实景建模大师学习手册(中文版供参考使用).pdf
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1、17 / 74 原始原始影像的影像的准备准备 这个章节包含了以下三个主题: 影像采集 导入影像文件格式 定位数据 影像影像采集采集 重叠度 重叠度 模型重建对象的每一部分应至少3个不同的视点(但比较接近)进行拍摄。一般来说,连续影像之间 的重叠部分应该超过60%。物体的同一部分的不同拍摄点间的分隔应该小于15度。 对于简单的物体,您可以环绕式地从物体周围均匀分隔地采集至少大约30- 50张影像。 对于航空摄影, 我们建议采集航向重叠不小于80%, 旁向重叠不小于50%的影像。 为实现更好的效果, 更好地还原建筑物外立面、狭窄的街道和各种庭院,建议同时采集垂直和倾斜影像。虽然Smart3D 实景
2、建模大师 对非系统化乱序采集的图像具有非常强的适应性, 但我们仍然建议事先准备合适的飞 行计划以系统化获取影像而避免疏漏。 相机 相机 Smart3D实景建模大师 支持广泛多样的影像采集设备,如手机、卡片数码相机、数码单反相机、摄 影测量专用相机及多角度摄相机系统。Smart3D实景建模大师 不仅可以处理静态影像,也可以处理 从数字摄影机摄像动画中截取的视频帧。但是,Smart3D实景建模大师 不支持线性推扫式相机。 虽然Smart3D实景建模大师 对相机分辨率没有最小要求,但是高分辨率的相机可以以较少影像数量 以指定精度完成对物体影像采集,而且处理速度要快于低分辨率的相机。 Smart3D实
3、景建模大师 需要知道相机感光体CCD的宽度。如果您的摄相机型号并未在我们的自带数 据库中列出,您需要将这些信息手动输入。如果您不确定您的摄相机的详细参数,请您从您摄相机 的 用 户 手 册 中 查 找 , 或 访 问 Digital Photography Review 等 相 机 参 数 网 站 查 询 : http:/ 影像精度 影像精度 影像精度指的是由传统航空摄影的地面分辨率扩展到更加广义(而不仅仅是航空图像)的获取图像 的分辨率设置。 生成三维模型的精度和分辨率与采集的影像精度直接相关。为达到预定的影像精度,您必须使用准 确的焦距及拍摄距离来采集影像。相关计算公式如下: 影像精度 焦
4、距 图像的最大尺寸 传感器宽度 拍摄距离 影像精度 焦距 图像的最大尺寸 传感器宽度 拍摄距离 米米/像素像素 毫米毫米 像素像素 毫米毫米 米米 由于Smart3D实景建模大师 能自动识别应用不同精度的影像来生产三维模型而无需固定统一精度的18 / 74 影像, 因此整个项目可以允许不同影像精度、 不同影像重叠度的组成的多重的数据源。 然而, Smart3D 实景建模大师 不能自动识别处理精度区别过大的影像。 如果由于项目需要而必须采集精度跨度较大 的影像,那么就需要补充采集一直数个级别的中间精度级别的影像以建立平滑过渡。 焦距 焦距 我们建议在整个图像获取过程采用固定的焦距。 如果需要获得
5、非统一的影像精度,可以调整拍摄距离来实现。如果无法避免使用不同的焦距设置, 如由于拍摄距离的限制,应在每个焦距设置下各采集一定数量的影像组,避免某个焦距只有非常少 量的影像的情况。 当使用可变焦距镜头,应需保持在一组影像上使用同一焦距,可以利用胶带将手动可变焦距镜头固 定住。 不要使用数码变焦,避免使用超广角镜头或鱼眼镜头,因为Smart3D实景建模大师 较难计算极端的 镜头畸变。 曝光 曝光 请尽量选用可避免重影、散焦与噪声、曝光过度或不足等的曝光设置,因为这些问题将会严重影响 三维建模质量。 手动曝光设置能有效降低3D模型贴图产生色差的可能性,所以如果摄影技术允许,同时有比较稳定 和统一的
6、光照条件时,推荐使用手动曝光。如果不具备条件,自动曝光获取的影像也能被处理。 我们推荐关闭光学或数码图像稳定功能。 我们推荐关闭光学或数码图像稳定功能。 光照 光照 相对于直射光和(或)不断变化的光照,稳定的环境光源是更好的选择,因为前者增加了曝光 过度和曝光不足的风险。室内拍照时,固定光源比试用闪光灯更好;室外拍摄时,多云的天气比大 晴天更好。如果必须在晴天拍摄,最好选择中午左右使阴影区域最小化。 正确适当曝光下采集的阴影并不影响Smart3D实景建模大师 的模型生成质量,软件会在3D模型 的贴图中还原阴影的正确位置。 影像后处理 影像后处理 在把原始影像导入Smart3D实景建模大师 之前
7、,请不要进行任何编辑,包括改变尺寸、裁剪、旋转、 降低噪音、锐化或调整亮度、对比度、饱和度或色调。某些相机有自动旋转影像的功能,请把它禁 用。 Smart3D实景建模大师 不支持拼接的全景图作为原始数据,但是可以使用生成这些全景图的原始图 像作为导入数据。 影像组 影像组 为了获得最优精度和最佳性能,Smart3D实景建模大师 会将同一台相机在同一焦距和影像尺寸(同 样的内方位元素)拍摄的影像定义为一个影像组。 Smart3D实景建模大师 能够自动建立相关的影像组,如果按采集影像的相机来设置原始影像的目录 结构,不同的相机(即使型号相同)拍摄的影像应放置到不同的独立的子目录下。相反,由同一台1
8、9 / 74 相机拍摄的影像应当都放置在同一子目录下。 遮罩 遮罩 遮罩是指在图像处理过程中用于某原始影像匹配制作的单色图像将图像指定部分(如遮挡物、反射) 进行忽略运算的方法。 有效的遮罩文件是黑白单色且与原始影像匹配的尺寸的TIFF格式图片。 被遮罩 的黑色部分遮挡的图像像素在空中三角测量和重建过程中将被忽略处理。 遮罩的文件名必须与原始影像的文件名对应: 对一个原始影像文件名为“filename.ext”进行掩膜处理,遮罩文件名必须命名为 “filename_mask.tif”,并且需要将其与原始影像放置到同一目录下。 例如,图像名为“IMG0002564.jpg”对应的遮罩文件为“IM
9、G0002564_mask.tif” 如果对于目录下所有的同样大小尺寸的原始影像进行遮罩处理,只需将遮罩文件放置到该目录 下,且命名为“mask.tif” 导入导入影像影像文文件件格式格式 Smart3D实景建模大师 能直接支持JPEG与TIFF格式的图像,也能读取一些常见的RAW格式。Smart3D 实景建模大师 也能直接读取影像文件自带的Exif元数据。 支持的文件格式有: JPEG Tag Image File Format (TIFF) 松下Panasonic RAW (RW2) 佳能Canon RAW (CRW, CR2) 尼康Nikon RAW (NEF) 索尼Sony RAW (
10、ARW) 哈苏Hasselblad (3FR) Adobe Digital Negative (DNG) 定位数据定位数据 Smart3D实景建模大师 的一大突破性功能是能够处理那些完全不带有定位数据不带有定位数据的影像。因此, Smart3D实景建模大师 可以支持从任意位置、旋转与比例的原始影像数据来生成三维模型,并通常 能还原它的正确姿态方向。同时,Smart3D实景建模大师 也原生支持两种类型的定位数据:GPS标签 (GPS tags)和控制点(Control Points)。 如果在原始影像的Exif元数据中包含GPS标签,Smart3D实景建模大师 会自动读取并用它来作为生成 三维模
11、型的坐标依据。 不完整的不完整的GPS标签将会被忽略(如只具有经度与纬度坐标,但不具有高程)。 标签将会被忽略(如只具有经度与纬度坐标,但不具有高程)。 如果需要优于GPS坐标精确度,或者需要控制和消除由于数字积累误差造成的远距离几何失真时,就 建议引入控制点。建立地理参照系必须至少三个控制点,更多数量且分布均匀的控制点可以消除远20 / 74 距离几何失真。控制点的精确三维坐标可通过传统测量方法获得。用户可通过Smart3D实景建模大师 主控台的控制点模块或其他第三方工具在原始影像(最少两张,建议三张以上)中标出该控制点位 置的方式来输入控制点。 查看更多关于控制点 除了GPS标签与控制点,
12、Smart3D实景建模大师 还能通过专用的XML格式导入几乎任何定位信息(如 惯性导航系统的数据)或第三方软件的空中三角测量的结果。导入后,Smart3D实景建模大师 可以 使用这些数据,或者对它们进行自动微调,从而节约了大量的空三运算的时间。这一功能令Smart3D 实景建模大师 有了更高的可扩展性和兼容性。 查看更多关于导入区块 21 / 74 Smart3D实景建模大师实景建模大师 主控主控台台 Smart3D实景建模大师实景建模大师 主控台主控台 是Smart3D实景建模大师 软件的主模块,主要进行以下工作: 导入数据集, 定义处理过程设置, 提交作业任务, 监控作业任务进度, 浏览处
13、理结果等 Smart3D实景建模大师 主控台 模块并不执行处理任务, 而是将任务分解成基本的作业并将其提交 到作业队列。 Smart3D实景建模大师 主控台 管理着Smart3D实景建模大师 整个工作流的各个不同步骤。 Smart3D实景建模大师 的工程以树状结构组织,工作流的每一步骤对应一个不同类型的项: 工程: 一个工程管理着所有与它对应场景相关的处理数据。工程包含一个或多个区块作为子项。 区块: 一个区块管理着一系列用于一个或多个三维重建的输入图像与其属性信息, 这些属性信息 包括传感器尺寸、焦距、主点、透镜畸变以及位置与旋转等姿态信息。 重建: 一个重建管理用于启动一个或多个场景制作的
14、三维重建框架(包括空间参考系统、兴趣区 域、tiling、修饰、处理过程设置)。这些制作的场景为重建的子项存在于树状结构中。 生产: 一个生产管理三维模型的生成,还包括错误反馈、进度报告、模型导入等功能。 一个工程可以以多个分项形式来管理工作流中的同名步骤,以支持版本管理和变量管理。这对于不 同输入数据和不同处理设置生成同一场景的实验非常有用。 以下是Smart3D实景建模大师 主控台 软件的主界面,从这里可以浏览所有工程项: 22 / 74 Smart3D实景建模大师 主控台 主界面 您可以通过工程树或地址栏进行工程内容浏览: 地址栏指示工作流中当前项的位置,对返回上一层父项非常有用。 项目
15、树可以直接定位到工程中任何项, 也包括对工程的整体预览 (包括对每一个工程项状态的预 览)。 中心区域(工程项视图)管理数据和对应活动项的动作。它的内容取决于活动项的类型(工程,区 块,重建或生产)。 Smart3D实景建模大师 主控台 通过作业队列向 Smart3D实景建模大师 引擎端 提交作业任务。 作 业队列面板 展示了作业队列状态和进程的总体情况。 工程工程 一个工程工程管理着所有与该场景生产相关的数据。 23 / 74 工程项界面 工程项由区块列表和工程选项组成,分别通过两个选项卡管理: 概述选项卡管理着工程的区块列表 选项选项卡中包含了对集群网格化运算相关的选项。 概述概述 概述概
16、述选项卡中显示项目信息面板并管理项目区块列表。 24 / 74 项目概述选项卡 仪表板仪表板 项目概述选项卡显示项目当前状态的环境信息。 Example of project dashboard 项目仪表盘例子 区块区块 项目管理一系列的区块,您可以通过不同的方法创建或删除区块。 从图像中创建新的区块 Smart3D实景建模大师 工作流从新开始创建新的区块 25 / 74 从XML文件中导入区块 从BlocksExchange XML 文件中导入完整的或部分区块 参见导入区块 将区块分割成几部分(仅限于具有地理参考的航空摄影区块) 参见拆分区块 从区块中提取区域(仅限于具有地理参考的航空摄影区
17、块) 参见提取区块 从项目中删除区块 删除所有区块内容(包括三维重建与生产) 选项选项 选项 选项卡中包含了对集群网格化运算相关的选项。 选项 选项卡 26 / 74 网络网络路径路径 Smart3D实景建模大师 运行在计算机集群环境时,必须使用网络路径(Universal Naming Convention, UNC),才能使各个通过局域网连接的运算节点正确地获取原始影像、读取工程文件以及输出模型 到制定的目录。 非非网络网络路径路径警告警告 (适用于适用于集集群群架构架构) 当非UNC路径在以下情况下使用时,选项卡会在用户界面产生警告对话框。 工程文件路径 影像文件 作业队列目录 生产输出
18、目录 工程工程文文件件使使用用代代理理网络网络路径路径 即使在工程中各种路径都使用了网络路径,但是如果工程在本地路径中打开(例如在本地目录双击即使在工程中各种路径都使用了网络路径,但是如果工程在本地路径中打开(例如在本地目录双击S3M文文 件),也可能会导致路径的错误,进而引起集群运算时的故障。为了避免出现这种故障,代理网络路径就是件),也可能会导致路径的错误,进而引起集群运算时的故障。为了避免出现这种故障,代理网络路径就是用于定义该工程的网络路径,定义后的工程就不受项目是否在本地打开的影响。用于定义该工程的网络路径,定义后的工程就不受项目是否在本地打开的影响。 作作业队列业队列 设定作业队列
19、文件提交存储的目录路径以供各Smart3D实景建模大师 引擎端 读取并进行处理。 该选项允许修改工程的作业队列保存目录。 新工程的作业队列目录的默认值请在Smart3D实景建模 大师 Settings中设置。(参见 安装、授权与配置) 区块区块 一个区块项目包含了一系列影像和属性,包括传感器尺寸、焦距、主点、透镜畸变以及位置和旋转 等姿态信息,基于这些信息,可以建立一个或多个重建项目。 一副信息完整的影像就可以被用来进行三维重建。判断图像是否完整应遵循以下条件: 影像文件格式是否被Smart3D实景建模大师 支持 (参见导入影像文件格式) , 并且文件没有损坏; 影像组的属性和姿态信息应满足(
20、参见实用概念): o 已获得精确数据; o 与其他影像保持一致、连续和重叠; 27 / 74 为了满足以上两个条件,影像组属性和影像姿态信息必须由在同一区块下的不同影像整体经过联合 优化运算而获得。一组联合优化运算的图像被称之为这个区块的主部件主部件。 您可以通过两种方法获得一组完整的影像: 将影像导入区块中, 并对影像组属性输入粗略精度参数, 然后再利用Smart3D实景建模大师 空中 三角测量来估算完整的图像组属性和图像姿态。 从XML文件(参照导入区块)导入具有完整和精确影像组属性和影像姿态(比如从第三方空中三角 测量软件中获得)的影像。 区块界面 区块项包含以下属性: 影像: 导入或添
21、加的影像,以及相关的影像组属性和姿态(空中三角测量的运算成果或导入数据) 控制点: 手动输入,控制点是可选项 同名点: 由Smart3D实景建模大师 自动提取生成 区块类型: 例如“空中”,该属性为可选项,在当前版本中,仅在从XML文件中导入区块时使用。 基于此区块的重建项目的列表 区块的 概述 选项卡包含区块信息面板与区块重建列表。 28 / 74 影像带有完整坐标及姿态信息的区块能以三维的形式在 3D预览 选项卡中预览。 对一个区块,能有以下几种操作: 导入区块: 从XML文件中导入区块 导出区块: 区块可以以KML或XML格式导出 拆分区块: 将较大的航飞区块拆分成较小区块 提取区块:
22、从区块中提取部分指定区块 加载/卸载区块: 从活动的工程中加载/卸载区块 区块下一旦建立了重建,图像、控制点与连接点选项卡将变为只读状态,不可再进行改动。如 果确实有需要修改的情况,请使用“克隆区块“功能复制一个完全一样的区块,然后再进行编辑修改。 概述概述 区块的概述选项卡包含区块信息面板与区块重建列表。 区块概述选项卡 区块信息区块信息面面板板 区块的概述选项卡包含了区块概况以及可用工作流的信息。 空中三角测量随时能够重新解算或 调整解算一个区块的影像组属性或和影像姿态。 当空中三角测量正在处理区块中,区块的概述选项卡用于监控处理过程。 29 / 74 区块区块重重建建列表列表 管理区块的
23、重建列表。 创建新的重建框架。 从区块中移除被选中的重建项目。 参见重建 影像影像 影像选项卡用于管理一或多组影像及其属性。 区块建立任意重建后,影像选项卡就会自动锁定为只读状态,无法再进行修改。 区块影像选项卡 添加影像 添加影像 30 / 74 为获得最佳性能和效果,导入的影像必须被分入一个或多个影像组。同一相机拍摄的,且具有完全 一样的内部定向(影像尺寸、传感器大小、焦距等)的影像分为一个影像组。如果影像按照拍摄的 相机来存放在不同子目录下,Smart3D实景建模大师 可以自动确定相关的影像组。 参见 原始影像的准备 工程中可加入的影像数据集的大小可能受到软件版本的限制。参见软件版本 添
24、加选中的影像文件 可以使用shift或Ctrl进行多对象选择操作 添加指定文件目录下所有的影像 该命令可以浏览选中的目录,并添加文件目录下所有被软件支持的图像。 参见导入影像文件格式 从列表中移除选中的影像或影像组。 可以使用shift或Ctrl进行多对象选择操作 影像影像组组属属性性 影像组属性代表了相机的内方位元素。进行三维重建需要进行精确计算影像组属性。这些属性的精 确值的获取方法有: 由Smart3D实景建模大师 根据空中三角测量数据自动运算,基于影像的EXIF元数据或使用 Smart3D实景建模大师 相机数据库等获取初值 从XML文件中导入 手动输入 传感器尺寸传感器尺寸 Smart
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