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傾斜攝影模型破洞的5大類型成因及解決方法

來源:南京維新空間信息技術有限公司   2022年01月18日 15:06  

傾斜攝影模型在水面、墻面等等地方出現破洞是常有的事情,這個問題也算是航測內業中的一個“常客”,或者說是“頑疾”了。那么今天就和大家分享一下模型破洞的出現原因和通常的處理方式。



破洞的類型與產生原因

破洞類型有水面破洞;墻面破洞;橋底、樹下破洞;女兒墻、廣告牌破洞;樓頂破洞幾種,下面我們來分別探討它們出現的原因。


1?

水面、玻璃面破洞


水面與玻璃面破洞是模型生產中最常遇到的問題,這是因為水面和玻璃面本身特征點較少,軟件在使用照片進行空三時很難提取到特征點,甚至導致照片無法匹配,所以輸出的模型中水面和玻璃面通常是破碎或者空洞的。

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2?

墻面破洞


墻面破洞產生的原因大致分為兩類。

A:與上述水面破洞類似,大面積純色墻面特征點較少,軟件空三時很難提取到特征點,導致輸出模型的墻面破洞或凹陷。


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墻面破洞

墻面凹陷

B:建筑物群落過于密集,導致空中相機各視角無法拍攝到建筑物之間的縫隙處,沒有照片參與此處的空三和貼圖,那么輸出的模型在縫隙處也就是破洞或者粘連的了。

建筑物縫隙處的破洞

建筑物縫隙出的粘連

3?

橋下、樹下破洞


此類問題數量極多,尤其在城市建模中大量存在,廣泛分布與大橋、過街天橋、高架橋以及密集樹林等地方。


究其原因,與上述密集建筑縫隙處破洞類似,是相機在空中作業時無法拍攝到大橋和樹木底部,導致軟件無法提取此處的特征點,也就無法進行建模了。


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大橋底部破洞

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樹下破洞


4?

女兒墻、廣告牌破洞


事實上,此類破洞不僅僅只針對女兒墻和廣告牌,許多薄的建筑物均存在這類問題,例如圍墻、成片的欄桿、太陽能板等等。


雖然空中工作的相機各視角能正常拍攝到這類地物,但由于其較薄的物理結構,導致其特征點提取困難,墻上或廣告牌上只存在少量特征點,導致最終輸出的模型出現空洞。


13.jpg

女兒墻破洞

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護欄破洞


5?

樓頂破洞


此類破洞通常在城市建模時出現,測區內高樓頂部建模不完整或*沒有樓頂部分,如下圖建筑物高度為140米左右,樓頂部分出現大面積空洞,而旁邊100米的建筑物樓頂卻完好無損。


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140米(左)與100米(右)樓頂對比


此類破洞出現的原因大多為樓頂重疊度不夠。一般地,在進行高樓建模時,我們推薦高樓樓頂重疊度需要在航向65%,旁向55%及以上,若單次飛行不滿足重疊度要求,那么可以在后續架次中補測高樓頂部,加大航高與重疊度,直到滿足要求即可。


而上述測區中,設計航飛高度為180米,使用的相機為RIY-DG4 Pros,設計地面重疊度為航向85%,旁向80%,那么計算出100米高樓的樓頂重疊度為航向70%,旁向60%,滿足建模要求。


但同樣的設計航高下,140米高樓的樓頂重疊度僅為航向45%,旁向28%,這個參數則*不能滿足傾斜攝影的建模要求,也就導致樓頂出現了大面積的破洞。

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140米高樓破洞


通常在城市建模過程中,因為存在大量高樓,且各高樓的高度參差不齊,為保證作業安全和地面分辨率的要求,會選擇焦距較長的相機,而城市內空域時間有限,為保證作業效率,會選擇全畫幅/中畫幅類型的相機。睿鉑針對以上難點,推出了實景三維、智慧城市項目的作業利器——RIY-DG4 Pros和M10 Pro,長焦距、畫幅大,單次作業即可滿足建模要求,不必浪費效率進行補測。



破洞問題解決方案 

已經闡述了各類破洞產生的原因,針對以上問題,應該如何解決它們呢?接下來這里就簡單地提供幾種方法。

1?

KML范圍約束

此方法通常用于水面破洞修補,同時也可以用于草地、公路等的約束壓平,操作簡單易上手,效果較好。

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KML水面破洞約束【節選自GIS前沿】


2?

軟件中建模設置


此方法對第2類墻面破洞和第4類女兒墻破洞有一定效果。在Processing setting--Hole filling中選擇Fill all holes except at tile boundaries(填充除塊邊界外的所有孔洞),但填充完整的墻面也可能出現凹陷的情況。

32.jpg

Fill all holes except at tile boundaries設置


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兩種Hole filling設置的說明

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兩種Hole filling設置生成的模型效果

3?

選擇合適的空三建模軟件


業內廣泛使用的空三建模軟件有瞰景Smart3D、Context Capture、Mirauge 3D等,各軟件都有其長處和優勢。例如瞰景Smart3D軟件可以自動進行水面識別和修復,Context Capture update16及以上擁有簡單的修模功能,可以直接填充破洞和水面等等。


除建模功能外,瞰景Smart3D也具有水面約束等修模功能,操作非常簡單,而且路面和建筑的模型修復都可以直接在建模軟件下進行,操作簡單效率高。并且本身該軟件生產的模型就無懸浮物,進一步減少了人工修模的工作量。

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瞰景Smart3D自動水面修復

瞰景Smart3D(左)與DJI Terra(右)玻璃面效果對比



4?

對模型進行修飾


上述各類破洞問題均能通過后期修模操作來解決,業內常用的修模軟件有SVS MeshEditor、DP Modeler等,此類軟件不僅操作易上手,而且功能強大,更是可以一鍵填充水面,修改紋理,并支持多種模型格式。


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水面修復效果

壩體模型修復效果

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