基于smart3d的三维建模及注意问题

居向明

摘要：三维实景建模技术建立三维实景模型，具有高逼真、高精度的优势，已愈来愈广泛应用于各行业。本文深入探讨了利用Smart3D构建三维实景模型的流程和方法，并结合自身实践体会，针对空三失败、模型失真等问题，提出了具体解决办法，为从事相关工作的同行提供了很好的参考借鉴。

关键词：三维建模 Smart3D 空三解算 模型失真

目前，比较流行的实景三维建模软件有街景工厂、Smart3D等，在此，本文结合Smart3D软件三维建模的流程及应注意的问题作一深入探讨。

1 Smart3d软件

Smart3D是Bently公司研发的一款三维建模软件，具有可视化、自动化、效率高、费用低、构建模型更加直观的特点。它可以进行无人工干预的全自动建模，支持多种数据源的处理及多种数据成果的输出。

Smart3d软件包括Master、Setting、Engine、Viewer等模块。其中，Master是软件的主控台，负责创建任务、管理任务、监视任务进度等;Setting是一个中间媒介，主要是帮助Engine指向任务的路径;Engine是引擎端，负责对Job Queue中的任务进行处理，可以独立于Master打开或关闭;Viewer可视化浏览工具，支持本地或在线浏览生成的三维场景和模型。

2 Smart3d三维建模的流程

2.1创建工程

创建工程前，需进行相关准备工作，检查影像清晰与否、POS数据正确与否、像控点数据符合精度要求与否等，按镜头将多视影像放置在不同的文件夹中，并保证文件夹的路径为非中文路径。完成准备后，打开主控台Master，创建一个Block，并加载所有影像。

2.2刺点与空三解算

Smart3d软件根据输入的影像与POS数据，计算出每个像元的坐标，通过自动匹配生成多视影像的同名连接点，结合少量的像控点，进行光束法区域网平差处理，最终生成空三报告。

具体操作时，需要进行两次空三解算，第一次选择不少于3个能控制全局的像控点并刺点，则可提交空三解算。然后，根据预测的像控点位置，刺出所有像控点，再次提交空三解算。空三解算完成后，可以查看整个航带的飞行情况，空三加密点的位置、密度、每张影像的相对位置以及所覆盖的范围方位角等信息。

2.3三维建模

Smart3d三维建模分为模型生成、模型贴图两个步骤。

2.3.1模型生成

经过空三解算后，通过密集匹配获得的点云数据量很大，为后续数据处理带来困难，需要对其进行切块分割处理，软件根据设置的计算机内存数值将建模项目分割成若干个瓦片，各瓦片可以在Reference 3D Model预览。进一步，软件按照预设的优先等级对切块的密集点云构建三维TIN网格，并生成三维白体模型。

2.3.3模型贴图

白体模型生成后，还需对模型建立贴图。软件根据空三解算得到的影像位置信息，自动将位置信息与纹理信息相匹配，并将影像纹理贴附在对应位置的三维模型面上，最后生成逼真的三维实景模型。

3 Smart3d建模应注意的问题

3.1空三失败的处理

空三处理是Smart3D三维实景建模的关键步骤，空三处理后，必须对其解算状况进行检查，只有结果符合要求方可进行下一步。由于影像架次多、数据量大、质量差、重叠率低等原因，时常会出现空三解算不出正确结果的情况，对此必须采取措施加以解决。

方法一：可以多次进行空三解算，如若仍未成功，可删除一些质量较差、姿态较差的影像后，再次进行空三解算。

方法二：将空三失败Block的空三结果以XML格式导出，提取其中的影像姿态数据，更新原始POS数据，导入相应的Block后，再次进行空三解算。对多架次的不同高度的影像而言，按照架次创建多个Block，分别导入影像后进行空三解算，然后再创建一个Block，导入所有影像，并与各架次解算出来的影像位置及姿态信息融合起来，再次进行空三处理。

3.2模型失真的处理

Smart3D生成三维模型后，可能会出现由于影像数量不足、质量差、重叠率低等导致的三维模型纹理缺失现象，也可能会出现由于大面积水域（湖泊、河流）或光滑玻璃建筑物所造成的空洞、扭曲变形现象。

对于第一种纹理缺失的现象，可以通过现场外业补拍的形式，重新进行空三解算并重新建模。如果以分割切块的形式建模，要在补拍区域所处的瓦片边缘加入像控点后，再进行空三解算，以便与原相邻瓦片更好的衔接。

对于第二种空洞、扭曲变形的现象，则可利用相关修模软件修复，如3DMax、Meshmixer、PhotoMesh等。若模型的变形比较大时，修模软件简单修整无法满足要求，则需要进行局部重建。

3.3多模型的合并处理

相邻区域的模型分多次建模后的一起展示，或同一区域因数据量大而分块空三建模时，都需要通过模型的合并处理来输出一个完整的成果。

Smart3D生成的模型只要坐标原点一致且分块大小一致则可直接合并。具体方法有：一是在导出模型时，设置相同的bounds后，将导出的模型直接合并文件夹;二是对已经生成好的osgb模型文件，修改模型的坐标原点，确保所有模型顶点坐标都是相对坐标原点的，然后合并模型文件;三是直接使用lsv加载影像数据，则可展示合并后的效果。以上合并处理需要注意接边问题，为保证合并效果，要求分块处理时每一块都要包含一定数量的像控点。

4 结束语

三维实景建模技术建立三维实景模型，具有高逼真、高精度的优势，已愈来愈广泛应用于各行业。本文深入探讨了利用Smart3D构建三维实景模型的流程和方法，并结合自身实践体会，针对空三失败、模型失真等问题，提出了具体解决办法，为从事相关工作的同行提供了很好的参考借鉴。

参考文献

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