无人机倾斜摄影技术支持下的三维精细模型制作

2016-12-15朱国强程鹏正

测绘通报 2016年9期

关键词：旋翼单体建模

朱国强,刘勇,程鹏正

(天津腾云智航科技有限公司，天津 300300)

中海达·开启智时代

无人机倾斜摄影技术支持下的三维精细模型制作

朱国强,刘勇,程鹏正

(天津腾云智航科技有限公司，天津 300300)

随着倾斜摄影技术的快速发展，国内外对三维模型的快速制作进行了大量研究，但目前大多仍停留在大范围较粗糙三维场景的制作上，无法真正做到三维模型的精细化、单体化制作。本文基于中海达无人机搭载倾斜摄影相机快速获取大范围、高分辨率的多视影像数据，利用DP-Smart软件快速获得测区三维场景，通过DP-Modeler软件实现单体化精细建模，实现了大范围三维精细模型的快速制作。

一、中海达无人机倾斜摄影系统

中海达无人机倾斜摄影系统主要包括：iFly D1四旋翼无人机飞行平台、iCam Q5倾斜摄影相机、后处理软件系统，如图1所示。

图1 无人机倾斜摄影系统

1. iFly D1四旋翼无人机

iFly D1为无人机倾斜摄影技术提供了低成本、高性能、高稳定性的专业航空摄影飞行平台。其详细性能参数为：起飞重量8 kg,荷载能力3 kg,续航时间70 min,飞行高度4000 m,垂直起降，地面站系统控制半径达10 km。

2. iCam Q5专业倾斜相机

iCam Q5为高分辨率、宽区域覆盖的专业倾斜摄影相机。其性能参数如下：1.68 kg,总像素大于1亿，支持SD卡存储，分辨率达0.01～0.1 m。

3. 倾斜数据处理软件

倾斜摄影三维自动建模软件DP-Smart是一套基于空地多源序列影像，全自动生成高分辨率三维模型的自动化建模软件。该软件经全自动空三解算、密集点云生成、构建TIN网、自动纹理映射等步骤，实现三维模型的快速生成。

倾斜摄影三维建模软件DP-Modeler利用倾斜摄影可实现单张影像测量原理，在垂直影像上获取顶部结构，在多视倾斜影像上获取房屋立面结构信息，对其进行推拉、编辑、调整得到精细的单体化模型。利用倾斜摄影建筑物侧面纹理可采集的特点，实现模型贴图自动从影像中采集，一键完成模型贴图。

二、基于无人机倾斜摄影技术的三维重建

1. 技术流程

总体技术流程如图2所示。

图2 倾斜摄影技术流程

2. 多视影像数据获取

利用iFly D1四旋翼无人机搭载iCam Q5倾斜摄影相机，在每个相机曝光位置上，同时从多个角度(前、后、左、右、上)采集地面目标影像，获取地面目标高分辨率多视影像数据。如图3所示。

图3 倾斜相机多视影像获取

3. 基于DP-Smart软件生成三维场景

在获取测区地面目标高分辨率多视影像数据的基础上，基于DP-Smart软件，对多视影像数据采用区域网平差方法进行空三加密计算，恢复影像在拍摄瞬间的空间位置与姿态；利用多视影像密集匹配技术获取影像的同名点坐标，进而获得对应地物高密度的三维点云；基于点云构建地物TIN模型，通过配准TIN模型的每一个三角面片与对应纹理影像，进行模型自动纹理映射，从而得到三维模型。如图4所示。