无人机倾斜摄影三维建模技术简介及案例分享

　　【无人机倾斜摄影三维建模技术简介】

　　倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来发展起来的一项高新技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从1个垂直、4个倾斜共5个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界[1]。倾斜影像技术的引进和应用，使目前高昂的三维建模成本大大降低。该技术的推广应用依赖软件的强大处理能力和硬件的支持。目前世界上支持多视角影像三维实景建模的软件有许多，诸如Context Capture 、Pixel Factory、Pix4D、VirtuosoGrid、VirtuoZo、DP-Smart、PhotoScan等软件，其高度自动化和智能化给建模带来极高的效率。在硬件方面也得到了国内外许多倾斜无人机的支撑，比如Harwar、MicroDrones、JOUAV、Dragon50等。软件和硬件的支持给三维实景建模带来改革性的变化，推动着三维实景建模飞速发展。

　　【三维建模在电力行业的应用】

　　实景建模指利用照片和点云采集现有场地条件，进而创建高精度地理参考三维模型的过程。利用该技术可以轻松记录资产，并将登记了三维信息的基础设施与运营和工程数据关联起来。这些功能可作为单一数据源全面呈现资产的最新情况，该模型可轻松在其他软件平台中共享和传输，便于更好地管理资产。所有相关方，包括位于外地的利益相关方、办公室里的工程师以及现场的工作人员，都可以相互联系并在资产设计、施工、运营和巡检工作流方面提供协助。

　　三维可视化技术是通过将计算机视觉、图形图像处理和数据库技术等多门学科融为一体，建立物体的三维空间模型，以求更为清晰的描述对象特征的方法，该技术应用于电力行业，对于提高电网管理的直观性和可靠性，具有重要的意义。

　　【无人机倾斜摄影三维建模设备】

　　Phantom 4 Pro的相机配备1英寸2000万像素影像传感器，可拍摄4K/60fps视频，并以14张/秒的速度拍摄静态照片。新增后视视觉传感器与机身两侧的红外感知器，让Phantom 4 Pro拥有5向环境识别与4向避障能力，安全性更高，飞行更智能。钛合金、镁合金材料的使用让机身轻盈坚固。

　　Phantom 4 Pro的相机系统经过全新设计，配备1英寸2000万像素CMOS影像传感器以及7组8片全玻璃镜片组成的高解析度镜头，同时采用机械快门以防止拖影，关键性能与同级别的地面相机相当。不仅如此，还能以100Mbps码率拍摄H.264 4K/60fps视频或H.265/HEVC 4K/30fps视频。优秀的光学性能结合先进的图像处理，还原高动态和细节丰富的影像，为后期处理提供更大的空间。

　　Phantom 4 Pro对相机关键性能进行了全面升级，包括影像处理、图像传感器以及镜头解像力等，采用F2.8-11可调光圈,为摄影和摄像提供更大创作空间, 打造迄今为止最强大的Phantom相机。

　　数据处理采用Bentley公司的Context Capture三维建模软件完成，Context Capture前身为法国Acute3d公司的Smart 3D Capture，被Bentley公司收购改名为Context Capture。是一套基于图形处理器GPU的快速三维场景运算软件，通过简单连续的影像生成超高密度点云，并在此基础上生成基于真实影像纹理的高分辨率实景三维模型。支持多种数据源，兼容各种航摄相机系统，同时能够输出obj、osgb、dae、xml 等通用兼容格式，且能方便自由的导入各种主流GIS平台及三维编辑软件。Context Capture代表了全球业界自动建模技术最先进最高水平最优效果的软件产品。

　　【无人机倾斜摄影作业流程】

　　倾斜摄影技术，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器(目前常用的是五镜头相机)。同时从垂直、倾斜等不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的是垂直向下的一组影像，称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角拍摄获取的四组影像分别指向东南西北，称为斜片。使用大疆无人机进行数据采集，可以用单镜头模拟多镜头成像，规划5条航线，分五次飞行采集数据。在建立建筑物表面模型的过程中，相比垂直影像，倾斜影像有着显著的优点，因为它能提供更好的视角去观察建筑物侧面，这一特点正好满足了建筑物表面纹理生成的需要。同一区域拍摄的垂直影像可被用来生成三维模型或是对生成的三维模型的改善。

　　【无人机倾斜摄影拍摄注意事项】

　　1、为保证顺利完成三维建模并提高模型精度，航向重叠和旁向重叠最少要在80%以上。

　　2、相机距被测物体的距离之差不能太大，如果想得到局部更加精细的三维模型，要采取逐步递进的方法采集影像。

　　3、被摄物体或部位要占照片的一半区域以上，每个部位至少在3张影像上出现。

　　4、如果地物表面有凸出或镂空等部位，需要对局部进行多角度采集。

　　5、如果地物太高，需要分层多地物进行采集，两层之间的重叠度也遵循原则1的规定。

　　非倾斜摄影测量设备若想能达到倾斜测量级别的成果质量和精度，必须提高影像的重叠度、降低地物的摄影距离、多冗余影像采集，严格按照以上原则操作才能达到预期效果。

　　【输电线路实景三维建模案例】

　　【输电线路实景三维建模展望】

　　三维电力综合管理信息系统平台基于空间地理信息的数据与电力线路属性信息融合，实现电力部件的综合展示，直观形象的描述、检索、分析和管理电力线路运营情况，更加方便高效的发现电力设备损坏的线路，判断故障影响区间、提供线路修复的点位参考。 随着技术的不断完善与管理需求，用户可通过可视化信息平台利用现代数字通讯技术与信息控制技术，构建起智能电网，这对于电力系统实现智能化、数字化、信息化监管具有重要意义。