无人机三维实景建模讲座

无人机低空摄影3D实景建模湖北国土资源职业学院测绘学院工程测量名师工作室Content011无人机倾斜摄影022倾斜摄影数据采集系统033数据处理流程044BentleyContextCaptureCenter055Pix4DMapper066AgisoftMetashapeContent011无人机倾斜摄影022倾斜摄影数据采集系统033数据处理流程044BentleyContextCaptureCenter055Pix4DMapper066AgisoftMetashape无人机倾斜摄影倾斜摄影测量倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，根据摄影测量理论和原理对其进行处理，最后得到和现实完全一致的三维模型，从而将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。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。2021/1/14建模对象与分辨率适合建模的对象：建模分辨率：取决于输入数据的分辨率(GSD)Content011无人机倾斜摄影022倾斜摄影数据采集系统033数据处理流程044BentleyContextCaptureCenter055Pix4DMapper066AgisoftMetashape倾斜摄影数据采集系统包括无人机、飞控系统、摄影云台、传感器等。2021/1/17精灵Phantom4Pro大疆行业级机型M600Pro倾斜摄影数据采集系统2021/1/18飞控操控台摄影云台日本佳能EOS倾斜摄影数据采集系统相关重要参数：影像精度、焦距、像素、传感器尺寸、模型精度、地面分辨率、航高、像片内方位元素、外方位元素、影像重叠度、像控点（GCP）、模型相对定向、绝对定向影像精度公式影像精度（米/像素）X焦距（毫米）X图像最大尺寸（毫米）=传感器尺寸（毫米）X拍摄距离（米）模型精度=（2-3）倍的影像精度如SonyDSC-RX1RRM2相机参数：图像尺寸7954*5304pixel，传感器尺寸35.8mm，焦距36mm，设航高为80m，则影像精度为：影像精度=传感器尺寸*航高/（焦距*图像最大尺寸）=35.8*80/（35*7952）=10mm模型精度=3*影像精度=3*10=30mm2021/1/19Content011无人机倾斜摄影022倾斜摄影数据采集系统033数据处理流程044BentleyContextCaptureCenter055Pix4DMapper066AgisoftMetashape软件处理数据的工作流程图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），照片的位置参数（如GPS），照片姿态参数（如INS），控制点等。2021/1/111处理数据软件基于影像自动化进行三维模型构建的并行软件（集群）系统：建模对象：静态物体辅助信息：传感器属性、照片位置姿态参数、控制点等计算过程：空三、重建阶段的参数设置输出结果：带有真实纹理的三维格网模型（实景真三维模型）数据流：连续立体像对密集点云数据三角格网三维模型处理数据软件软件的最大特性在于:(1)基于自动运算，无需人工干预；(2)可以多台计算机集群运算。倾斜摄影数据处理系统主流软件有：美国Bently公司的ContextCaptureCenter（Smart3D-2011年法国，2015收购），Skyline公司的PhotoMesh（1997年创建）;俄罗斯Agisoft公司的Metashape（PhotoScan），瑞士Pix4D公司Pix4Dmapper，德国的Inpho（1997年创立，2007年加盟美国天宝）。2021/1/113Content011无人机倾斜摄影022倾斜摄影数据采集系统033数据处理流程044BentleyContextCaptureCenter055Pix4DMapper066AgisoftMetashapeBentleyContextCaptureCenter基于影像自动化进行三维模型构建的并行软件系统，是目前国际上最先进的建模软件。它采用了主从模式（Master-Worker），可以多台计算机上运行多个ContextCaptureEngine，并将它们关联到同一个作业队列中，能大幅降低处理时间。两大模块：ContextCaptureMaster和ContextCaptureEngineContextCaptureMaster是主要模块，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。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JobQueue。ContextCaptureEngine是工作模块，它在计算机后台运行，无需与用户交互。2021/1/115BentleyContextCaptureCenter2021/1/116ContextCapture软件有几个主要的模块：包括Master、Setting、Engine、Viewer等。Master是一个非常友好的人机交互界面，相当于一个管理者，它创建任务，管理任务，监视任务的进度等；Setting是一个中间媒介，它主要是帮助Engine指向任务的路径；Engine即是引擎端，只负责对所指向的JobQueue中的任务进行处理，可以独立于Master打开或者关闭；Viewer则可预览生成的三维场景和模型。软硬件架构Master-Worker并行计算模式：Master数据I/O处理流程任务创建状态跟踪JobQueue任务存放任务调度Worker任务计算EngineEngineEngine软件名词解释Photogroup（影像组）由一组具有相同内方位元素的影像构成相机属性参数唯一（焦距、传感器尺寸、畸变等）Photo（影像）照片外方位元素（位置+角元素）Component（影像组件）有若干个影像组构成的连续立体像对Block（区块）同一测区的全部影像影像内部坐标系ECEF(EarthCenteredEarthFixed)，标准全球笛卡尔坐标系软件名词解释AT(Aerotriangulation)空三计算PointKeypoint(关键点)、Tiepoint(连接点)、ControlPoint(控制点)Reconstruction（重建）Scene（场景）虚拟的重建对象Tile（瓦片）构成场景的若干个大小相同的数据切块重建坐标系ENU，一般是基于场景中心的地球切平面ContextCaptureMaster界面2021/1/120菜单和工具条项目树列表区项目条目栏区项目进程条ContextCaptureCenter软件操作步骤1新建工程2021/1/121ContextCaptureCenter软件操作步骤2新建空Block,导入照片2021/1/122ContextCaptureCenter软件操作步骤3导入POS数据，没有可跳过2021/1/123ContextCaptureCenter软件操作步骤4点击Survey，添加连接点，可忽略。2021/1/124ContextCaptureCenter软件操作步骤5提交空三，启动ContextCaptureEngine模块2021/1/125ContextCaptureCenter软件操作步骤6加像控点2021/1/126ContextCaptureCenter软件操作步骤7设置坐标系后提交三维建模2021/1/127ContextCaptureCenter成果展示在ContextCaptureViewer中浏览2021/1/128ContextCaptureCenter软件操作我想试试。。。Content011无人机倾斜摄影022倾斜摄影数据采集系统033数据处理流程044BentleyContextCaptureCenter055Pix4DMapper066AgisoftMetashapePix4D软件操作演示2021/1/1311启动程序，点新项目，输入项目称Pix4D软件操作演示2选择下一步，导入照片2021/1/132Pix4D软件操作演示3点下一步，选择输出坐标系（不要更改图像坐标系）2021/1/133Pix4D软件操作演示点击Finish，进入建模流程2021/1/134Pix4D软件操作演示点击处理选项，依次设置相应参数2021/1/135Pix4D软件操作演示点击项目菜单下的GCP/MTP管理，添加连接点，无忽略2021/1/136Pix4D软件操作演示2021/1/137只勾选初始化处理选项，并点击开始。Pix4D软件操作演示再次点击主菜单下的GCP/MTP管理，添加像控点2021/1/138Pix4D软件操作演示在主界面勾选2点云和纹理3DSM和正射影像，点击开始。2021/1/139Content011无人机倾斜摄影022倾斜摄影数据采集系统033数据处理流程044BentleyContextCaptureCenter055Pix4DMapper066AgisoftMetashapeAgisoftMetashape软件操作演示启动程序，添加照片2021/1/141AgisoftMetashape软件操作演示对齐照片2021/1/142操作概览请看实际操作示例