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基于ContextCapture实景建模及应用.pdf

  • 上传人:first2
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  • 上传时间:2021-09-08
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    基于 ContextCapture 实景 建模 应用
    资源描述:
    西北水电2 0 1 8 年第3 期 2 7 文章编号:1 0 0 6 - - 2 6 1 0 ( 2 0 1 8 ) 0 3 0 0 2 7 0 5 基于 C o n t e x t C a p t u r e 实景建模及应用 李伟哲 ( 陕西省水利电力勘测设计研究院测绘分院,西安7 1 0 0 0 2 ) 摘要:阐述了外业采用大疆创新公司的四旋翼无人机“悟”h s p L 陀lP m 倾斜摄影采集影像数据,内业使用B e n t l e y C o n t e x t C a p t u r e 对影像数据进行处理,最终生成不同文件格式的三维模型、点云和正射影像等产品的技术要点,并且 简述各种三维产品的应用平台和实际用途。 关键词:无人机;倾斜摄影;三维模型;点云;激光 中图分类号:P 2 3 1文献标志码:A D O I :1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 6 2 6 1 0 2 0 1 8 0 3 0 0 8 S c e n i cM o d e l i n ga n dA p p l i c a t i o nB a s e do nC o n t e x t C a p t u r e L IW e i z h e ( S u r v e y i n ga n dM a p p i n gD e p a r t m e n t ,S h a a n x iP r o v i n c eI n s t i t u t eo fW a t e rR e s o u r c e s a n dE l e c t r i cP o w e rI n v e s t i g a t i o na n dD e s i g n ,X i a n 7 1 0 0 0 2 ,C h i n a ) A b s t r a c t :T h et e c h n i c a lf e a t u r e sf o rf i n a l l yp r o d u c i n g3 Dm o d e l ,s p o tc l o u da n do r t h o p h o t om a p ,e t c i nd i f f e r e n tf o r m a t sa r ed e s c r i b e d b ya p p l i c a t i o no ft h ef o u r r o t a t i n g w i n gd r o n eI n s p i r e1P r om a n u f a c t u r e db yD a j i a n gR e n o v a t i o nC o m p a n yt oc o l l e c ti m a g ed a t at h r o u g h i n c l i n i n gp h o t o g r a p h i n ga n do fB e n t l e yC o n t e x t C a p t u r et op r o c e e dt h ei m a g ed a t a F u r t h e r m o r e ,a p p l i c a t i o np l a t f o r m sa n dp r a c t i c a lp u r p o - s e so f3 Dp r o d u c t sa r eb f i e f e d K e yw o r d s :d r o n e ;i n e h n i n gp h o t o g r a p h i n g ;3 Dm o d e l ;d o tc l o u d ;l a s e r O 前言 倾斜摄影是采用倾斜相机搭载在航空飞行器上 获取地物信息的一种新型的航空摄影方法。倾斜摄 影航拍与传统的垂直于地面的航空摄影方式不同, 倾斜摄影技术一般情况下采用5 个航拍镜头不同角 度的组合设备,同时采集下、前、后、左、右5 个方向 航拍影像数据,配合航空飞行器的惯导系统获取具 有较高的位置以及姿态数据,通过专门的影像数据 处理软件进行空中三角测量( 空三) 处理,将所有拍 摄的影像解算至统一的坐标系,通过在线分发,使用 者可在线从不同的角度对数据进行浏览和量测,在 信息快速获取方面优势明显。 航空器采用大疆创新公司的“悟”I n s p i r e1P r o , 其为专业的航拍飞行器,标配含有1 5m m 镜头,拥 收稿日期:2 0 1 7 1 2 - 2 8 作者简介:李伟哲( 1 9 8 9 一) ,男,陕西省西安市人,助理工程师, 从事无人机航测内外业和工程测量工作 有三轴增稳云台、定点环绕等功能,设备采用的新一 代大疆自己研制的L i g h t b r i d g e 高清视频无线传输技 术。所有数码相机和无人机的飞控参数可以完全通 过移动设备安装的软件来设置调整,同时其支持一 键起飞。无人机除了拥有基于G P S 在室外的导航 系统外,还拥有一定条件下的视觉定位系统,可以在 没有外部G P S 信号的条件下实现其自主悬停,保证 无人机的安全。 采集的影像数据处理软件采用B e n t l e y 公司的 实景建模软件:C o n t e x tC a p t u r e ( 原名S m a r t3 DC a p t u r e ) ,可使用各种数码相机所拍摄的影像资料,为 所需环境轻松生成具有高分辨率的实景三维模型。 为使用者生成可用于导航的三维模型产品,而此实 景三维模型拥有逼真的细节、清晰的边缘和精确的 几何特性。可以按照自己的工作需要,采用任何尺 寸或分辨率来创建所需三维模型。拥有数码照片纹 理的、并且按照地理位置采用坐标系统定位的三维 模型,这些模型产品都直接从影像资料中解算生产。 万方数据 2 8 李伟哲基于C o n t e x t C a p t u r e 实景建模及应用 1 数据采集 测区是以龙首坝坝址为中心的矩形区域,区域 长约5 0 0i n 、宽5 0 0i n ,共0 2 5k m 2 ,相控点布设较 密,其间距约为8 0I T I ,相控点采用R T K 动态采集。 无人机航拍采用D J I “悟”I n s p i r elP r o 拍摄,挂载相 机Z E N M U S EX 5 ,镜头焦距1 5m m ,传感器尺寸M 4 3 ,有效像素16 0 0 万。倾斜影像获取采用正射及前 后左右倾斜3 0 。共5 个方向获取,测区设置航向重 叠度8 0 ,设置旁向重叠度7 0 ,航拍相对航高大 约2 0 0m ,地面分辨率约为5e m ,飞行架次5 次,采 集照片数量3 5 6 张,共2 1 6G B 。经确认,影像完 整,相控点清晰可见,可以使用,即完成外业的航测 数据采集工作。 2 数据处理 通过新建工程,设置工程目录,填写必要的备注 信息,即可成功创建一个工程。在空白工程的新区 块导人影像数据后,如图1 。 I = ! 竺竺竺竺! ! :二! :二! ! i 。薯,y i I m 嘞 7 o M 蜘J 7 t M 瑚 7 i m蟹 7 舅M嘞 咖o o n m z , 无 嘞 i 挪M姻 t M 脚M嘞 7 瑚M固 i 删O f f i K I F G鼬,无 O 唧鼬 , i 瑚M嘞 , i 画i 鬲i i r 一 图I ( I “l ( :d I l i L l I t 导入影像信息界面图 图:航拍点及连接点概略j 1 1 视图 根据测区实际情况选择投影坐标系并导人相控 点,对每个架次的影像进行刺点操作。无人机航拍 时自带G P S 定位系统,并将拍照时的概略位置信息 实时写人了照片的E X I F 信息内,故无需再次将位 置数据导人其中。但是因为照片中并没有包含姿态 数据,所以在导人照片以后,图1 中提示“影像信息 不完整”,需要通过第一步的空三处理来获得每一 幅参与解算影像的精确位置信息及角元素信息。同 时,输出了拥有连接点的概略3 D 视图模型,如图2 , 根据该连接点模型,查看空三结果是否正确,同时检 查空三后相控点的精度结果,避免因模型分层、影像 位置信息错误、匹配漂移、相控点刺点错误等原因使 得空三结果不满足要求,造成后期的返工,确保处理 工作顺利进行。 当完成所有解算影像的匹配,即具有了完整且 精确的位置信息及角元素信息,相控点的匹配精度 也满足要求,就是完成了初步空三解算。 3 成果输出及应用 在完成初步空三解算基础上提交新的生产项 目,就可以使用C o n t e x t C a p t u r e 生产各种不同格式的 产品成果,其中包括i 维网格( 如图3 ) 、点云、正射 影像等多种类型。可以导入各种各样软件进行浏览 编辑,甚至直接参与勘察设计。 图 w l h Il ”t 生成三维I 阕格模型图 3 13 M X 、S 3 C 文件格式 这两种格式都是C o n t e x t C a p t u r e 自带的三维模 型数据格式,其中$ 3 C 格式是原软件未被B e n t l e y 收 购之前叫做S m a r t 3 D 时使用的模型格式,可以手动 配置$ 3 C 索引文件来合并倾斜模型数据,但模型接 边高程有较小的差值。3 M X 格式是可以在B e n t l e y 软件中使用的通用格式,可以在B e n t l e yM i c r o s t a t i o n 旧。进行模型参照,如图4 ,在B e n t l e yD e s c a r t e s 中 万方数据 西北水电2 0 1 8 年第3 期 图41 、1 文件导入t 、作为参照图 3 2 O S G 等通用文件格式 O S G ( O S G B ) 是目前应用最广且开源的通用文 件格式 3 ,O S G 支持骨骼动画、关键帧动画等各种 流行的动画,它可以将3 D S t u d i oM a x 创建的模型数 据转化成为O S G 格式,导人数据到项目中进行操 作,o s g A n i m a t i o n 库里拥有大量的动画实用类。而在 O S G 相关的扩展中,最引人注意的是o s g E a r t h 、V P B 和o s g O c e a n ,它们可以帮助开发者制作一个功能强 大并且完善的三维地形数据展示系统,o s g E a r t h 的 功能与G o o g l e E a r t h 类似,且地形的生成效率可与 G o o g l e E a r t h 媲美。o s g O c e a n 是O S G 的海洋扩展模 块,其特点恐可l 、”耗i 砸真地仿亢、而积水域,同叫 。 、 -:- 乜岛、i 。, r :I l l - 一 坪 j + 一 - 式存储的数据文件,可以直接用写字板等的文本编 辑软件打开进行查看和编辑修改1 。 现在几乎所有著名的3 D 应用软件都支持对 O B J 格式文件的读写,如:3 DS t u d i oM a x 、A u t o d e s k M a y a 、G e o m a g i c 等。在建模软件中无法直接编辑其 生产的产品,通过在这些软件中的编辑等操作,可以 解决建模成果一些无法自动识别的误差及错误,可 以通过C o n t e x t C a p t u r e 中的“导人修饰模型”功能, 将修改之后的模型导人工程文件,更新产品模型,生 产更加符合要求、且更精细的模型产品。 3 4S T L 文件格式 S T L 文件格式是最多快速原型系统所应用的数 据标准文件类型。S T L 是采用三角网格来展现三维 馍型。S T L 文件格式简练,其只 描述三维物体的几何位置信息, 万方数据 3 0 李伟哲基于C o n t e x t C a p t u r e 实景建模及应用 数字线画图形式,可以在白膜的基础上设计加载建 筑等B I M 模型,如图6 ,使得设计工作更加准确、 盲观。 劁h 、文件与
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