等惡劣天氣對影像質量和飛行安全的影響。
(二)數據處理
1.圖像校正:采集到的數據需進行處理,首先在數據處理軟件中對影像進行校正,去除由于相機畸變造成的誤差。
2.生成點云:利用專業軟件從校正后的圖像中提取特征,生成點云數據。這些點云代表了目標區域的各種地物和環境特征,但此時的點云數據可能會有一些噪聲和多余的點。
3.點云優化:通過去噪算法等方式對點云進行優化,提升最終模型的精度。
(三)三維建模
1.網格重建:根據優化后的點云數據,利用多邊形網格化算法生成初步的三維網格,在此階段要注意網格的精細化,以確保模型的細節。
2.紋理映射:完成網格重建后,將采集的影像貼圖到網格上,生成真實的表現效果。此步驟的關鍵在于如何將影像與三維模型精準匹配。
3.模型渲染:對模型進行渲染,為其添加光源和材質效果,生成高質量的最終產品。這可以在各類 3D 軟件中完成,確保三維模型逼真而細膩。
三、傾斜攝影的效果
(一)真實還原地物
傾斜攝影能夠從多個角度觀察地物,獲取建筑物和地形的側面信息,更好地還原真實世界的三維結構,提供更豐富的視覺感知,讓人們仿佛身臨其境。
(二)單張影像量測
通過配套軟件的應用,可直接基于成果影像進行包括高度、長度、面積、角度、坡度等的量測,擴展了傾斜攝影技術在行業中的應用范圍。
(三)降低建模成本
針對各種三維數字城市應用,利用航空攝影大規模成圖的特點,加上從傾斜影像批量提取及貼紋理的方式,能夠有效降低城市三維建模成本。
(四)數據量小易發布
相較于三維 GIS 技術應用龐大的三維數據,應用傾斜攝影技術獲取的影像的數據量要小得多,其影像的數據格式可采用成熟的技術快速進行網絡發布,實現共享應用。
四、眾趣在傾斜攝影方面的貢獻
眾趣科技作為國內較早投身大場景 VR 三維重建技術的廠商,在實景三維領域成果顯著。其基于 AI 深度學習的三維重建系統,大幅提升建模效率,100 平米實景采集到重建僅需不到 2 小時,還能結合三維結構與高清圖像,1:1 真實還原場景。
無人機傾斜攝影通常需要精細的地面數據才能構建更完整的實景模型,眾趣科技的地面激光掃描采集模式為傾斜攝影提供了絕佳的補充,SPACCOM X3 Pro 激光掃描儀 1 小時可完成 1000㎡現場掃描,生成 VR 沉浸式三維實景空間。
此外,其應用功能豐富,涵蓋熱點標注、空間測量等,借助 AI 增強空間理解,自動標注、生成報告,為實景三維技術在多領域的深度應用提供有力支撐。
綜上所述,實景三維技術憑借其獨特的優勢,在工程測繪、三維建模等領域中占據著舉足輕重的地位,而眾趣科技等企業的積極探索與創新實踐,更為這一技術的廣泛應用和發展注入了強大動力,相信在未來,實景三維技術將持續為我們的生活和眾多行業帶來更多的驚喜與變革。
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