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倾斜模型精细化处理(精细化加工可能性模型图)

我们会发现,经过倾斜摄影建模后的模型经常会出现破洞,这些破洞是怎么产生的,如何解决?

 

破洞的原因

1.照片重叠度不够

倾斜摄影航拍得出的大量图片,需要通过提取图像信息,转换为数据云,再将数据进行编辑、处理,重建三维模型,并为模型贴上材质。

在进行二维图像转三维模型的过程中,自动重建算法会将每一张图片的共同点连接在一起,如果重叠度不够,就会导致系统能识别的共同点和细节越少,最后模型呈现出破洞的效果。

 

2.特征点不明显

纯色、光滑物体由于表面没有任何特征点,在模型重建时,由于系统识别不了照片中该部位的特征点,会导致破洞。

为了避免这个问题,可以在物体的纯色部位做一些标记,方便计算机提取特征点。

 

水面透明和光滑表面材质的建模对象在生产模型时会产生破洞

 

3.物体反光或透明

物体表面出现大量反射光也会影响模型质量。这是因为发射光的颜色和亮度在不同角度下看是不一样。

半透明的物体也是一样,不同角度拍摄颜色会不一样,此类物体破铜概率非常大。

 

一.水面、玻璃破洞

水面和玻璃是模型中最常出现破洞的材质。这是由于水面和玻璃本身的特征点较少,软件在进行空三时,很难提取特征点,导致照片无法匹配,最后输出的模型呈现破碎或空洞的效果。

 

二.墙面破洞

墙面破洞的原因主要有两个:

1)与上述水面破洞类似,由于墙面一般为纯色,特征点少,空三时很难提取,导致最后墙面模型破洞或凹陷。

2)在建筑群过于密集的地区,由于无法从各个角度拍摄到建筑物之间的缝隙处,没有照片参与此处的空三和贴图,缝隙处的模型自然会出现破洞或者黏连。

 

三.桥下、树下破洞

在大桥、过街天桥、高架桥以及密集树林等地方,破洞情况大量存在。

其主要原因,与上述密集建筑缝隙处破洞类似,相机在空中作业时无法拍摄到大桥和树木底部,导致软件无法提取此处的特征点,无法进行建模。

 

四.女儿墙、广告牌破洞

事实上,此类破洞不仅仅只针对女儿墙和广告牌,许多较薄的地物都存在这类问题。

虽然相机能通过各种角度拍摄到这类地物,但由于其较薄的物理结构,导致特征点提取困难,使得最终输出的模型出现空洞。

 

五.楼顶破洞

这类破洞通常出现在城市建模时,测区内高楼顶部建模不完整或完全没有楼顶部分。

主要原因大多是楼顶重叠度不够。一般地,在进行高楼建模时,我们推荐高楼楼顶重叠度需要在航向65%,旁向55%及以上,若单次飞行不满足重叠度要求,那么可以在后续架次中补测高楼顶部,加大航高与重叠度,直到满足要求即可。

 

破洞解决方案

针对以上问题,我们可以采用模型修饰软件DP-Modeler进行后期修模。

图像快速建模系统DP-Modeler是天际航自主研发的一款集精细化单体建模及Mesh网格模型修饰于一体的新型软件。通过特有的摄影测量算法,支持航测摄影、无人机影像、地面影像、车载影像、激光点云等多数据源集成,实现空地一体化作业模式,有效的提高三维建模的精度及质量。可对实景三维模型进行踏平、桥接、补洞、纹理修改等操作,实现模型整体修饰。解决自动化成果几何变形,纹理拉花,模型浮空、部件丢失等问题。

 

软件功能模块

1.空地一体构建地理实体

直接在倾斜影像上进行交互式单体化建模,对任意表面进行推拉、编辑、调整,快速完成模型的构建;自动检索多角度影像,一键式纹理自动映射。由于倾斜影像自身的局限性,离地面15米左右信息提取不完整,DP Modeler创新的多源数据管理,集成空地一体数据,能有效弥补航空影像对于底商,立面,城市部件等信息的缺失。

 

1)自动纹理映射

实现对多源时空海量影像数据管理与调度,快速检索影像,根据影像与模型面的关系计算出每张影像的准确权值,匹配出当前模型对应的最优影像,一键完成模型贴图,无需UV调整。

 

2)建筑贴图

内置公共素材库,根据建筑高度,一键完成测区四级模型纹理贴图。

 

3)色彩调节

使用直方图描述出的整张图片的明暗信息,扩大照片的动态范围,查看和修正曝光,调色,提高对比度,改善照片曝光或暗沉等问题。

 

4)快速屋脊

将屋脊线等特征边作为约束边插入,删除屋顶轮廓之外多余的三角形,得到由三角化所构建出来的屋顶三角面片几何模型,利用房屋轮廓点构建竖直墙面,快速完成复杂屋脊房屋的几何建模。

 

5)参数化建模

根据已有的二维平面测绘数据,系统可根据层高、楼层信息自动创建分层分户模型和建筑附属结构,如阳台等,并自动赋予阳台透明通道材质。

 

2.场景编辑

倾斜摄影受硬件、飞行高度、天气等因素影响,成果存在瑕疵。DP Modeler集成街景采集影像,把街景和倾斜模型进行配准,经过mesh模型局部的分离编辑,单体模型精细修编,最后将成果更新合并输出,实现模型整体修饰。解决自动化成果几何变形,纹理拉花,模型浮空、部件丢失等问题,其单体化成果也满足后期三维GIS应用的要求。

 

1)一键水面修复

针对大区域水面缺失、隆起、纹理扭曲等问题,DP-Modeler 实现多瓦片联合处理,无需切换,简单几步就可以实现大面积水面自动修补,且适用于所有水面一键式的水面修饰。

 

2)道路置平

使用DP-Modeler能快速高效修复路面凹凸不平问题,直接利用原始影像替换,或是采用已有的DOM进行纹理替换,一键修复路面半车等纹理,使整个场景自然。

 

3)建筑物局部修饰

① 去除黏连

 

② 针对部分墙面进行一键拉直

 

③ 女儿墙修补

 

4)一键删除底部碎片

DP-Modeler可以自动计算出tile内所有漂浮物,根据需要提供一键删除与单个删除等功能。

 

5)植被处理

针对场景中植被拉花,悬浮,孔洞、植被盲区灰色纹理等问题,提供悬浮物删除功能,去除路面不能完整表达树木基本轮廓模型;提供模型种植功能,补充缺失树;提供按颜色选择、纹理映射、纹理修改等功能,对植被盲区纹理修复,使整个植被区域显示恢复正常。

 

6)桥隧修复

倾斜摄影采用无人机进行影像采集,立交桥、底商、屋檐底部处于飞摄盲区,导致立交桥桥底与路产生粘连。DP-Modeler提供几何修复三维模型编辑功能,去除桥隧粘连。并使用材质库材质,快速复原三维纹理。

 

7)城市部件补充

对细小的零部件,如电力杆塔、路灯、植被等;DP-Modeler内置模型库功能,如:树木、路灯、等各类城市部件,用户可自定义补充更精细的素材,如雕像等模型,对场景细节真实还原,保证数据完整性。同时满足高分辨率模型对低分辨率大场景进行更新的需求。

 

3.立面测量

天际航立面测量系统,采用轻量级地面拍照设备,结合天际航后处理软件DP-Modeler立面测量模块,实现非接触式、高效率、高精度房屋立面测图,厘米级测图精度,满足工程测量需求。

并支持无人机超低空航空影像、激光点云等多源数据联合处理,极大的降低工作成本。

流程图

4.设计软件联动

DP-Modeler-max插件式联动

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