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利用无人机进行三维建模的三种方式

2022-01-25 12:07 性质:转载 作者:成都远石 来源:成都远石
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由于无人机具有独特的高空视角,因此被应用于工程测绘和三维建模等业务中。通过无人机倾斜摄影获取三维影像和正射影像,具有高效率、高精度等优势,其特点主要在...

由于无人机具有独特的高空视角,因此被应用于工程测绘和三维建模等业务中。通过无人机倾斜摄影获取三维影像和正射影像,具有高效率、高精度等优势,其特点主要在于能够更大限度地还原地面上有一定体积的物体。

目前利用无人机进行三维建模主要有三种方式:点云融合、立体环绕和智能摄影。

1、点云融合

对建筑物进行三维建模,可以利用无人机在建筑物的上空拍摄来获取倾斜摄影图片,再利用其他工具合成图片,生成三维模型。但是由于无人机的视角是从上往下的,因此当建筑物较高时,其底部很容易被其他物体遮挡,尤其是在建筑物密集区域,因此扫描的成像精度较差。为了弥补这个缺陷,通常可以结合地面三维激光扫描的方式,使得建筑物的整体外观图像达到较高的精度,这就是点云融合技术。

首先,在进行外业数据采集时,飞机必须要经过目标建筑物的上空,才能获得完整的影像信息。因此在无人机移动端创建多边形任务时,该多边形的区域应该在目标物上空。接下来进行任务设置时,为了保证图片的质量,需要将航向重叠率和旁向重叠率设置在一定范围。航向重叠率的范围一般是60%~80%,而旁向重叠率应该至少设置在70%,在建筑更密集的区域则需要设置更高的旁向重叠率。

此外,无人机搭载的摄像头也多种多样,例如单机摄像头和多机摄像头。如果使用单机摄像头,则需要往返两次飞行;如果使用多机摄像头如5镜头摄像头,则可同时拍摄俯视角度、前视、后视、左视及右视多个画面,则只需在航线上飞行一次。如果要进行小范围的拍摄,可以使用多旋翼无人机,如果需要拍摄大范围的区域,则可以使用续航时间更长、速度更快的固定翼无人机。倾斜摄影所获得的图片经过进一步处理后,可形成密集点云数据。

2、立体环绕

首先,打开无人机移动端,连接多旋翼飞机,在实景地图上找到目标物体的位置点;然后在该目标物底部创建一个多边形,要保证多边形能包住目标物的垂直投影;接下来设定多边形的高度,形成一个立体多边形,再设置航向重叠率和旁向重叠率,这时就可以在界面上预览立体多边形的航线,然后根据需求调整各个参数,开始执行任务。当飞行任务完成后就能获取多方位的摄影图片,再通过三方工具合成三维建模。此方式的优点是步骤简短,操作门槛较低,能够通过拍摄多张图片来快速获取更多细节。

3、智能摄影

在实景地图上找到目标物体的位置点,将无人机手动飞到目标物的上空并点击开始摄影,无人机就会开始环绕目标物体自动进行摄影,环绕路径和云台角度将在地图界面显示,摄影完成后将弹出提示;再将视频文件移动到三维建模工具中,生成立体模型。整个操作步骤十分简单,快捷高效。

综合对比以上三种方式,可以得出,点云融合的方式适用于大规模城市三维建模,并依赖于强大的算法和开发能力。同时,有时还需要结合地面三维激光扫描,因此可能会产生较高的人力和时间成本。

而立体环绕则适用于单个较高物体的建模,只需要创建好航线后,用无人机去执行,在任务完成后将图片进行相关处理,即可生成三维模型。此方案在工程检测中比较常见,例如高塔等。由于其图片的获取角度多样,能够得到更多的细节信息,因此可以多方位地查看某个角度是否发生异常。

相比之下,智能摄影的方式是十分便捷的,既不需要创建航线,也不需要进行复杂的图片处理,而是直接将整个视频移动到三维建模工具中。此方案适用于警用行业的事故现场的还原,可通过无人机快速获取现场的影像,来进行后期的事故原因分析和测量等。

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