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建模效果不理想?教你提高模型质量的技巧!

Pix4D Pix4D 2021-04-29

你以为你生成的纹理模型是这样的:


其实是这样的:


你以为你生成的DOM是这样的:


其实是这样的:


现实有没有更糟?




Pix4Dmapper能处理无人机或任意相机拍摄的影像,自动生成三维模型,正射影像镶嵌图,DSM等成果


然而理想的模型也并非总能“自动”获得,需要在数据采集数据处理阶段分别掌握一些方法


还不快跟我们学起来!


数据采集阶段


这一阶段,你要注意重叠度、飞行高度、镜头角度、地面分辨率、图像清晰度等。。。


一不留神,就与理想模型失之交臂


1. 图像采集


一个好的图像采集能达到事半功倍的效果——图像采集方法不正确,在数据后处理上花再多功夫也于事无补。


Pix4Dmapper自带快速处理模式,用户可在笔记本电脑中现场测试数据,如处理结果不理想,则可考虑重新采集数据。

 

图像采集需要根据建模的对象来设计!


一般情况:保证至少75%的航向重叠度和60%的旁向重叠度。

 


森林和农田:需要增加重叠度(航向85%, 旁向70%),并尝试飞得高一点。


单栋建筑的三维重建:推荐以45°相机角度围绕建筑飞行,然后再以增加飞行高度,减小相机角度的方式飞行第二次、第三次(如果觉得太抽象,请看下图)。在重叠度方面,每隔5-10°拍摄一张照片,当然如果建筑物很大,拍摄频率需要更高。

 

城市建筑的重建:推荐井字型飞行,相机角度10-35°。


带状区域:例如铁路、公路、河流,需要保证至少2条航线,设置85%航向重叠度,60%旁向重叠度。

 

冰雪和沙地:冰雪和沙地由于特征比较单一,所以需要增加重叠度(至少85%航向重叠度,70%旁向重叠度)。另外需要调整曝光度,使影像中对比度提高。


河流和湖泊:每一张影像都需要有地面物体,可以调高飞行高度来包含更多地面物体。



地面分辨率 (GSD)


请根据项目要求设置足够的地面分辨率。地面分辨率与飞行高度及相机分辨率等有关。

△ 左:地面分辨率2.5厘米;右:地面分辨率25厘米


这里要特别注意的是,Pix4Dmapper可以在同一项目内处理不同地面分辨率的图片,但是最高地面分辨率不能大于最低地面分辨率的2倍。所以在地形变化较大的测区,推荐飞机跟随地形飞行,以保证地面分辨率基本一致(参照以下图示)。



2. 相机设置


Pix4Dmapper可以处理任意相机拍摄的影像,但为了提高项目质量,我们推荐固定焦距镜头、像素较高的相机。

 

通常在采集图像前,建议设置相机如下:

  • 相机的防抖设置关闭;

  • 相机的快门、光圈、ISO设定为自动模式,如果图像有模糊和噪点,再手动设置快门/光圈/ISO;

  • 相机手动对焦至无限远。

 

图像采集结束后,请检查图像,以防下列情况发生:

△图像模糊;图像噪点;过曝或欠曝

 

3. 给予图像更精确的地理定位

 

Pix4Dmapper可以处理没有地理定位的图像。但是如果图像具有地理定位,处理速度更快,成果质量更高。

 

如有条件拥有RTK/PPK,在相同条件下项目精度会迅速提高。


另外,使用地面控制点可以提高项目的绝对精度。地面控制点需要在测区均匀分布,通常每个项目布置5-10个控制点,当然在地形非常复杂的区域可以布置更多控制点。在Pix4Dmapper中,还可以使用剩余的控制点作为检查点来检查项目精度。



数据处理阶段


不同建模对象的处理参数也需要有差异化


并且在数据采集不完美且的情况下,如何手动编辑项目成果就显得至关重要


1. 改进第1步 - 初始化处理结果

 

Pix4Dmapper的自动化处理分三个步骤:

1. 初始化处理

2. 点云和纹理

3. DSM,正射影像和指数


其中第1步 - 初始化处理非常关键的,这一步生成自动连接点和优化的相机内外方位元素,对后续第2,3步生成的所有结果均产生影响。所以请确保第1步的处理结果调整到最佳状态。

 

选择处理模板

Pix4Dmapper带有多种针对不同项目类型的处理模板,既可以帮助用户获得最佳成果,也能节省下考虑如何设置参数的时间。现有处理模板:三维地图(适合正射拍摄),三维模型(适合倾斜拍摄),农业多光谱,农业RGB,热成像相机等。

 

分析质量报告

在完成“1. 初始化处理 "后,请检查“质量报告”。当质量报告的各项参数,特别是Quality Check 部分中有黄色/红色惊叹号时,就需要根据这些参数调整项目——如增加重叠度,调节相机参数,更改处理选项等。

 △ 质量报告中Quality Check部分全部通过


添加手动连接点

手动连接点是用户自己标记的点,它告诉软件:“这个在多张图像上标记的点是同一个点”,给软件输入了额外的信息。添加手动连接点可以改进模型重建质量。


添加手动连接点的方式与地面控制点刺点的流程是非常类似的。

 

2. 改进点云

 

在生成点云之前,请先确保调整第1步-初始化处理到最佳状态。如果点云仍有噪点,可以尝试以下方法:

 

处理区域

使用“处理区域”功能,只留下感兴趣的部分进行后续处理,去除项目边界重叠度较低的部分。

△左:使用“处理区域”前;右:使用“处理区域”后


图像掩模

在倾斜拍摄项目中,会有部分图片出现天空,形成噪点。这些噪点可以使用”图像掩模功能去除,如下图。

 

编辑点云

使用“点云编辑”功能删除点云中的噪点 ▽


通过处理选项改进点云


选择图像比例:1/2为默认图像比例;选择1原始图像比例可以生成更多点,特别是在特征更容易匹配的区域(如城市、岩石),但会花费更多时间,占用更多内存,一般不推荐使用;1/4和1/8图像比例会产生更少的点,但在农场、植被等特征点不容易匹配的区域会更有效。

 

多比例复选框:以多种比例生成点云,如选择默认的1/2图像比例,软件也会以1/4和1/8图像比例进行运算,适用于既有植被又有其他地物的项目(特征点易匹配物体的细节得以保留)。

 

匹配最低数值:这个数值越高,生成的点可能越少,但点云质量得到提高、噪点减少。默认数值为3,5和6适合重叠度较大的倾斜项目。


3. 改进纹理模型

 

纹理模型由点云生成,如果点云有噪点,纹理模型效果亦欠佳。所以在生成纹理模型之前,请先调整第1步-初始化处理结果和点云到最佳状态。

 

有时候,纹理模型会出现空洞,或者在平面区域出现失真,这时候可以使用新平面功能来改进纹理模型:

△左:原纹理模型;中:使用“新平面” 功能来绘制平面;右:改善后的纹理模型,建筑边缘部分是清晰的。


△原纹理模型:门有空洞出现;改善后的纹理模型:完整的门。

 

当然,您还可以通过调节纹理的分辨率来改进纹理模型,Pix4Dmapper默认生成中分辨率的纹理模型,如要体现模型的更多细节,可选择高分辨率。另外,您还可以定制纹理生成选项,自定义最大八叉树算法的深度、纹理大小、抽取标准。

 

4. 改进DSM


DSM由点云生成,点云中的噪点会影响到DSM。所以在生成DSM之前,请先调整第1步-初始化处理结果和点云到最佳状态。如果生成的DSM仍然效果不佳,可以尝试以下方法:

 

对于房屋边缘的噪点,可以使用“新平面”功能在需要改进的区域绘制一个平面,选择“为DSM和网格纹理使用”复选框,再生成DSM。

 

△原DSM和改进后的DSM(房屋边缘噪点消失)

 

5. 改进正射影像镶嵌图


正射影像镶嵌图由DSM和原始影像生成,如果生成的DSM效果不佳,正射影像镶嵌图也会产生畸变。所以在生成正射影像镶嵌图之前,请先调整第1步-初始化处理结果和DSM到最佳状态。然而,如果生成的正射影像镶嵌图仍然效果不佳,可以在镶嵌图编辑器中进行编辑:

 

房屋边缘的失真可以通过“镶嵌图编辑器”进行改善,在房屋周围“绘制“一个区域,然后选择”平面投影“复选框,在列表中选择一张能较好纠正畸变的影像。点击保存,导出新的正射影像镶嵌图。

 

△左:纠正前的正射影像镶嵌图;右:使用“镶嵌图编辑器”后,房屋边缘获得了更好的视觉效果。

 


 


罗马并非一日建成

优秀的建模并非一日之功


这些方法都教给你了

希望你有朝一日成为数据处理的大师!




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