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倾斜摄影模型破洞的5大类型成因及解决方法

发布时间:2022-01-18   点击次数:360次

倾斜摄影模型在水面、墙面等等地方出现破洞是常有的事情,这个问题也算是航测内业中的一个“常客",或者说是“顽疾"了。那么今天就和大家分享一下模型破洞的出现原因和通常的处理方式。



破洞的类型与产生原因

破洞类型有水面破洞;墙面破洞;桥底、树下破洞;女儿墙、广告牌破洞;楼顶破洞几种,下面我们来分别探讨它们出现的原因。


1▪

水面、玻璃面破洞


水面与玻璃面破洞是模型生产中最常遇到的问题,这是因为水面和玻璃面本身特征点较少,软件在使用照片进行空三时很难提取到特征点,甚至导致照片无法匹配,所以输出的模型中水面和玻璃面通常是破碎或者空洞的。

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2▪

墙面破洞


墙面破洞产生的原因大致分为两类。

A:与上述水面破洞类似,大面积纯色墙面特征点较少,软件空三时很难提取到特征点,导致输出模型的墙面破洞或凹陷。


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墙面破洞

墙面凹陷

B:建筑物群落过于密集,导致空中相机各视角无法拍摄到建筑物之间的缝隙处,没有照片参与此处的空三和贴图,那么输出的模型在缝隙处也就是破洞或者粘连的了。

建筑物缝隙处的破洞

建筑物缝隙出的粘连

3▪

桥下、树下破洞


此类问题数量极多,尤其在城市建模中大量存在,广泛分布与大桥、过街天桥、高架桥以及密集树林等地方。


究其原因,与上述密集建筑缝隙处破洞类似,是相机在空中作业时无法拍摄到大桥和树木底部,导致软件无法提取此处的特征点,也就无法进行建模了。


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大桥底部破洞

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树下破洞


4▪

女儿墙、广告牌破洞


事实上,此类破洞不仅仅只针对女儿墙和广告牌,许多薄的建筑物均存在这类问题,例如围墙、成片的栏杆、太阳能板等等。


虽然空中工作的相机各视角能正常拍摄到这类地物,但由于其较薄的物理结构,导致其特征点提取困难,墙上或广告牌上只存在少量特征点,导致最终输出的模型出现空洞。


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女儿墙破洞

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护栏破洞


5▪

楼顶破洞


此类破洞通常在城市建模时出现,测区内高楼顶部建模不完整或完全没有楼顶部分,如下图建筑物高度为140米左右,楼顶部分出现大面积空洞,而旁边100米的建筑物楼顶却完好无损。


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140米(左)与100米(右)楼顶对比


此类破洞出现的原因大多为楼顶重叠度不够。一般地,在进行高楼建模时,我们推荐高楼楼顶重叠度需要在航向65%,旁向55%及以上,若单次飞行不满足重叠度要求,那么可以在后续架次中补测高楼顶部,加大航高与重叠度,直到满足要求即可。


而上述测区中,设计航飞高度为180米,使用的相机为RIY-DG4 Pros,设计地面重叠度为航向85%,旁向80%,那么计算出100米高楼的楼顶重叠度为航向70%,旁向60%,满足建模要求。


但同样的设计航高下,140米高楼的楼顶重叠度仅为航向45%,旁向28%,这个参数则完全不能满足倾斜摄影的建模要求,也就导致楼顶出现了大面积的破洞。

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140米高楼破洞


通常在城市建模过程中,因为存在大量高楼,且各高楼的高度参差不齐,为保证作业安全和地面分辨率的要求,会选择焦距较长的相机,而城市内空域时间有限,为保证作业效率,会选择全画幅/中画幅类型的相机。睿铂针对以上难点,推出了实景三维、智慧城市项目的作业利器——RIY-DG4 Pros和M10 Pro,长焦距、画幅大,单次作业即可满足建模要求,不必浪费效率进行补测。



破洞问题解决方案 

已经阐述了各类破洞产生的原因,针对以上问题,应该如何解决它们呢?接下来这里就简单地提供几种方法。

1▪

KML范围约束

此方法通常用于水面破洞修补,同时也可以用于草地、公路等的约束压平,操作简单易上手,效果较好。

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KML水面破洞约束【节选自GIS前沿】


2▪

软件中建模设置


此方法对第2类墙面破洞和第4类女儿墙破洞有一定效果。在Processing setting--Hole filling中选择Fill all holes except at tile boundaries(填充除块边界外的所有孔洞),但填充完整的墙面也可能出现凹陷的情况。

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Fill all holes except at tile boundaries设置


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两种Hole filling设置的说明

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两种Hole filling设置生成的模型效果

3▪

选择合适的空三建模软件


业内广泛使用的空三建模软件有瞰景Smart3D、Context Capture、Mirauge 3D等,各软件都有其长处和优势。例如瞰景Smart3D软件可以自动进行水面识别和修复,Context Capture update16及以上拥有简单的修模功能,可以直接填充破洞和水面等等。


除建模功能外,瞰景Smart3D也具有水面约束等修模功能,操作非常简单,而且路面和建筑的模型修复都可以直接在建模软件下进行,操作简单效率高。并且本身该软件生产的模型就无悬浮物,进一步减少了人工修模的工作量。

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瞰景Smart3D自动水面修复

瞰景Smart3D(左)与DJI Terra(右)玻璃面效果对比



4▪

对模型进行修饰


上述各类破洞问题均能通过后期修模操作来解决,业内常用的修模软件有SVS MeshEditor、DP Modeler等,此类软件不仅操作易上手,而且功能强大,更是可以一键填充水面,修改纹理,并支持多种模型格式。


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水面修复效果

坝体模型修复效果

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