很全面的倾斜摄影Smart3D综合总结篇

本文从Smart3D设备配置到内业采集处理流程等各个方面进行介绍分析，若有不正之处,还请大家给予指正。（部分内容源自网络整理而来，如有侵权请及时联系）

1数据处理设备

工欲善其事必先利其器

高的效率当然少不了高的配置

推荐配置

2内业数据处理

1.处理软件介绍

近年来，倾斜摄影测量技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，利用照片进行三维重建成为一项关键性的技术。目前市场上很多倾斜建模软件，较主流的软件包括了Smart3d、PIX4D MAPPER、PHOTOSCAN、Photomesh、街景工厂等，其实谈到这几种软件使用上的效果和效率优劣我只能代表自己个人对各个软件的浅显了解，这几款软件我们只是试用了解，不能做到深入的分析。

 smart3D与街景工厂等三维建模软件空三及其他区别

Smart3d空三的优化模式是基于空间直角坐标系的优化方式，它的优势在于不依赖于POS的优化，纯依赖于控制点的拉动来完成绝对定向；这种优化模式无需椭球投影定义，因此对项目/POS/控制点的椭球投影的一致性无太高的要求，但严格意义上来讲虽然符合数学模型精度。但局限在于测区覆盖范围很大时，会加大绝对定向的精度控制难度，对于控制的依赖比较高，需要较多/密的控制点才能保证绝对定向精度。

街景工厂的优化模式是基于地心系的空三优化方式，基于地心系的优化模式，是把整个空三模型都放到基于地心的空间坐标系来进行优化，需要有椭球投影定义，依赖初始POS和控制点来完成绝对定向。

当然在地心系中完成优化，需要椭球/投影定义，其中需要项目定义投影与POS保持一致，而项目椭球定义与最终成果也就是控制点保持一致。可无缝拟合空三像方与物方反算的整个过程，无缝拟合大地椭球面，不存在精度丢失的情况。

它的优势在于

A.可以充分使用POS的初始定位精度，在POS符合精度要求的情况下，可以实现基于无控制点或少量控制点完成高精度绝对定向。

B.没有区域尺度和光线视角限制。基于地心系坐标系统，可以轻松实现大区域范围整体严密光束法平差流程。

C.支持多源传感器混合平差

劣势是对于pos定位精度要求很高对相对较低成本的的生产也加大了难度。

另外一个就是点匹配方法的不同：

Smart3d软件是使用特征点匹配，它的优点在于点数量足够多，不依赖原始姿态，能够适应倾斜数据各种因拍摄角度变化引起的尺度变换。缺点是，点冗余度过高，资源消耗过高，适用于相幅偏小的数据，例如无人机。

街景工厂的匹配方法是基于物方的连接点匹配，优点在于点密度和分布更容易把握，匹配时间短，资源消耗相对少。但是缺点是应变能力差对影像原始姿态及影像畸变较为敏感。需要严格的内外方位元素进行配合。

对于另外的如俄罗斯 Agisoft公司的 PhotoScan，瑞士 Pix4D 公司 Pix4D mapper软件也是各有优缺点。PhotoScan 比较轻量级，但是生成的模型纹理效果一般，相对来说Smart3D 生成的三维模型效果最为理想，人工修复工作量较低，但是软件比较复杂不易上手且价格较高。

2.数据处理的流程 

数据采集获取，

数据预处理，POS解算整理、影像检查、影像调整

内业数据生产，相对定向

外业数据生产，绝对定向

内业数据生产，空中三角测量（AT）、3d模型重建、3d产品提交

处理流程

3.各种数据格式成果的区别以及应用情况讲解

影像经过建模软件处理产出之时，有很多成果的数据需要我们去选择输出，例如OSGB，OBJ，STL，s3c等.

目前市面上生产的倾斜摄影三维模型数据的组织方式一般是二进制存贮的、带有嵌入式链接纹理数据（.jpg）的OSGB格式，OSGB格式的倾斜摄影模型，自带多级分辨率的LOD数据，这个LOD是在模型的生产过程中创建的，是根据密集点云逐级抽稀后构建的三角网模型，在三维场景的浏览过程中，不同层级之间的过度很平滑，没有突跳感。

之前有篇文章过关于数据格式的认识常见的影像，矢量，三维数据格式汇总介绍

下面是三维格式的简单介绍

OSGB

Open Scene Gragh Binary简称OSGB

OSGB由Smart3D处理的倾斜三维模型数据，它是由二进制存贮的、带有嵌入式链接纹理数据（.jpg）的OSGB格式。

OBJ

 OBJ文件是Alias|Wavefront公司为它的一套基于工作站的3D建模和动画软件"AdvancedVisualizer"开发的一种标准3D模型文件格式，很适合用于3D软件模型之间的互导。

三维模型的一个万能格式，大部分三维软件都支持。

一个obj文件一般包含obj，mtl，jpg三个文件

.jpg为纹理图片

Smart3D里面生成的模型需要修饰，可以输出OBJ格式，之后就可以导入到3dsMax或者其他软件进行处理编辑。

3DS

.3ds是3Dmax的衍生文件格式。

做完MAX的场景文件后可导出成3ds格式，可与其他建模软件兼容，也可用于渲染。

3倾斜摄影粗修和单体化处理技术

1.倾斜摄影粗修的软件及流程

也是之前的一篇关于修复模型的介绍

2.倾斜摄影模型实现单体化的技术思路

1）  最直观的思路，就是用建筑物、道路、树木等对应的矢量面，对倾斜摄影模型进行切割，即把连续的三角面片网从物理上分割开，从而实现单体化。我们可以称之为“切割单体化”。

2）  利用模型的三角面片中每个顶点额外的存储空间，把对应的矢量面的ID值存储起来；即一个建筑所对应的三角面片的所有顶点，都存储了同一个ID值，从而实现在鼠标选中这个建筑时，该建筑可以呈现出高亮的效果。这个可以称之为“ID单体化”。其实就是让同一个建筑模型上，都存储上同一个id值。从而在三维gis中呈现出鼠标点击后，能高亮显示这个建筑物

需要说明的是：这样的单体化全部是基于倾斜模型的自动化进行，由于这样的单体化都事先需要准备好地物所对应的矢量底面，因此在数据的准备工作上并没有差别。不同的是：切割单体化是用完矢量面之后就可以扔了；ID单体化需要留着矢量面做属性查询；这样的单体化是进行的单个模型的提取。

3）  目前应用较多的数据单体化实际是基于目前市场上的如Dp modler、Osketch、SVS等软件与倾斜模型进行交互式的模型重建。其基本的原理是利用倾斜建模的空三成果和基础纹理数据，在指定软件下进行模型的重建和纹理重采样。

需要说明的是：这样的单体化是基于倾斜的大场景下进行的模型重建和修改，主要是对倾斜模型中主体模型进行重建，附属模型进行的修改。

4数据质量精度评判标准

倾斜摄影测量技术能够提供三维点云、三维模型、真正射影像( TDOM) 、数字表面模型( DSM) 等多种成果形式，其中三维模型具备真实、细致、具体的特点，通常称为真三维模型。我们可以将这种实景三维模型当做一种新的基础地理数据来进行精度评定，包括位置精度、几何精度和纹理精度3 个方面。

1）  位置精度，三维模型的位置精度评定跟空三的物方精度评定有类似之处，通过比对加密点和检查点的精度进行衡量。在控制点周边比较平坦的区域，精度比对容易进行; 在房角、墙线、陡坎等几何特征变化大的地方，模型上的采点误差比较大，精度衡量可靠性降低，可以联合影像作业，得到最终的成果矢量或模型数据再进行比对。

2）  几何精度，传统手工建模可以自由设计地物的几何形状，而真三维建模，影像重叠度越大的地方纹理越全，三维的几何特征就越完整。反之，影像重叠不够可能出现破面、漏面、悬空、拉花等情况，影响地物几何信息的完整表达。这种属于原理性问题，无法完全避免，可以按照下面的方法进行评定。在三维模型浏览软件中参照航拍角度固定浏览视角，同时拉伸到分辨率相符的高度去查看模型，看不出明显变形、拉花即可判定为合格，反之为不合格。

3）  纹理精度，倾斜三维建模完全依靠计算机来自动匹配地物的纹理信息，由于原始影像质量不同，导致匹配结果可能存在色彩不一致、明暗度不一致、纹理不清晰等情况。要提高纹理精度就必须提高参加匹配的影像质量，剔除存在云雾遮挡覆盖、镜头反光、地物阴影、大面积相似纹理、分辨率变化异常等问题像片，提高匹配计算的准确度。

5数据质量主要取决于那些条件

1）建模对象物理特征，

2）输入照片的质量，

3）与建模对象的拍摄距离，

4）影像获取的拍摄方式，

我们测试了各种环境、各种结构物，对于不同的模型，有的精度能够达到mm级，有的只能达到若干cm级。

精度依赖于什么？建模对象的物理特性，比如水面，玻璃幕墙的精度往往较差；不同的气候条件取得的影像质量也不同；同等条件，拍摄距离很有关系，分辨率=航高/焦距*ccd尺寸，高分辨率的影像可以得到较高精度；拍摄工艺也很重要，不同的航飞计划影响获取数据的质量。

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