鄧非:空地一體傾斜航空攝影數(shù)據(jù)半自動(dòng)處理工藝

2015-06-10
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6月10日,北京國(guó)家會(huì)議中心,以“構(gòu)筑地理信息新生態(tài)”為主題的2015年全球地理信息開發(fā)者大會(huì)(WGDC)在此拉開帷幕。WGDC自2012年起開始舉辦,四年時(shí)間里,伴隨著中國(guó)地理信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,WGDC已經(jīng)成為位置與空間領(lǐng)域最具影響力的技術(shù)創(chuàng)新盛會(huì)。

6月11日上午的實(shí)景世界專場(chǎng)上,武漢天際航信息科技股份有限公司總經(jīng)理鄧非發(fā)表題為“空地一體傾斜航空攝影數(shù)據(jù)半自動(dòng)處理工藝--‘實(shí)景世界’模型修編系列產(chǎn)品”的演講。以下為演講實(shí)錄。

圖片3.png


鄧非:我是武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院的鄧非,我們也是一個(gè)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的公司,今天帶來(lái)的報(bào)告題目是《攝影數(shù)據(jù)半自動(dòng)處理工藝,實(shí)景世界模型修編工藝》。首先,來(lái)看一下傾斜攝影精細(xì)化三維建模需要哪些基礎(chǔ)? 剛才有幾位專家都介紹了,航飛到快速的數(shù)據(jù)處理、制作以及過(guò)程,我們面向精細(xì)化的實(shí)體三維建模,生成實(shí)體化的模型,在各種層次當(dāng)中的廣泛應(yīng)用。


我們產(chǎn)品定位在自動(dòng)化的建模,像現(xiàn)在作業(yè)的方法包括街景工廠、smart3D、流程,能夠快速的生成。人工交互的成本比較高,我們看一下在這種自動(dòng)生成的情況下,對(duì)于復(fù)雜的構(gòu)筑物或者復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體還是有影響,這是原始影像,這個(gè)是自動(dòng)生成Mesh.我們的產(chǎn)品定位在如何綜合傾斜攝影的優(yōu)勢(shì)以及交互半自動(dòng)建模的優(yōu)勢(shì),產(chǎn)品定位在一個(gè)手工建模的和全自動(dòng)建模產(chǎn)品中間的環(huán)節(jié)。


為了大家比較直觀的感受一下我們工藝,我先放一個(gè)小的片子,這個(gè)片子無(wú)線作業(yè)的方案,這個(gè)是多元素空地一體化以及車載的全景影像,不管是怎么拍攝,甚至用手機(jī)拍攝,都可以整合到框架里面進(jìn)行作業(yè),我們?cè)谶@個(gè)作業(yè)環(huán)境下數(shù)據(jù)的加工的精度具有一致性的工藝,而且是這樣一個(gè)方案,這就是我們帶來(lái)的產(chǎn)品,交互式建模工藝,在這個(gè)工藝下面不需要佩戴立體眼鏡就可以作業(yè)的。


再回到我們主題,在工藝?yán)锩娌捎昧艘环N稱之為影像實(shí)體三維技術(shù),把數(shù)據(jù)作為聯(lián)合的,現(xiàn)在我們做的多元數(shù)據(jù),這個(gè)數(shù)據(jù)可以由不同的傳感器,基于這樣的數(shù)據(jù),我們?cè)僖粋€(gè)交互式的,可編輯的環(huán)境里面進(jìn)行作業(yè),用戶只需要對(duì)著影像去描繪就可以得到實(shí)景的三維的重復(fù),描繪的過(guò)程是人工去引導(dǎo)來(lái)生成三維的交互的界面,并且生成一個(gè)自動(dòng)化貼圖,人工交互是半自動(dòng)完成的,學(xué)習(xí)周期也很短,三天就可以學(xué)會(huì),一周就可以開始作業(yè)。


各位專家看一下現(xiàn)在的作業(yè)的模式,第一個(gè)模式是傾斜攝影的模式,這個(gè)模式我們就用的這種像機(jī)進(jìn)行了拍攝,我們作業(yè)的時(shí)候可以切換到任何一個(gè)最方便觀測(cè)到它的實(shí)視角。實(shí)景世界都是在不同的角度拍到,我們?cè)谧鳂I(yè)的時(shí)候可以通過(guò)不同的角度對(duì)他的細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。作業(yè)人員進(jìn)行作業(yè)的時(shí)候,僅僅對(duì)著照片去描繪就可以了。對(duì)生產(chǎn)三維模型的項(xiàng)目,包括作業(yè)人員的要求有大幅度的降低,這是一個(gè)環(huán)節(jié)。


在這個(gè)傾斜攝影的環(huán)節(jié)第二個(gè)我們用航空跟地面影像結(jié)合,大家可以看到在這個(gè)環(huán)節(jié)里面,我們用航空的影像借助頂部的結(jié)構(gòu),我們可以馬上切到手持拍攝的照片上,形成一個(gè)工藝一體化的作業(yè),這個(gè)作業(yè)的過(guò)程,數(shù)據(jù)源可以隨時(shí)切換,在做建筑物的立面,可以近景的影像,最后生成成果以后,形成一個(gè)三維的貼圖的映射,每個(gè)面都會(huì)去優(yōu)選一個(gè)最佳的視角。


第三個(gè)應(yīng)用是航空影像跟地面的,它是一個(gè)360度的全景影像,我們?cè)诤娇沼跋窆蠢胀獠康妮喞R上切到地面的,到車上的球面的過(guò)程,在傳感器上全部打通,所有的傳感器都是在一個(gè)作業(yè)上的,因?yàn)樵趦A斜像機(jī)上對(duì)他進(jìn)行快速的結(jié)構(gòu),而且有了結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)以后,多元數(shù)據(jù)整合。在立面去找不同角度的進(jìn)行映射,同時(shí)在采集的過(guò)程當(dāng)中,也可以有一些模型庫(kù),在包括城市部件的采集,道路與交通規(guī)劃都會(huì)用到這種技術(shù),實(shí)景的疊加一個(gè)虛擬的場(chǎng)景,這兩個(gè)是完全無(wú)縫組合在一起的。


這是我們空地一體化的作業(yè)里面,影像的來(lái)源是一個(gè)多樣的,互為印證,我們會(huì)成立一個(gè)廣義的傳感器的網(wǎng)絡(luò),這個(gè)網(wǎng)絡(luò)不斷的進(jìn)行傳遞,作為一個(gè)航空影像,他進(jìn)行了定像,如果他看不到,他只要跟航空影像有重疊的匹配,這樣我們認(rèn)為拿出一個(gè)手機(jī),只要能看到傾斜影像的某一張照片,就會(huì)變成一個(gè)測(cè)量的儀器,我們都會(huì)變成手持的設(shè)備。包括在裝置上面也開發(fā)了一些裝置,大家可以看到像這樣的裝置,在一個(gè)數(shù)碼相機(jī)上,安置了一個(gè)機(jī)頂盒,機(jī)頂盒有一個(gè)天線和機(jī)站,流動(dòng)性是非常強(qiáng)的,知道位置拍攝的姿態(tài),這樣在一個(gè)機(jī)站里面撒出去五到十臺(tái)這樣的作業(yè)效果,在環(huán)境里面多角度的拍照作業(yè),把這些影像整合起來(lái)就可以做后面的應(yīng)用。


這是空地一體的應(yīng)用,在應(yīng)用里面完全無(wú)縫的在一起,一一對(duì)應(yīng),任何一個(gè)都會(huì)形成映射,在這個(gè)場(chǎng)景手持拍攝上,大量的手持拍攝的影像都賦予了一個(gè)場(chǎng)景,虛擬的場(chǎng)景透明度就是真實(shí)的影像拍攝出來(lái)的實(shí)景的和虛擬場(chǎng)景無(wú)縫的集成,地面的場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行作業(yè)的環(huán)境。


接下來(lái),我簡(jiǎn)要介紹一下產(chǎn)品作業(yè)的工藝,一體化的模型的修飾,我們這個(gè)作業(yè)工藝,基于自動(dòng)重建的工具配合使用,經(jīng)過(guò)了修飾的環(huán)節(jié),第一個(gè)把一些拉花的地方,重點(diǎn)的地標(biāo)的建筑對(duì)他進(jìn)行整合。第二對(duì)一些標(biāo)志性的目標(biāo),比如說(shuō)電站或者復(fù)雜的電路進(jìn)行了處理。剛才趙總也介紹了,組合拍攝到的,我們基于三維網(wǎng)進(jìn)行快速的修編,同時(shí)把這個(gè)模型無(wú)縫的轉(zhuǎn)到現(xiàn)在三維場(chǎng)景當(dāng)中去,把修編好的數(shù)據(jù),完全無(wú)縫的整合。我們現(xiàn)在就是要把以上的部分給修整好,大家可以看一下,用這種修飾的方案之后的成果,可以比較有效的解決這種建筑物立面的拉花、凹凸的細(xì)節(jié)上的缺點(diǎn),也可以用地面的移動(dòng)車進(jìn)行修飾,高清的這些數(shù)據(jù)對(duì)原始的傾斜攝影形成的地標(biāo)的瑕疵,補(bǔ)完以后,我們連接的部分都會(huì)很好的修飾。


如果用全自動(dòng)的建模方式把電站建出來(lái)是非常破碎的,我們的開發(fā)工具是對(duì)電力設(shè)施進(jìn)行交互式的半自動(dòng)的進(jìn)行建模,這個(gè)建模所有的模型,都是非常實(shí)際的位置坐標(biāo)一一匹配,所以他的所有的送模的過(guò)程是測(cè)量的過(guò)程,在三維場(chǎng)景里面快速的生成這樣一個(gè)模型,我們?cè)谶@個(gè)模型里面,我們跟國(guó)家電網(wǎng)合作,希望能夠把傾斜攝影的技術(shù)用國(guó)家電網(wǎng)快速的高精度的設(shè)施的復(fù)雜的電力設(shè)施,生成了這些結(jié)果也可以跟共建庫(kù)無(wú)縫的掛接,在這個(gè)建模的完成,左邊通過(guò)修飾以后的模型,右邊是自動(dòng)生成的模型,這個(gè)是交互的模型,這個(gè)優(yōu)勢(shì)是非常明顯的。


在作業(yè)的環(huán)境當(dāng)中,我們也跟第三方的建模進(jìn)行互動(dòng),我們有一個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室,建模開發(fā)了一些技術(shù),對(duì)于一些更復(fù)雜的地標(biāo),對(duì)古建筑或者經(jīng)濟(jì)的建筑,需要精雕細(xì)刻的,需要把影像的數(shù)據(jù),更專業(yè)的實(shí)體進(jìn)行一個(gè)結(jié)合。把這類的軟件變成攝影測(cè)量的軟件,現(xiàn)在正在做的一個(gè)工作。這是國(guó)家一級(jí)文物有百年的歷史,通過(guò)拍攝照片就可以最它進(jìn)行迷你型的、精確的還原。


這是我們?cè)谑覂?nèi)的應(yīng)用,包括建模的手段,應(yīng)用到室內(nèi)拍攝當(dāng)中去,所以如果這個(gè)數(shù)據(jù)是航空的數(shù)據(jù),是地面的數(shù)據(jù),是車載的數(shù)據(jù)、全景的數(shù)據(jù)、手持的數(shù)據(jù),甚至手機(jī)拍的數(shù)據(jù),是一模一樣的作業(yè)環(huán)境,我們軟件購(gòu)置一套就可以在多個(gè)環(huán)境下面作業(yè),在室內(nèi)作業(yè)環(huán)境里面形成這種BIM或者高精度的可量測(cè)的實(shí)體,可以給大家看一下室內(nèi)作業(yè)的過(guò)程,對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部的細(xì)節(jié),包括框架,各種結(jié)構(gòu)的衡量以及門窗、門欄、護(hù)欄等等小的進(jìn)行回復(fù),而且在回復(fù)的過(guò)程當(dāng)中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一個(gè)檢合。


最后,給大家看一下用數(shù)碼相機(jī)的傾斜,手持的數(shù)據(jù)就可以用手持的數(shù)碼相機(jī)來(lái)代替一比五百的三維軍工測(cè)量,大部分都采用全作業(yè)或者激光掃描的模式,對(duì)設(shè)備要求很高,在我們這個(gè)環(huán)節(jié)里面進(jìn)行拍照,大部分工作都在那里面完成,所以以后的測(cè)量會(huì)變成內(nèi)頁(yè)生產(chǎn)的工藝和流程。以上就是我們?cè)诨谟跋竦膶?shí)景三維建筑和修飾方面做的一些工作,謝謝。

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