倾斜摄影,国庆朋友圈摄影大赛的制胜法宝! | 转载自“学术小镇”

2017-09-30 许镇,郭洁,等 陆新征课题组 陆新征课题组

本文转载自许镇博士的公众号“学术小镇”,欢迎大家积极关注。


忙碌了几周,今日终于又有点时间写写“学术小镇”的文章了。

马上就要开始国庆长假了,朋友圈必定会掀起一波摄影大赛。那么,如何在摄影大赛中脱颖而出呢?今日,Dr. Xu向各位隆重推荐一种新型摄影方法——倾斜摄影(Oblique Photographs)。


1. 啥叫“倾斜摄影”?

学术定义为“倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项新的测量技术。它改变了以往航测遥感影像只能从垂直方向拍摄的局限性,通过多台传感器从不同的角度进行数据的采集,快速、高效获取丰富的数据信息,真实地反映地面的客观情况,满足人们对三维信息的需求。”

简而言之,就是直接用照片建立三维模型。上个倾斜摄影三维模型的小例子吧(请相信这是三维模型,不是一张照片,图中类似“补丁”图形是拍照点)。

这是几位同学用手机给一个小玩偶拍了几张照片,然后放到倾斜摄影程序中跑一跑,就得到了三维模型。怎么样?三维效果还不错吧?想想在国庆摄影大赛中,如果能上传几张三维图,是不是酷毙了? 

 

2. 怎么进行“倾斜摄影”呢?

倾斜摄影需要三件事:硬件,软件和拍摄策略。

(1)硬件方面:手机、相机都可以,只要能拍照片就行。当然,如果你要拍建筑的话,鉴于一般人没有建筑高,所以还是有个无人机比较合适。Dr. Xu钱不多,买了一台消费级无人机,几千块钱吧。

这里需要说明的是,如果要建城市区域大范围的模型,倾斜测试测量一般用的是专业级的多镜头无人机,价格不菲。

(2)软件方面:目前最主流的软件当然是Context Capture,之前叫Smart 3D capture,后来被财大气粗的Bently收购了。Skyline的PhotoMesh据说也不错,但没试过。此处需要提醒的是:Context Capture以GPU计算为主,也很吃内存,所以显卡要好,内存要大。我自己的笔记本X1由于不是独立显卡,性能评分才4.5分,满分100,被Context Capture赤裸裸的鄙视了。

下面就是大名鼎鼎的Context Capture软件界面。按照步骤操作就好,上手很容易。所以,大家尽管尝试。

(3)拍照策略:

倾斜摄影的算法很复杂,但拍照策略相对简单,就三条:

<1>连续两张照片的重叠度在60-70%之间;

<2>保证目标物的每个点至少被三张照片拍到;

<3>两个连续拍摄点与目标物连线的角度不大于15-20度。

做到这三条,三维建模的质量就有保证。要是记不住,看一下这张图就好了。

以上是通用策略。不同的无人机、不同的目标物,拍摄策略会有差别。为此,我们研究了如何用消费级无人机建立单体建筑三维模型的拍照策略和操控技巧。囿于篇幅限制,有机会再向大家详说吧,先上一张学生实验图好了。话说北京六环之内限飞,做点事还真不容易。。。。。


3. 倾斜摄影的效果到底如何呢?

废话不多说,直接上图。


建筑1:南京市静海纪念馆钟楼模

187张照片生成的白模线框图


加上纹理后的三维模型图

怎么样?模型细部完整,且具有照片级真实感,没有白模的对照,几乎看不出来是三维模型。


 建筑2:某小区内休息凉亭

为了证明模型确实是三维的,直接上一张动图。怎么样?是不是跟电影一般真实?


建筑3:某地下车库通风口的六角亭

该模型在拍摄过程中,进行了低高度仰角拍摄。因此,亭子屋檐的细节非常完整。注意,下图是三维模型,不是照片。


需要说明的是,由于低高度俯角信息补充不够,靠近地面的细部并不完整。由于拍摄条件、光照条件等因素限制,三维模型总存在瑕疵。因此,“修模”工作也很重要,可以用3ds Max,Geomagics,Meshmixer等。

倾斜摄影为建筑和城市三维建模提供了新的途径,未来大有可为!

以上工作受到国家级本科生创新创业计划项目《基于无人机倾斜摄影测量的建筑群三维真实感建模》的资助。该项目成员包括北京科技大学土木工程系本科生郭洁、杨明桃、姜山红、周畅、何翠叶、吴雨萱。一并向项目资助方和项目成员表示感谢!

好了,让“倾斜摄影”爆刷你的朋友圈吧,祝大家国庆快乐!

也欢迎大家关注“学术小镇”。 


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