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        基于AgisoftPhotoScan的圖像與三維激光掃描三維重建精度對(duì)比

        2018-03-06 02:03:12吳超清張振華陶小明
        建材與裝飾 2018年6期
        關(guān)鍵詞:浮雕靶標(biāo)三維重建

        吳超清 張振華 陶小明

        (江西理工大學(xué)建筑與測(cè)繪工程學(xué)院 江西贛州 341000)

        1 基于圖像的三維重建軟件

        影像數(shù)據(jù)的獲取相對(duì)于三維激光掃描來(lái)說(shuō)更加簡(jiǎn)單、拍攝手法也更加靈活,可以使用航拍亦或是無(wú)人機(jī)或者手持高分辨率數(shù)碼相機(jī)并且成本也更低[1]。AgisoftPhotoScan是一款基于影像自動(dòng)生成高質(zhì)量三維模型的優(yōu)秀軟件。它無(wú)需設(shè)置初始值,無(wú)需相機(jī)檢校,根據(jù)最新的多視圖三維重建技術(shù),可對(duì)任意照片進(jìn)行處理,無(wú)需控制點(diǎn),通過(guò)控制點(diǎn)則可以生成真實(shí)坐標(biāo)的三維模型。照片的拍攝是任意的,無(wú)論是航攝照片還是高分辨率數(shù)碼相機(jī)拍攝的影像都可以使用。整個(gè)工作流程無(wú)論是影像定向還是三維模型重建過(guò)程都是完全自動(dòng)化[2]。

        2 基于圖像的三維重建方法

        選取一組名為“葉枝思根”的石質(zhì)浮雕,使用數(shù)碼相機(jī)環(huán)繞浮雕一周共拍攝126張高清照片。將所有照片載入軟件中,通過(guò)“對(duì)齊照片”,將相鄰照片重復(fù)率小于50%的偽片自動(dòng)刪除,此類照片由于缺少同名點(diǎn)參照,無(wú)法恢復(fù)出相機(jī)、照片和實(shí)物的相對(duì)位置,對(duì)齊照片中的同名點(diǎn)以像素形式顯示真實(shí)位置,之后獲取浮雕的稀疏點(diǎn)云模型,通過(guò)內(nèi)插法建立密集點(diǎn)云,選擇級(jí)別高后共生成1300萬(wàn)個(gè)空間像素點(diǎn),生成網(wǎng)格并進(jìn)行紋理映射[3],結(jié)果如圖1所示。

        圖1 密集點(diǎn)云模型

        3 精度對(duì)比

        數(shù)據(jù)采集時(shí)在浮雕的正面上布設(shè)10個(gè)靶標(biāo),其中4個(gè)是三維激光掃描系統(tǒng)的圓形靶標(biāo),6個(gè)是AgisoftPhotoScan提供的圖形靶標(biāo)。由于三維激光掃描獲取到的三位激光點(diǎn)云具有較高的精度和可信度,因此將三維點(diǎn)云作為參考坐標(biāo)。選取三維激光掃描系統(tǒng)的4個(gè)圓形靶標(biāo)的點(diǎn)位數(shù)據(jù)作為控制點(diǎn),在AgisoftPhotoScan軟件中將多視圖影像生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換至三維激光掃描儀器坐標(biāo)系下。將剩下的6個(gè)圖形靶標(biāo)的點(diǎn)位數(shù)據(jù)用作檢核點(diǎn)與三維激光掃描儀實(shí)測(cè)坐標(biāo)作比較。模型坐標(biāo)與三維激光掃描坐標(biāo)對(duì)比結(jié)果如表1所示。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        雖然基于圖像的三維重建精度還達(dá)不到很高的水平,但是其圖像獲取手段方便多樣,測(cè)量時(shí)間相較于三維激光掃描大大縮短,建模過(guò)程高度自動(dòng)化。非常適合于大型復(fù)雜場(chǎng)景尤其是異性物體的建模。

        表1 檢核點(diǎn)三維坐標(biāo)值

        [1]唐雪海,王田磊,袁進(jìn)軍,等.數(shù)字近景攝影測(cè)量輔助三維激光掃描用于森林固定樣地測(cè)樹(shù)原理探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(12):6095~6097.

        [2]Perry,ToddSheridan.Agisoft’sPhotoScan[J].Animation,2013,27(2):38.

        [3]繆盾,吳競(jìng).基于AgisoftPhotoScan的圖像三維重建及精度研究[J].測(cè)繪工程,2017,26(8):41~44.

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