Smart3D系列教程1之《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》
Smart3D系列教程1之《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》
Smart3D系列教程1之《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》一、引言倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。
同时有效提升模型的生产效率。
三维建模在测绘行业、城市规划行业、旅游业、甚至电商业等的行业应用越来越广泛，越来越深入。
无人机航拍不再是大众陌生的话题，商场到处可见的DJI商店，各种厂商的无人机也是层出不穷，这将无人机倾斜数据建模推到了一个关键性的阶段。
二、倾斜摄影原理概述倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机）。
同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。
垂直地面角度拍摄获取的是垂直向下的一组影像，称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的四组影像分别指向东南西北，称为斜片。
摄取范围如下图：在建立建筑物表面模型的过程中，下图可以看到，相比垂直影像，倾斜影像有着显著的优点，因为它能提供更好的视角去观察建筑物侧面，这一特点正好满足了建筑物表面纹理生成的需要。
同一区域拍摄的垂直影像可被用来生成三维城市模型或是对生成的三维城市模型的改善。
利用建模软件将照片建模，这里的照片不仅仅是通过无人机航拍的倾斜摄影数据，还可以是单反甚至是手机以一定重叠度环拍而来的，这些照片导入到建模软件中，通过计算机图形计算，结合pos信息空三处理，生成点云，点云构成格网，格网结合照片生成赋有纹理的三维模型。
区域整体三维建模方法生产路线图：到这里，大家大致明白了采集来的照片是如何进过软件处理生成模型的，接下来，大家是不是想说都有哪些软件可以实现三维重建呢？三、主流照片建模软件介绍及比较行业里主流的有Bently公司的ContextCapture（Smart3D），俄罗斯Agisoft公司的PhotoScan，瑞士Pix4D公司Pix4D mapper。
无人机倾斜摄影实景三维建模分析与质量评价
无人机倾斜摄影实景三维建模分析与质量评价近年来，无人机在测绘领域得到广泛应用，其中倾斜摄影技术在实景三维建模方面具备重要作用。
本文将从无人机倾斜摄影技术原理、实景三维建模流程、质量评价指标等方面阐述无人机倾斜摄影实景三维建模分析与质量评价。
一、无人机倾斜摄影技术原理无人机倾斜摄影技术是通过装设在无人机上的倾斜摄影系统（包括相机和惯性测量单元）实现采集地面图像和测量姿态信息，借助后处理软件完成图像配准、立体匹配和三维模型构建等过程的测绘技术。
与传统的正射影像相比，倾斜影像能够记录物体的真实形态和纹理信息，具有更高的空间精度和细节对比度，能够有效提高实景三维建模的精度和真实性。
二、实景三维建模流程无人机倾斜摄影实景三维建模流程主要包括数据采集、图像预处理、影像配准、点云生成、面模型构建和质量评价等步骤。
1. 数据采集无人机倾斜摄影技术要求采集的图像覆盖区域应包含所需建模的目标物体，同时具备一定的重叠度和交叉角度，以保证后续处理的精度和可靠性。
采集时建议在中午至下午时段进行，避免光照过强或过弱的情况。
2. 图像预处理图像预处理主要包括去除畸变、色彩校正和图像裁剪等步骤。
畸变校正是指将因相机或透镜系统导致的图像变形进行去除，以保证图像几何精度。
色彩校正则关注调整图像的亮度、饱和度和对比度等色彩信息，以保证图像的一致性和真实性。
图像裁剪是指对原始图像进行剪裁操作，保留建模目标的有效区域。
3. 影像配准影像配准是指将多幅倾斜摄影图像进行坐标转换和几何变换，将其对应到公共坐标系中，消除相机位姿和地面高程的影响，得到建模所需的轮廓、纹理和高程信息。
影像配准的精度和可靠性是建模精度的关键，涉及到像点匹配、三维坐标转换、高程校正等多个环节。
4. 点云生成点云是指由影像配准后的像素点所构成的三维空间坐标点集合，是实景三维建模过程中的基本数据源。
点云的生成主要依靠三角测量或立体匹配等算法实现，根据像素的亮度和纹理等信息得到对应的三维坐标，建立起点云模型。
无人机倾斜摄影测量原理
无人机倾斜摄影测量原理无人机倾斜摄影测量，听起来是不是有点高大上的感觉？其实呢，这个技术就像是我们日常生活中的小帮手，轻松又实用。
想象一下，你在一个阳光明媚的下午，正悠闲地在公园里遛狗，突然看到一架小小的无人机在空中飞舞。
哎呀，它可不是来玩耍的，而是为了帮我们拍摄那些美丽的风景，或者测量地形，真是神奇得很！无人机倾斜摄影测量就是利用无人机搭载的摄像头，从多个角度拍摄地面目标，最终生成高精度的三维模型。
听上去是不是有点复杂？但简单来说，就是让无人机飞上天，四处转转，拍几张照片，然后这些照片就像拼图一样，组合成一个完整的画面。
就像我们在家里晒太阳，拍几张好看的照片，结果发现自己的脸上总是有一缕阳光，哈哈，这感觉多好啊！无人机倾斜摄影的好处简直数不胜数。
飞得高，看的远。
无人机能够轻松到达一些人类难以到达的地方，比如悬崖边缘或者丛林深处，这样一来，我们就能拍到那些之前从未见过的风景，真是让人感到惊喜。
就好比一位旅行家，带着我们去探索那些隐藏的宝藏，心中充满了期待。
效率高，省时省力。
过去我们可能需要几天的时间去测量一个地区的情况，而现在，无人机只需要几个小时就能完成，简直快得飞起。
这样一来，大家的时间都能得到更好的利用，不用再为繁琐的工作烦恼。
最重要的是这项技术的精确性。
无人机的摄像头可以拍摄到每一个细节，无论是建筑物的边角，还是地形的起伏，都能被一一记录下来。
这个时候，大家可能会问了，难道无人机就能取代人类的工作吗？其实并不是，虽然无人机工作效率高，但它依然需要专业人士来分析数据和做出判断。
就像是一个聪明的小助手，总是需要一个聪明的老板来给它指路。
说到这里，想必大家对无人机倾斜摄影测量的原理已经有了大致的了解。
说真的，这项技术真是让人眼前一亮。
想象一下，我们能够在家里，足不出户，就能欣赏到大自然的美丽，或者及时掌握城市建设的动态。
这种感觉就像是打开了一扇窗户，迎来了新鲜的空气，心情顿时就变得愉悦起来。
有趣的是，无人机的应用还远不止于此。
使用无人机倾斜摄影进行快速实景三维建模研究
使用无人机倾斜摄影进行快速实景三维建模研究无人机倾斜摄影是一种利用无人机航拍技术进行快速实景三维建模的方法。
通过无人机搭载倾斜摄影仪，将倾斜摄影仪设置为倾斜拍摄模式，实现对景物的倾斜角度进行拍摄，并通过图像处理技术将倾斜拍摄的照片进行拼接，从而得到实景三维建模的模型。
无人机倾斜摄影具有以下几个特点：1.快速性：与传统的实景三维建模方法相比，无人机倾斜摄影能够大大缩短建模的时间，提高效率。
借助无人机的灵活性，可以在短时间内完成大范围的航拍任务，获取大量的数据。
而倾斜摄影仪的倾斜拍摄模式可以在较短的时间内获取较高精度的影像数据，从而更快地生成三维建模。
2.精度高：无人机倾斜摄影可以根据需要调整倾斜角度，以获得更好的景物影像。
通过倾斜拍摄模式，可以获取到更多角度的照片，从而有利于生成更精确的三维建模。
此外，借助先进的图像处理技术，可以对倾斜摄影所得的照片进行自动匹配、校正和拼接，进一步提高建模的精度。
3.数据丰富：无人机倾斜摄影可以获取更多高质量的数据，从而为实景三维建模提供更多信息。
除了倾斜拍摄所得的照片外，还可以通过搭载其他传感器（如激光雷达）获取更多数据，如地形高程数据和点云数据，进一步提升三维建模的精度和细节。
无人机倾斜摄影在实景三维建模的应用中具有广泛的应用前景。
例如，对于城市规划和土地利用管理，通过无人机倾斜摄影技术可以快速获取城市的地理信息，并生成高精度的三维建模模型。
这可以为城市规划提供可视化的参考，帮助决策者更好地了解城市的发展情况，并在规划中做出合理的决策。
此外，无人机倾斜摄影还可以应用于文化遗产保护和旅游景区开发等领域。
通过无人机倾斜摄影技术，可以对文化遗产进行全方位、多角度的拍摄，以保护和传承文化遗产。
同时，在旅游景区开发中，通过倾斜摄影的诸多数据，可以为景区规划和设计提供宝贵的参考信息，提高旅游景区的吸引力和游客体验。
总之，无人机倾斜摄影作为一种新兴的实景三维建模技术，具有快速、精度高、数据丰富等优点，其应用前景广阔。
无人机倾斜摄影三维建模技术及认识
无人机倾斜摄影三维建模技术及认识摘要：无人机倾斜摄影三维建模是近年来发展起来的一种“颠覆性的新测绘技术引领产业转型”。
无人机倾斜摄影带来的技术创新和模型创新将引领测绘地理信息产业转型，也是未来广泛应用的测绘和三维建模方法。
由于目前无人机倾斜摄影的3D建模还不为大多数从业者所知和掌握，笔者将在下面详细介绍，希望能为大家更好地理解这项技术提供帮助。
关键词：无人机倾斜摄影；三维建模技术；理解力分析研究施工、地籍测量等工作，主要依靠测量工具，计算不同建筑物和土地的位置、规格、权属界线、场地坐标等内容，为建设项目和土地管理工作提供真实数据。
但传统的工作过于依赖人工测量，虽然在一定程度上保证了数据的准确性，但对于一些复杂的大型建筑，或面对较为危险的土地时，传统的测量技术周期长，效率低，也难以保障员工的人身安全，因此无人机倾斜摄影在三维建模中的应用，可以通过全新的技术改进传统测量工作的缺点。
无人机的工作原理是利用无线电遥控和制动程序来控制无人机的飞行轨迹。
目前，无人机包括固定翼和多旋翼直升机，具有机动性强、测量速度快的特点。
多采用正摄角度采集影像，倾斜摄影技术则是一种打破原有图像采集方式，利用多角度相机，同步采集测量物体各个角度的航摄技术。
该技术通过三维模型真实反馈测量场景，保证测量结果准确性的同时，提升总体工作效率和安全性。
1无人机倾斜摄影基本原理分析无人机系统属于数据采集系统的一种，其实际应用原理为使用无人机（uav）在飞行平台的应用过程中，进行无人机的空中数据采集工作，同时，主要针对不同类型的传感器采用负载方式，通过使用各种传感器，可以实现遥感图像信息的采集。
无人机由无人机机身、数据链路、飞行控制系统和电源组成。
其中，飞行控制系统是无人机使用中不可或缺的重要技术核心，在很大程度上决定了系统的稳定性和可靠性。
此外，对于传统的航空系统来说，无人机航测系统是不可或缺的关键补充，该系统具有许多应用优势，如：在空域相对有限，在实际应用过程中灵活性强、速度快、应用成本低。
Smart3D系列教程1之《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》
Smart3D系列教程1之《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》一、引言倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，以大围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。
同时有效提升模型的生产效率。
三维建模在测绘行业、城市规划行业、旅游业、甚至电商业等的行业应用越来越广泛，越来越深入。
无人机航拍不再是大众陌生的话题，商场到处可见的DJI商店，各种厂商的无人机也是层出不穷，这将无人机倾斜数据建模推到了一个关键性的阶段。
二、倾斜摄影原理概述倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机）。
同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。
垂直地面角度拍摄获取的是垂直向下的一组影像，称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的四组影像分别指向东南西北，称为斜片。
摄取围如下图：在建立建筑物表面模型的过程中，下图可以看到，相比垂直影像，倾斜影像有着显著的优点，因为它能提供更好的视角去观察建筑物侧面，这一特点正好满足了建筑物表面纹理生成的需要。
同一区域拍摄的垂直影像可被用来生成三维城市模型或是对生成的三维城市模型的改善。
利用建模软件将照片建模，这里的照片不仅仅是通过无人机航拍的倾斜摄影数据，还可以是单反甚至是手机以一定重叠度环拍而来的，这些照片导入到建模软件中，通过计算机图形计算，结合pos信息空三处理，生成点云，点云构成格网，格网结合照片生成赋有纹理的三维模型。
区域整体三维建模方法生产路线图：到这里，大家大致明白了采集来的照片是如何进过软件处理生成模型的，接下来，大家是不是想说都有哪些软件可以实现三维重建呢？三、主流照片建模软件介绍及比较行业里主流的有Bently公司的ContextCapture（Smart3D），俄罗斯Agisoft公司的PhotoScan，瑞士Pix4D公司Pix4D mapper。
无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究
无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究无人机倾斜摄影测量影像处理与三维建模的研究摘要：随着无人机技术的迅猛发展，无人机倾斜摄影测量越来越受到关注。
本文通过无人机倾斜摄影测量技术，获取影像数据，并对其进行影像处理和三维建模，以实现高精度的测量与建模。
文章详细介绍了无人机倾斜摄影测量的原理与方法，并结合实例，对其影像处理和三维建模技术进行了深入探讨与分析。
在研究中发现，无人机倾斜摄影测量具有快速、灵活、高效、高精度等特点，可以广泛应用于地质勘探、城市规划、环境监测等领域。
一、引言无人机作为一种便携式、灵活性高的航拍设备，被广泛应用于遥感测绘、勘探和环境监测等领域。
随着无人机技术的不断发展，倾斜摄影测量成为了无人机应用中的一个重要方向。
无人机倾斜摄影测量能够快速高效地获取地面影像信息，并利用影像处理和三维建模技术，实现高精度的测量与建模。
因此，探究无人机倾斜摄影测量的影像处理与三维建模技术，对于提升测绘技术水平具有重要意义。
二、无人机倾斜摄影测量的原理与方法1. 无人机倾斜摄影测量原理无人机倾斜摄影测量通过在无人机上安装倾斜摄影测量设备，利用其倾斜摄影设备的旋转和倾斜功能，完成地面影像的快速获取。
其原理是通过倾斜摄影系统在航线上采集连续影像序列，并记录航行时的姿态参数，再利用影像处理算法，将影像序列纠正为垂直照片，从而实现了极高精度的地面影像数据获取。
2. 无人机倾斜摄影测量的方法无人机倾斜摄影测量的方法包括航飞计划设计、地面控制点布设、摄影任务执行和后期影像处理等几个步骤。
首先，根据测绘要求和航线设计，确定无人机的航飞计划。
然后，在航线上布设一定数量的地面控制点，以保证后续影像处理的精度。
接着，执行无人机倾斜摄影任务，利用倾斜摄影设备完成影像数据的获取。
最后，通过影像处理软件对采集的影像数据进行处理，包括影像纠正、影像融合等操作，以获取高精度的地面影像数据。
三、无人机倾斜摄影测量的影像处理技术1. 影像校正无人机倾斜摄影测量采集的影像数据受到姿态参数的影响，未经处理的影像具有一定的畸变。
简述倾斜摄影测量以及建模的原理及流程
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Smart3D系列教程1之《浅谈无人机倾斜摄影建模的原理与方法》
一、引言
倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，以大范围、高精度、高清晰的方式全面感知复杂场景，通过高效的数据采集设备及专业的数据处理流程生成的数据成果直观反映地物的外观、位置、高度等属性，为真实效果和测绘级精度提供保证。
同时有效提升模型的生产效率。
三维建模在测绘行业、城市规划行业、旅游业、甚至电商业等的行业应用越来越广泛，越来越深入。
无人机航拍不再是大众陌生的话题，商场到处可见的DJI商店，各种厂商的无人机也是层出不穷，这将无人机倾斜数据建模推到了一个关键性的阶段。
二、倾斜摄影原理概述
倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机）。
同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。
垂直地面角度拍摄获取的是垂直向下的一组影像，称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的四组影像分别指向东南西北，称为斜片。
摄取范围如下图：
在建立建筑物表面模型的过程中，下图可以看到，相比垂直影像，倾斜影像有着显著的优点，因为它能提供更好的视角去观察建筑物侧面，这一特点正好满足了建筑物表面纹理生成的需要。
同一区域拍摄的垂直影像可被用来生成三维城市模型或是对生成的三维城市模型的改善。
利用建模软件将照片建模，这里的照片不仅仅是通过无人机航拍的倾斜摄影数据，还可以是单反甚至是手机以一定重叠度环拍而来的，这些照片导入到建模软件中，通过计算机图形计算，结合pos信息空三处理，生成点云，点云构成格网，格网结合照片生成赋有纹理的三维模型。
区域整体三维建模方法生产路线图：
到这里，大家大致明白了采集来的照片是如何进过软件处理生成模型的，接下来，大家是不是想说都有哪些软件可以实现三维重建呢？
三、主流照片建模软件介绍及比较
行业里主流的有Bently公司的ContextCapture（Smart3D），俄罗斯Agisoft公司的PhotoScan，瑞士Pix4D公司Pix4D mapper。
这几个建模软件也是各有优缺点，PhotoScan比较轻量级，但是生成的模型纹理效果不是太理想，Smart3D生成的三维模型效果最为理想，人工修复工作量较低，但是软件比较复杂不易上手且价格较高。
下面就这三种软件做一个对比：
这些软件的拔地而起无疑造福了大量的三维爱好者，使得三维重建的门槛大大降低，人人都可以成为三维模型的作者。
下图是这三个主流重建软件的图标:
四、Smart3D的软件概述
目前市面上最常见的，同时也是最难上手最昂贵的软件——Smart3D，现在也叫ContextCapture，它是一套无需人工干预，通过影像自动生成高分辨率的三维模型的软件解决方案。
我们所接触到的一般都是纯英文版，这对于软件的普及化学习形成了一定的阻碍，但是近期好像要推出中文汉化包了，请大家关注微信号“Wish3D”（文章结尾有二维码），我们会在第一时间发布中文补丁包。
接下来，我将以Smart3D为中心，从系统原理、软件构成、软硬件要求和建模对象等几个方面逐一和大家交流学习。
4.1 Smart3D软件的总体流程
Smart3D需要以一组对静态建模主体从不同的角度拍摄的数码照片作为输入数据源。
这些照片的额外辅助数据需要：传感器属性（焦距、传感器尺寸、主点、镜头失真），照片的未知参数（如GPS），照片姿态参数（如INS），控制点等等。
它无需人工干预，在几分钟或几小时的计算时间内（根据输入的数据大小），能输出高分辨率的带有真实纹理的三角网格模型，这个三角格网模型能够准确精细地复原出建模主体的真实色泽、几何形态及细节构成。
下面给出一个软件处理数据的工作流程图：
4.2 Smart3D软件的系统架构
Smart3D采用了主从模式（Master-Worker）。
两大模块是ContextCapture Master和ContextCapture Engine。
ContextCapture Master是Smart3D的主要模块。
通过图形用户接口，向软件定义输入数据，设置处理过程，提交过程任务，监控这些任务的处理过程与处理结果可视化等。
这里注意到，Master并不会执行处理过程，而是将任务分解为基础作业并提交给Job Queue。
ContextCapture Engine是Smart3D的工作模块。
它在计算机后台运行，无需与用户交互。
当Engine空闲时，一个等待队列中的作业执行，主要取决于它的优先级和任务提交的时间。
一个任务通常由空中三角测量和三维重建组成。
空中三角测量和三维重建采用不同的且计算量大的密集型算法，如关键点的提取，自动连接点匹配，集束调整、密度图像匹配、鲁棒三维重建、无接缝纹理映射、纹理贴图包装、细节层次生成等等。
可以多台计算机上运行多个ContextCapture Engine，并将它们关联到同一个作业队列中，这样就会大幅降低处理时间。
因此有条件的朋友还是选择工作站集群处理比较合适。
很多新手会问：提交空三了怎么不开始或者没反应？会出现下图的情况？
这里注意到，一个任务提交空三处理时，如果此时engine没有打开启动，空三处理将不会开始。
4.3 Smart3D的工具模块
4.3.1 Acute3D Viewer
免费的轻量可视化模块，它可以处理多重精细度模型（LOD）、分页（Paging）和网络流（Streaming），所以，TB级的三维数据能够在本地或离线环境下顺畅地浏览。
Acute3D Viewer支持软件的原生s3c格式来查看浏览模型，它也整合了三维测量工具和瓦片选择工具，测量方面包括三维空间位置、三维距离和高差等信息。
这里的瓦片选择工具对于后期模型的核心区域提取和重建都是十分有实用价值的。
4.3.2 Smart3D Settings
用于管理软件授权许可证和相关其他的软件配置。
4.3.3 Smart3D Composer
是为Acute3D Viewer修改设定各种三维格式化工程文件。
当需要为osgb数据手动生成索引在Acute3D Viewer中查看时，这个工具就可以派上用场了。
4.4 Smart3D推荐硬件配置
软硬件要求方面，操作系统需要Windows XP/Visa/7/8 64位，至少8G内存和拥有1G显存与512个CUDA核心的NVIDIA GeForce显卡。
建议使用GTX系列显卡。
4.5 Smart3D建模对象的适用范围
在实际的建模生产过程中，Smart3D 能够针对近至中距离的景物建模，也可以对自然景观的大场景建模，但最适用于复杂的几何形态及哑光图案表面的物体。
下面简单列出了建模目标体的基本特征：
在三维数据格式方面，Smart3D可以生成很多的格式，比如s3c、osgb、obj、fbx、dae、stl等，一般用的最多的还是osgb、obj和fbx格式的数据，其中obj和fbx可以在多个建模软件里互导。
这些数据格式也可采用成熟的技术快速进行网络发布，比如OSGB格式可以直接在我们Wish3D云平台上传，实现共享应用。
在绝大数的情况下，自动生成的三维模型可以直接使用。
但是对于一些具体的行业应用，可能就需要使用第三方建模软件比如
maya或3dmax等对模型的局部误差进行修饰，再通过retouch操作导入ContextMaster，重新提交新的重建任务。
（关于Retouch的操作，我们后续课程中会详细讲解）
五、结束语
好了，这次对Smart3D的原理架构介绍先讲到这里了。
关于照片采集技巧以及一些Smart3D建模过程中的关键性设置技巧，之后会陆续更新出来。