【转载】倾斜摄影项目生产“痛点”不再“痛”!



  • 倾斜摄影项目生产“痛点”不再“痛”!

    引言

            近年来,倾斜摄影技术因其高精度、高还原、高效率等优势,迅速在城乡建设的各个领域投入应用,实景三维模型数据已成为众多城市管理的“标配”。基于对航摄分辨率愈加增高的需求,以及对未来蓝海市场的信心,RTK无人机、高分多摄镜头、自动化处理软件等配套的软硬件设备也如雨后春笋,不断更新换代,刷新人们对技术极限的认知。随着倾斜摄影设备成本的降低,在追求性价比的同时,产生众多极端情况下获取、缺少准确参数的倾斜影像,较低的影像质量为我们的模型生产带来困扰,这就需要一款能够兼容各种“问题影像”的软件来拯救我们濒临“重飞”的倾斜摄影项目。本文基于对中科北纬公司的“Mirauge3D”软件的详细测试,与大家交流解决“问题数据”的心得体会,让倾斜摄影项目生产“痛点”不再“痛”!

    1.国内外现状

            众所周知,就在刚刚过去的2018年,倾斜摄影自动化建模还是国外软件的天下,虽然国内无人机、倾斜镜头等硬件设备百花齐放,但处理软件基本被AIRBUS、Bentley、Skyline等厂商所垄断,占据90%以上的后处理市场,成为众多倾斜摄影项目的处理首选。国产同类软件多由于建模效果、建模效率等原因无法商业化,因此一时难出其右。Mirauge3D作为一款2018年诞生的国产倾斜摄影软件,起初并没有引起大家注意。

    2.倾斜摄影处理的关键问题

            由于笔者参与的倾斜摄影项目范围广,大幅面影像数量多,在后处理软件选择中,考虑到StreetFactory(以下简称SF)分布式空三与ContextCapture(以下简称CC)建模质量高的优势,计划采用SF联合CC协同生产的作业模式。但在实施过程中,仍在局部区域受到航线不规范所导致的“问题数据”的困扰,详细如下:

    (1)自由网空三加密:

            空三加密作为实景三维生产的重要环节,其加密结果直接决定了模型质量和精度。很多倾斜摄影项目,尤其是无人机项目,往往卡在了空三自由网平差环节,导致工期拖延,测区局部质量差等问题,使项目进度不可控。

            导致空三加密失败的原因有很多,例如同向近线,即航线不按S型飞行,而是相邻航线同向进入,整体呈不规则分布,在SF或CC中的空三通过率很低,镜头有分层现象;多时态影像穿插问题,即航摄周期长导致不同天气、光照的影像相互穿插,空三运算中影像丢失严重;镜头参数输入错误,CC等软件空三失败时无法暴露具体原因。另外还有无人机硬件设计不严谨、镜头参数未检校所导致的外方位元素失效,均会让软件一筹莫展。

            因此笔者认为,空三加密过程中对倾斜影像质量和姿态的容忍度,逐渐成为评价一款后处理软件的重要指标。

    (2)多源数据融合:

            当项目出于空地结合拍摄的目的,测区存在多种数据源需要融合处理时,如倾斜航摄仪、无人机倾斜摄影系统、消费级无人机单镜头影像、地面RTK相机等,由于相机幅面、镜头分辨率、焦距等参数各不相同。融合过程中易出现扔掉某一设备影像或融合错误的现象。针对这种情况,传统做法是人工增加连接点或外业重新拍摄,这样做不但加大内业处理工作量和处理难度,并且空三结果的成功率较低。

    3.Mirauge3D测试对比

            在解决以上问题的过程中,几经辗转,笔者找到了中科北纬的Mirauge3D软件(以下简称M3D),起初抱着试试看的态度进行了小区域实验处理,接连成功后,才意识到该软件在空三加密处理上确实有独到之处,为项目解决很多“问题数据”。

            (1) 空三加密:M3D以一个服务端和多组计算引擎的方式对项目区进行分布式空三加密,这样可以在单分区内容纳更多的影像,且展点完成后的各分区融合时间短、成功率高,有效避免了反复空三的时间消耗。以某项目为例,其比较结果见表3-1:

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    图3-1 空三自由网成果对比图

            在v4.5以上版本的CC中,空三效率确有较大提升,如支持分布式展点,融合时间减少等,但对较差数据的兼容性有所下降,甚至不如v3.2之前的版本。但v3.2及之前的版本空三效率低,影像超过2万张时工期就不可控。M3D恰好弥补这个缺憾,使优良中差的航飞数据均可以一起运算。

            单次处理影像数量高:以配置64G内存的工作站为例,M3D单次可稳定处理7万张影像,使项目的分区数更少,从而减少接边像控点数量,使项目精度控制更容易,也缓解质检压力。

            参数错误提示:当外业航飞与内业生产沟通不顺畅,如发生镜头更换、参数调整等情况未通知时,内业人员是很难通过查看所有相片EXIF文件去逐一对比参数的正确性,只能根据外业提供的相机参数输入,此时发生空三失败或丢片时,较难发现错误原因。SF和CC等软件均需要求助技术支持人员查看错误文档来判定原因,M3D则可以在数据导入之初将用户输入值与该相机官方数据或EXIF信息进行对比,并弹出提示,从而降低人为出错的概率。

            (2) 多数据源融合生产:在M3D软件中,可将多源数据文件夹同时导入运算,并分别赋予参数。相比其他软件“单独解算—合并空三—二次解算”的方式用时短、成功率高。建议各个数据源的拍摄重叠度不小于65%,即可满足M3D的空三加密要求。

            (3) 空地联合建模:在空地联合建模方面,M3D软件专门面向成都睿铂系列、大疆精灵系列无人机倾斜摄影系统进行算法优化,空地联合解算的通过率较高。在近地面植被遮挡不严重的测区使用,可大量减少人工修模的工作量。

            (4) 水面建模:实景三维模型中的水面不但建模困难,后期编辑时还要经过裁剪、压平、补面等操作,人工成本高。M3D软件能够对大部分水面区域进行建模,正确率高,效果良好,减少模型编辑的人力与时间成本。

    4.总结

            目前市场上的主流倾斜摄影软件应对正常数据处理没有问题,市场占有率也居高不下。但M3D的出现,为特定条件下产生的“问题数据”处理提供新的思路,专门解决令用户头疼的空三加密问题,让倾斜摄影项目生产“痛点”不再“痛”!这种切入用户痛点的研发方式以及对用户反馈的及时响应,也正是国产软件的优势体现。相信在不久的将来,Mirauge 3D一定会被倾斜摄影行业广泛接纳与应用。

    作者简介曲林,高级工程师,现任自然资源部经济管理科学研究所,三维技术研究室主任。
    研究方向:倾斜摄影测量技术研究,实景三维产品生产与应用。