基于ZR-Modeler的三維模型生產(chǎn)與應(yīng)用

鄭攀攀 （安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院勘測(cè)分院，安徽 蚌埠 233000）

1 引言

隨著三維基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取方式的改變，三維建模的方式也在不斷進(jìn)步，目前三維建模技術(shù)包括三維激光掃描技術(shù)、傾斜攝影測(cè)量建模技術(shù)、基于已有成果進(jìn)行三維模型單體化構(gòu)建以及手工建模的方式[1]。

傾斜攝影是通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從垂直、傾斜等不同角度采集影像，以獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息。它與傳統(tǒng)航測(cè)技術(shù)相比，在多角度地貌信息獲取、數(shù)據(jù)自動(dòng)化處理、批量高精度三維建模等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文在無(wú)人機(jī)傾斜攝影數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上來(lái)簡(jiǎn)述三維建模過(guò)程。

2 三維模型生產(chǎn)流程

ZR-Modeler是一款可對(duì)三維模型進(jìn)行精細(xì)化修飾的單體化軟件，其可針對(duì)第三方軟件（Smart3D、街景工廠、Photo Mesh等）自動(dòng)建模的成果進(jìn)行精修，例如建筑變形部分（紋理拉花、結(jié)構(gòu)扭曲、缺面破面等）、丟失部件的還原、懸浮物的刪除等，得到精細(xì)化模型，達(dá)到后期應(yīng)用要求。

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

在進(jìn)行數(shù)據(jù)生產(chǎn)之前，首先要對(duì)已有的航測(cè)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行檢查，重點(diǎn)是對(duì)影像重疊度、影像質(zhì)量和存儲(chǔ)格式、相機(jī)參數(shù)、影像pos信息、影像數(shù)量等進(jìn)行檢查，保證以上信息完整正確，滿足規(guī)范要求。

此外，為保證后期數(shù)據(jù)生產(chǎn)的效果，在做數(shù)據(jù)生產(chǎn)之前要對(duì)原始影像進(jìn)行勻光勻色處理，這樣既可延長(zhǎng)航攝可獲取的有效時(shí)間，增加數(shù)據(jù)獲取的幾率，又能提升模型的品質(zhì)，消除薄霧，使影像色彩統(tǒng)一，保證整個(gè)測(cè)區(qū)色調(diào)的一致性。

2.2 單體化建模

數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作完成后，首先在ZR-modeler中新建工程，引入前期空三成果，導(dǎo)入工程所需obj、osgb數(shù)據(jù)文件后即可進(jìn)行模型采集。三維建模的好壞主要取決于模型采集的準(zhǔn)確性，立體精確定位是三維建模準(zhǔn)確度的保障[2]。在立體采集中除了利用軟件提供的基本模型創(chuàng)建工具，對(duì)于異形或復(fù)雜的建筑物還可調(diào)用3Dmax進(jìn)行編輯。

在ZR-modeler中，可在垂直影像上獲取建筑物頂部結(jié)構(gòu)，傾斜影像上獲取建筑物立面結(jié)構(gòu)信息，對(duì)其進(jìn)行編輯、調(diào)整得到最終的精細(xì)模型。利用傾斜攝影獲取的影像數(shù)據(jù)中，可以采集建筑物的側(cè)面紋理的特點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)模型紋理自動(dòng)從影像中獲取，一鍵完成精細(xì)模型貼圖，實(shí)現(xiàn)單體化模型精修效果。模型紋理編輯靈活性高，可選擇所有影像中紋理質(zhì)量最好的作為當(dāng)前模型的紋理，當(dāng)紋理需要修改時(shí)，可調(diào)用Photoshop對(duì)紋理進(jìn)行編輯修改。以某地下涵為例，單體化前后如下圖所示。

單體化后建筑物要與場(chǎng)景融合，選中需要踏平的部分進(jìn)行刪除，對(duì)刪除的地面進(jìn)行補(bǔ)面、貼圖、紋理修改，把單體化的精模與地面部分進(jìn)行融合。最后將做好的數(shù)據(jù)保存?zhèn)浞?，根?jù)后續(xù)項(xiàng)目需要導(dǎo)出obj或osgb數(shù)據(jù)格式。

2.3 三維模型生產(chǎn)中需注意的事項(xiàng)

模型采集過(guò)程中需要依據(jù)三維建模技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建筑物進(jìn)行采集，達(dá)到精度要求，在滿足規(guī)范的前提下進(jìn)行綜合取舍，并保證工作效率。以下是本人在工作中總結(jié)的需注意的幾點(diǎn)，供參考。

①ZR-modeler在新建工程時(shí)，需要輸入一個(gè)偏移值，若是一個(gè)項(xiàng)目需要分成多個(gè)工程文件來(lái)完成，那么在做數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作時(shí)，最好把偏移值設(shè)為相同的數(shù)值，否則后期數(shù)據(jù)整合時(shí)容易出問(wèn)題。

②對(duì)于較復(fù)雜的建筑物，基準(zhǔn)定好后，要先采集建筑物的主體結(jié)構(gòu)，再采集其它的附屬結(jié)構(gòu)。

③建筑物單體化完成要和大場(chǎng)景融合時(shí)，最好把原有的模型刪除補(bǔ)洞再貼圖修改紋理，直接用擬合的話會(huì)出現(xiàn)閃面的情況。

④工程完成后，若需要的是osgb文件，那么osgb文件傳輸時(shí)最好用壓縮文件，因其數(shù)據(jù)量大、碎片多，傳輸過(guò)程中容易丟失損壞。

3 結(jié)束語(yǔ)

傾斜攝影三維技術(shù)是目前三維建模技術(shù)的主流，代表著三維建模技術(shù)發(fā)展的方向。利用傾斜攝影測(cè)量進(jìn)行自動(dòng)實(shí)景三維建模技術(shù)已漸成熟，模型單體化的方式也多種多樣。本文結(jié)合工作實(shí)踐總結(jié)三維模型單體化制作的生產(chǎn)流程，為傾斜影像實(shí)景三維模型生產(chǎn)提供參考。