概述

为三维建模采集航拍数据有几个基本的原则:

  1. 图像精度越高三维效果越好。飞得越低,相片分辨率越高,CCD幅面越大,自然获取的三维结果更好。同时图像的三维效果比视频要好。
  2. 飞机要动起来。切忌定点转动相机像拍摄全景图一样拍摄单独一组图像。一定要移动飞机拍摄多组图像。
  3. 相片之间的重叠度要大,70%是基本,80%~85%左右最佳,90%以上的话太浪费图像了。

有两种基本拍摄方法,绝大多数的场景均可通过这两种拍摄方法灵活组合而完成拍摄。两种方法分别是:

  1. 环绕飞行。如使用大疆无人机,推荐使用 DJI Go 的定点环绕飞行来拍摄。
  2. 折线飞行。如使用大疆无人机,推荐使用 Altizure 来拍摄。

下面我们会详细讲解这两种拍摄模式。

环绕飞行

环绕飞行,顾名思义就是绕着要建模的物体做环形飞行,并让相机对准被建模的主题进行拍摄。这种拍摄方法特别适合对单栋建筑或者标志物的拍摄,三维重建效果好,同时所需的图像也很少,非常经济实用。

以下就是一个环绕飞行拍摄单栋建筑的例子:

如果建筑物比较高大,还可以采取多层环拍,保证楼顶和楼底都能被高精度的图像覆盖。例如:

折线飞行

折线飞行顾名思义就是让飞机走之字型的路径,扫描整个要拍摄的区域。这种方式比较适合拍摄大面积的场景。

以下就是一个折线飞行覆盖一片区域的例子:

综合应用

这两种基本飞行模型各有其优缺点,在实际使用中必须灵活应用以达到更佳的效果。例如这个案例,作者使用了折线飞行覆盖大面积的场景,再使用了环绕飞行重点拍摄了主要建筑。

飞行高度与地面精度
地面精度主要衡量标准是地面采样密度GSD,其单位是厘米/像素。对于同一款的相机,飞行高度越低,地面精度越高,三维重建的结果就更加细致。下表给出了在70%重叠度的条件下,以5、10或20 GSD采集一平方公里所需的相片数目和飞行高度。

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以上采集相片数目仅供参考,实际数目与飞行轨迹的精准程度、天气、相机连拍速度、采集范围的形状、及采集人员的操作能力密切相关。

飞行轨迹
飞机需要按图示折线路线飞行覆盖目标区域。飞行轨迹需要比实际采集区域外扩些许。外扩距离等于飞行高度。例如飞行高度为100米,则需要外扩100米。

图示:

  1. 目标区域
  2. 飞行路径

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图像重叠度
航向和旁向的图像重叠度需要至少70%。为了保证最佳的三维效果,请拍摄航拍照片,而不是航拍视频。

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拍摄角度
除了让相机垂直于地面拍摄图像,还需要让相机倾斜与垂直方向成30~40度角,并且在东南西北四个方向上拍摄倾斜图像。

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最终效果

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