基于Smart3D的倾斜摄影测量技术研究
基于倾斜摄影测量的三维建模关键技术研究与应用
基于倾斜摄影测量的三维建模关键技术研究与应用作者：赵政权罗虹来源：《贵州大学学报（自然科学版）》2020年第04期摘要：为了快速高效地获取高精度的三维模型，本文提出了一种基于倾斜摄影测量的三维建模方法。
经过测量数据预处理，利用Context Capture 进行空三计算、密集影像匹配、纹理映射，实现三维模型的构建，并对三维模型的质量进行检查，同时优化模型，最后采用15个检查点进行精度评价。
结果表明：模型成果可以满足相关的规范要求，该方法可以满足大面积区域的三维模型高效构建的需求。
关键词：倾斜摄影测量;纹理关联;三维建模中图分类号：P23 文献标识码： A随着“数字城市”“智慧城市”的发展，城市建设越来越倾向于精细化、高效化、动态化的方向发展。
如何快速高效地获取高精度真三维模型成为迫切的需求。
按数据的建模方法和采集方式的差异，大致分为：（1）基于矢量数据的手工建模。
如Sketch-UP、3D Max等建模软件进行手工建模，但有明显的周期长、成本高，且对专业建模人员要求技术娴熟等劣势。
（2）基于点云数据的三维建模。
主要通过三维激光扫描仪或通过改进的三维激光扫描车等来获取点云数据。
（3）三维组件式建模。
把建筑物、树木、市政设施等三维组件模型存储在计算机内，根据需要调用，具有节省时间，成本低的优点，但是不能满足精细个性三维的要求。
（4）基于倾斜摄影的三维建模技术。
通过飞行器（一般为无人机）搭载多镜头的相机，獲取丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理，具有获取数据简单、快速、周期短等优势。
近年来，基于倾斜摄影测量进行三维建模有了很快的发展，专家学者做了大量的研究。
如王建强等[1]提出利用多视角影像人工交互半自动生成几何模型，自动映射纹理，建立城市建筑物的三维模型。
黄健等[2]利用Smart 3D Capture软件进行城市三维建模，并对成果质量及精度进行评价。
张平等[3]选用Street Factory作为处理平台，建立资阳城区的街景模型，并对精度进行评价。
基于Smart3D的倾斜摄影测量模拟系统三维建模
基于Smart3D的倾斜摄影测量模拟系统三维建模熊强;王双亭;王晓宇;江振飞;胡倩伟;王春阳【摘要】以河南理工大学倾斜摄影测量模拟系统为实验平台,在室内空中轨道上搭载五镜头倾斜相机,模拟室外倾斜摄影测量获取沙盘模型影像,用Smart3D软件进行空中三角测量和三维建模,用实测检查点分析模型精度.实验结果表明,利用Smart3D对倾斜摄影测量模拟系统中的沙盘模型进行三维建模是可行的,精度可以达到毫米级.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2018(027)007【总页数】5页(P55-59)【关键词】倾斜摄影测量;模拟系统;空中三角测量;三维建模;模型精度【作者】熊强;王双亭;王晓宇;江振飞;胡倩伟;王春阳【作者单位】河南理工大学测绘与国土信息工程学院 ,河南焦作 454001;河南理工大学测绘与国土信息工程学院 ,河南焦作 454001;河南测绘职业学院 ,河南郑州 450000;河南理工大学测绘与国土信息工程学院 ,河南焦作 454001;北京四维远见信息技术有限公司 ,北京 100070;河南理工大学测绘与国土信息工程学院 ,河南焦作 454001【正文语种】中文【中图分类】P23摄影测量是通过非接触成像系统和其他传感器系统采集影像数据，对影像数据进行记录、量测、分析与处理，获取所摄物体的形状、大小、位置及其相互关系的一门科学和技术[1-2]。
摄影测量是现实世界中物体或目标的真实反映，其信息内容丰富、形态逼真，可以从中获得所研究物体大量的属性信息，因此摄影测量可以应用于变形观测、事故调查、各种比例尺地形图的绘制以及建立数字模型等领域[2-4]。
相对于传统的正射影像建模和CAD建模，倾斜摄影通过多角度的测量能够更准确地反映地物及其周围的实际情况[5]，利用一个正摄像机，4个倾斜角为45°的相机来获取数据影像，可以从各个方位去再现地物的真实面貌[6-7]；倾斜摄影测量通过高效的数字影像采集设备和高精度的数据处理方式还可以得到比传统摄影测量更加准确生动的3D模型，因此倾斜摄影系统将具有广阔的应用前景[8-9]。
基于倾斜摄影测量的三维建模技术
三维数字模型作为三维地理信息平台建设的重要基础数 据，其需求随着三维地理信息平台建设的迅速发展而日益増 长，并提出了更高的要求，即更快的三维建模效率、更高的 模型精度以及更具真实感的模型。
31 万～ 60 万◎
RCD30 系 列 航 摄 仪 进 行 拍 摄。 航 摄 成 果 航 向 重 叠 度 为 80%，旁向重叠度为 70%，影像分辨率优于 0.1m。
多视影像空三解算
多视影像空三解算，主要是通过对影像的特征点进行提 取，然后采用多视密集匹配对同名地物点进行自动匹配。多 视影像匹配是数字摄影测量的核心技术之一。基于多视影像 的特点，多视影像匹配相较于传统的单一立体影像匹配有诸 多优点；而且可以利用多视影像中的信息，尽可能的对盲区 的地物特征进行补充。
动态 GNSS 系统
GNSS 系统是一种高精度的定位系统，动态 GNSS 系 统一般由地面与天空两部分构成。天空部分通常会布设多个 GNSS 接收机在飞机上实现联合定位，主要是为了避免单个 GNSS 接收机装置故障或者是卫星信号失锁。并且由于无人 机上布设的 GNSS 接收机在接收卫星信号的同时还需要接 收来自地面接收机的改正数，所以地面上还需要架设一定密 度的基准站。
◎ 31 万～ 60 万
中国科技信息 2019 年第 7 期·CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2019 DOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2019.07.030
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。
基于倾斜摄影测量技术构建三维模型
校 正。预处 理后 的大 数据 基于 Ｓｍａｒｔ ３Ｄ软件 进行空三加密 ，其步骤主要分为将控制 点数据 、 ＰＯＳ数 据 、 影 像 区 块 导 入 ，删 除 ３Ｄ ｖｉｅｗ 中飘 离点，设置影 响特征点选取 的参数 ，进行连接 点 （即特 征点）提取和匹配等 。在连接 点匹配
先 决 条件 ， 缩 短 节 省 建 模 时 间 ，节 约 劳动 力 成 本；直接获取建筑物多面信息，减少航拍 次数 ， 降低 仪器 损 耗 。 ２．２．４具有较大的视场 角
增 添 倾斜 角度 的航 摄相 机 后，可根 据 倾 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ摄 影相机 安放 角度不同，可适 当调节视场角 。
青 区西 北 部 ， 西 部 与 天 津 工 业 大 学 紧 邻 ， 东 部 与 天 津 理 工 大 学 接 壤 ，学 校 占地 面 积 ３５００亩 、 建 筑 面 积 ８４万 平 方 米 。 地 理 坐 标 位 于 东 经 Ｅ１１７。０６’４６”．１１７。０７’３４”， 北 纬 Ｎ３９。０３’１２”一
３．２ 实验
２．２：３成 本 低
在 相 同 的 拍 摄 时 长 中获 取 五 倍 数 据 ，大 量 ３．２．１测 区概 况
１ 引言
数 据 为批 量 进 行 特 征 点 提 取 和 同名 点 匹配 提 供
测 区 定 于 天 津 师 范 大 学 ， 位 于 天 津 市 西
数 字 城 市 的 提 出 ， 将 人 们 对 地 球 的探 索 引向三维 的表达 方法。随着社会对地理信息精 度和可视化要求 的增高，原有基于高程和地物 顶部信息合成三 维模型的手段不能满足更高层 次 的需求 。近年来提出的倾斜摄影测量技术 ， 通 过 多角 度 倾 斜 拍 摄 ，获 得 地 物 侧 面 纹 理 信 息 ，
倾斜摄影测量技术在三维建模中的应用
倾斜摄影测量技术在三维建模中的应用刘本宁;黄兵;张陈锋【摘要】三维建模已经成为测绘数字化过程中不可缺少的重要一环.Smart3D软件在快速低成本实现精细三维模型的构建、大比例尺DOM的制作以及三维模型的可视化展示等方面拥有巨大优势.本文借助倾斜摄影测量技术和Smart3D软件实现精细三维模型的快速构建,规范和分析了数据获取的主要流程和数据处理的关键技术,对比和探讨了利用点云和影像数据建模的精度和优缺点,总结了三维建模过程中相关数据的质量要求和评价标准.最后指出了影像建模仍面临的一些问题,仍需要进一步研究.【期刊名称】《城市勘测》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P37-40)【关键词】Smart3D;三维模型;数据质量【作者】刘本宁;黄兵;张陈锋【作者单位】北京建筑大学测绘与城市空间信息学院,北京 100044;现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室,北京 100044;北京建筑大学测绘与城市空间信息学院,北京 100044;现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室,北京 100044;北京建筑大学测绘与城市空间信息学院,北京 100044;现代城市测绘国家测绘地理信息局重点实验室,北京 100044【正文语种】中文【中图分类】P2341 引言传统的三维建模和低空摄影测量技术已经远远不能满足当下快速精细建模的要求。
传统三维建模主要依靠二维的平面矢量图、正射影像图等数据为底图建立白膜，通过将高程数据和拍摄的纹理数据贴在白膜上来构建。
由于传统的建模方法效率低，劳动强度大、生产成本高等缺点，将逐渐被淘汰。
传统低空摄影测量技术，广泛应用在大面积区域调查、安全监测、灾害应急、环境保护等诸多领域。
通过无人机搭载传感器，快速、高效、便捷地获取高分辨率影像数据，从而制作DOM(数字正射影像)和DEM(数字高程模型)。
但是由于传感器和数据处理算法等软硬件的限制，并不能快速高效地还原最真实的三维场景。
很全面的倾斜摄影Smart3D综合总结篇
很全面的倾斜摄影Smart3D综合总结篇本文从Smart3D设备配置到内业采集处理流程等各个方面进行介绍分析，若有不正之处,还请大家给予指正。
（部分内容源自网络整理而来，如有侵权请及时联系）1数据处理设备工欲善其事必先利其器高的效率当然少不了高的配置推荐配置2内业数据处理1.处理软件介绍近年来，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，利用照片进行三维重建成为一项关键性的技术。
目前市场上很多倾斜建模软件，较主流的软件包括了Smart3d、PIX4D MAPPER、PHOTOSCAN、Photomesh、街景工厂等，其实谈到这几种软件使用上的效果和效率优劣我只能代表自己个人对各个软件的浅显了解，这几款软件我们只是试用了解，不能做到深入的分析。
smart3D与街景工厂等三维建模软件空三及其他区别Smart3d空三的优化模式是基于空间直角坐标系的优化方式，它的优势在于不依赖于POS的优化，纯依赖于控制点的拉动来完成绝对定向；这种优化模式无需椭球投影定义，因此对项目/POS/控制点的椭球投影的一致性无太高的要求，但严格意义上来讲虽然符合数学模型精度。
但局限在于测区覆盖范围很大时，会加大绝对定向的精度控制难度，对于控制的依赖比较高，需要较多/密的控制点才能保证绝对定向精度。
街景工厂的优化模式是基于地心系的空三优化方式，基于地心系的优化模式，是把整个空三模型都放到基于地心的空间坐标系来进行优化，需要有椭球投影定义，依赖初始POS和控制点来完成绝对定向。
当然在地心系中完成优化，需要椭球/投影定义，其中需要项目定义投影与POS保持一致，而项目椭球定义与最终成果也就是控制点保持一致。
可无缝拟合空三像方与物方反算的整个过程，无缝拟合大地椭球面，不存在精度丢失的情况。
它的优势在于A.可以充分使用POS的初始定位精度，在POS符合精度要求的情况下，可以实现基于无控制点或少量控制点完成高精度绝对定向。
基于倾斜摄影测量与BIM技术的三维建模研究
基于倾斜摄影测量与BIM 技术的三维建模研究（1.河南省有色金属地质矿产局第七地质大队，河南郑州450016）摘要：倾斜摄影测量是获取城市三维数据的主要手段，将倾斜摄影测量和BIM 技术进行融合，可以为智慧城市提供更加全面的属性信息。
基于此，通过无人机搭载倾斜相机对泰州市殷家村进行影像采集，通过影像预处理、自动空中三角测量等工作后，构建了殷家村的实景三维模型，并选择一处区域创建BIM 建筑设计模型。
最后在基于以上2种模型的基础上，选择第三方平台SuperMap 对2种模型进行格式融合，满足实际需求。
关键词：倾斜摄影测量；BIM ；三维建模；模型融合中图分类号：P231文献标志码：B文章编号：1672-4623（2022）08-0032-05doi:10.3969/j.issn.1672-4623.2022.08.008Aug.,2022Vol.20,No.8地理空间信息GEOSPATIAL INFORMATION2022年8月第20卷第8期崔琛1Research on 3D Modeling Based on Oblique Photogrammetry and BIM TechnologyCUI Chen 1(1.The Seventh Geological Brigade of Henan Nonferrous Metals Geology and Mineral Resources Bureau,Zhengzhou 450016,China)Abstract:Oblique photogrammetry is the main method to obtain urban 3D data,but the established model only contains the surface information of building and lacks the internal attribute information.The BIM technology just makes up for this defect.It can run through all the information of the whole life cycle of the building.Therefore,the integration of oblique photogrammetry and BIM technology can provide more comprehen-sive attribute information for Smart cities.In this paper,we used a UA V equipped with oblique camera to collect images of Yinjia Village in Tai-zhou City.After image preprocessing and automatic aerial triangulation,we constructed a real 3D model of Yinjia Village,and selected a region to create a BIM architectural design model.Finally,on the basis of the above two models,we selected the third-party platform SuperMap to fuse the two models.Key words:oblique photogrammetry,BIM,3D modeling,model fusion收稿日期：2020-10-10。
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基于Smart3D的倾斜摄影测量技术研究
随着无人机摄影测量技术的迅速发展，基于倾斜摄影测量的三维模型的构建在智能城市和其他领域中发挥着巨大的作用。
倾斜摄影测量由五个摄像机系统拍摄，其可以同时获取特征的多个角度的图像并且在特征的侧面获得精细的纹理信息。
使用摄影测量软件处理所获取的多角度图像最终可以生成具有真实纹理信息的真实3D模型，其广泛用于国民经济的各个领域。
无人机搭载五镜头倾斜相机，采集区域影像，用Smart3D软件进行空中三角测量和三维建模，用实测检查点分析模型精度。
利用Smart3D对倾斜摄影测量影像进行三维建模是可行的，精度非常高。
标签：Smart3D；倾斜摄影测量；无人机；三维建模
无人机倾斜攝影测量技术的优势：
1、无人机的飞行高度是真实的，可以更好地靠近真实物体，从而传递更多小组位置从不同角度捕获和测量数据信息；
2、在几个相邻图像之间重叠概率更高，并且可以更准确地表达地理信息元素；
3、减少人为干扰的可能性能力，自动匹配构造的全过程，完全由计算机控制；
4、现实模式该类型的纹理清晰可见。
以前的摄影只能获得物体顶层的纹理图案。
当然呈现其侧面的纹理，倾斜摄影测量可以反映真实对象的侧面纹理。
5、低成本，无人机倾斜摄影测量技术在信息收集3D模型在生产过程中具有更高的效率，这实质上减少了金钱和人力消费成本。
3D建模是倾斜摄影的首要任务，模型的质量，形状等将会影响后期使用的结果。
通过无人机倾斜摄影测量后，可以获得调查区域的最原始的地理数据信息。
很可能在拍摄过程中受光，风和拍摄角度的干扰，原始数据颜色饱和等稍微有所缺陷。
因此必须将其进行统一的处理，通过各种技术手法技术手法高科技不明顺将其进行还原，并由专人进行检查，从而得到最为真实的、全面的三维立体模型。
现如今三维建模已经是无人机倾斜摄影测量技术的重中之重，模型的质量、造型都会直接影响后期的使用结果。
无人机倾斜摄影测量可以通过影象拍摄获取最原始的地理信息数据，但是在拍摄过程中很可能受到温度、光线、风力等因素的影响，使原始数据的色彩饱和度发生改变，因此需要通过一些建模软件对数据进行处理。
传统的三维建模使用的是3DMax、Auto cad等建模软件，虽然这些建模软件可以对影像数据、CAD平面图、拍摄的图片等进行建模，以此来估算建筑物的大致轮廓和高度等参数，但是这些软件制作的模型数据精度比较低，建
模结果与实际相比有较大误差，而且还要耗费大量的人工，同时这些软件的制作周期长，因此会造成数据的时效性低，无法真正的满足用户的需要。
基于倾斜摄影的3D模型的构造不能准确地评估其准确性。
原因是倾斜摄影构建的三维模型不同于传统的三维模型。
传统的三维模型采用人工构造模式，借助于地形图和其他材料逐层建模。
通过测量其内部参数可以精确地确定精度。
通过对以上软件的缺点分析，目前使用最广的是Smart3D建模软件，基于无人机倾斜摄影测量技术，采用Smart3D软件进行建模可以通过影像处理、联合区域平差、多视影响密集匹配以及纹理映射等关键技术，快速、准确的实现实验地区三维模型的构建。
Smart3D自动化建模原理如图一所示。
Smart3D全称为基于影像自动化进行三维模型构建的并行软件系统。
Smart3D的主要工具模块有Smart3D Capture Viewer（可视化浏览工具）、Smart3D Capture Setting（License设置，任务序列指向设置）、Smart3D Capture SceneComposer（场景文件编辑工具）。
该软件可以对采集的数据进行专业的处理，而且该软件更是可以在无人工干预的情况下利用连续立体像对生成高密度点云，进一步生成三角格网，最后所建立的模型为带有真实纹理的三维格网模型。
三维建模构建流程主要为：1、进行倾斜摄影空中三角测量，将倾斜影像、POS数据、地面控制点测量出来；2、密集匹配高精度点云；3、全自动三维重建；
4、自动纹理映射；
5、得到实景三维模型。
倾斜摄影测量技术可以全面感知各种复杂的场景，并且倾斜摄影测量技术还具有大范围、高精度、高清晰的特点，通过高效的数据采集设备和专业的数据处理流程生成得三维模型可以更加直观的反映建筑物的高度、外观、位置等属性，为后续的使用和测量精度的提高提供了保证。
结束语：Smart3D软件不仅应用于倾斜摄影测量技术，而且还可以快速进行城市三维实景生产。
利用Smart3D技术可以对倾斜摄影测量影像快速实现三维建模，并且精度很高，Smart3D三维建模在未来倾斜摄影测量发展中将占据主导地位。
参考文献：
[1]郑盼. 基于Smart3D软件的无人机倾斜摄影三维建模及精度评价[D].成都理工大学，2018.
[2]熊强，王双亭，王晓宇，江振飞，胡倩伟，王春阳.基于Smart3D的倾斜摄影测量模拟系统三维建模[J].测绘工程，2018，27（07）：55-59.。