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MapMatrix3D-Dodging应用案例深度解析

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  • 作者:应用开发中心-李娜娜
  • 发布时间:2019-08-27 10:26
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【概要描述】自6月17日《SmartDodging,让实景三维“丽质天成”》(注:SmartDodging现已更名为MapMatrix3D-Dodging)发布以来,我们陆续收到了大量读者的留言和来电咨询,还有不少客户主动申请试用,大家表现出了对该软件模块的浓厚兴趣。为了回馈大家的热情,也为了解决普遍存在的相关疑问,我们此次将对其中提及的MapMatrix3D-Dodging项目案例进行深度剖析、详解案例流程,带领大家深入了解MapMatrix3D-Dodging的作业方式及项目效果。   项目区简介   在城乡建设用地增减挂钩系列项目中,航天远景受甲方委托,对湖南省某县项目区约280平方公里的范围进行无人机倾斜航空摄影,并完成区域内的倾斜三维模型构建工作。项目区基本参数如表1所示。   表1 项目区基本参数       项目区航线及像控点布设如图1所示。 图1 项目区航线及像控点布设图     项目区数据处理平台   航摄设备   项目采用固定翼KC3400搭载Canon EOS 5DS相机,完成项目区的倾斜航空摄影工作。KC3400为一款垂直起降无人机,其航时为4-6小时,同时装有机载双频GPS接收机,确保精度的同时,减少外业控制点数量。     软件设备   区块色彩调整采用航天远景MapMatrix3D-Dodging。     硬件设备   全流程集群硬件支持,配合CUDA异构计算,将多核CPU和GPU处理技术与分布式集群运算相结合。CPU:i7 7700K(64g内存);显卡:GTX 1060。     项目实施流程   项目区作业流程包括如下几个步骤:倾斜航空摄影、数据质量检查、影像预处理、空三计算、倾斜三维建模。     倾斜航空摄影   根据项目区范围确定航摄方位,飞行计划获批后,根据项目技术要求,进行航空摄影技术设计。   外业航飞作业时间为2天,航摄4个架次,共获取影像6450张,其中,第1和2架次于16日(多云转阴)获取,3和4架次17日(多云)获取,拍摄时间跨度均为10点至17点。     数据质量检查   外业倾斜航空摄影实施完成后,对获取的4个架次数据进行质量检查(表2)。     表2 数据质量记录表     由于受天气因素影响,第2架次获取影像较暗,与其他架次明暗差异较大,如图2所示。 图2 第1和2架次影像     由于相机问题,出现单张影像边缘较暗的情况,如图3所示。 图3 影像边缘较暗示意图     影像预处理   考虑到2架次和3架次影像偏暗,直接建模会使模型在架次拼接处过渡不自然、存在明显的接缝线。采用远景MapMatrix3D-Dodging软件对项目区影像进行色彩预处理,可以有效解决由于天气因素等原因造成的影像色调差异问题。   影像色彩预处理过程如下:   数据源准备   色彩预处理之前,进行数据源准备,包括原始影像数据和pos数据,其中,pos数据与影像ID一一对应。   计算金字塔影像   金字塔影像的生成,用于加快软件运行速度,并且可以在效果预览中用金字塔影像生成纹理改善预览图。   参数设置   根据测区范围与架次覆盖范围,设置格网尺寸为5km×5km,并设置勾选自适应边缘增强。   效果预览   快速统计测区内影像特征值,并对每个格网影像快速生成部分效果图,提供效果预览功能。   色彩调整   根据测区内特征,自动化地进行全区影像色彩调整。 图4 色彩调整后1和2架次影像效果图     对比图2和图4可以发现,色彩调整后不同架次的影像色调基本一致、过渡自然,既保持了影像原有的色调,又顾及了区块间的光滑过渡。对影像去暗角的效果如下图5所示。          图5 去暗角影像效果图   对比图3和图5可以看出,通过对影像去暗角,影像中心亮、四周暗的情况得到了有效改善。   空三计算和三维建模   使用原始影像进行空三计算;空三计算完成后,将色彩调整后的影像和前期空三计算结果提交至三维建模模块,设置区块大小、调整成果范围,提交模型重建任务。图6(a)、(b)中分别为色彩调整及边缘增强前后正射影像及三维建模效果图(左为正射影像,右为三维模型)。   (a) 原始成果图 (b) 色彩调整后成果图     图6 色彩调整前后正射影像及三维建模效果图     图7所示为城市地区色彩预处理前后正射影像和倾斜三维建模效果图,(a)中左图、右图分别为色彩调整前后正射影像图,(b)中左图、右图分别为色彩调整前后倾斜三维模型。   (a) 色彩调整前后正射影像图 (b)色彩调整前后三维模型     图7 色彩调整前后正射影像及三维建模效果图   从图7中可以看出,色彩调整后的正射影像和倾斜三维模型架次拼接处色调过渡自然、无拼接缝,正射影像和三维模型均具有较好的视觉效果。   设备投入及效率   本项目区色彩预处理使用的设备平台为Windows10系统、CPU i7 7700k(64g)、显卡 GTX 1060,单机1.75小时完成6450张影像的色彩调整与影像去暗角。   结论   截至发稿前,MapMatrix3D-Dodging已经在土地资源后备增加挂钩和倾斜三维建模等4个项目中应用,累计处理影像数目60万幅。针对大范围倾斜三维建模,MapMatrix3D-Dodging的使用大大减弱了复杂天气(如多雾、阴天、光照变化大)等对正射影像成图和倾斜三维建模成果的影响。   可以说,航天远景MapMatrix3D-Dodging的成功研发对三维建模领域有着非同一般的意义,它特有的网格化色彩调整、去暗角等功能,不仅有效弥补了外界条件造成的影像缺陷,也极大地优化了航摄影像效果,为后续色彩自然一致、纹理清晰的三维模型重建工作奠定了良好的基础。

MapMatrix3D-Dodging应用案例深度解析

【概要描述】自6月17日《SmartDodging,让实景三维“丽质天成”》(注:SmartDodging现已更名为MapMatrix3D-Dodging)发布以来,我们陆续收到了大量读者的留言和来电咨询,还有不少客户主动申请试用,大家表现出了对该软件模块的浓厚兴趣。为了回馈大家的热情,也为了解决普遍存在的相关疑问,我们此次将对其中提及的MapMatrix3D-Dodging项目案例进行深度剖析、详解案例流程,带领大家深入了解MapMatrix3D-Dodging的作业方式及项目效果。

  项目区简介

  在城乡建设用地增减挂钩系列项目中,航天远景受甲方委托,对湖南省某县项目区约280平方公里的范围进行无人机倾斜航空摄影,并完成区域内的倾斜三维模型构建工作。项目区基本参数如表1所示。

 

表1 项目区基本参数

 



 

  项目区航线及像控点布设如图1所示。



图1 项目区航线及像控点布设图

 

  项目区数据处理平台

  航摄设备

  项目采用固定翼KC3400搭载Canon EOS 5DS相机,完成项目区的倾斜航空摄影工作。KC3400为一款垂直起降无人机,其航时为4-6小时,同时装有机载双频GPS接收机,确保精度的同时,减少外业控制点数量。

 

  软件设备

  区块色彩调整采用航天远景MapMatrix3D-Dodging。

 

  硬件设备

  全流程集群硬件支持,配合CUDA异构计算,将多核CPU和GPU处理技术与分布式集群运算相结合。CPU:i7 7700K(64g内存);显卡:GTX 1060。

 

  项目实施流程

  项目区作业流程包括如下几个步骤:倾斜航空摄影、数据质量检查、影像预处理、空三计算、倾斜三维建模。

 

  倾斜航空摄影

  根据项目区范围确定航摄方位,飞行计划获批后,根据项目技术要求,进行航空摄影技术设计。

  外业航飞作业时间为2天,航摄4个架次,共获取影像6450张,其中,第1和2架次于16日(多云转阴)获取,3和4架次17日(多云)获取,拍摄时间跨度均为10点至17点。

 

  数据质量检查

  外业倾斜航空摄影实施完成后,对获取的4个架次数据进行质量检查(表2)。

 

  表2 数据质量记录表



 

  由于受天气因素影响,第2架次获取影像较暗,与其他架次明暗差异较大,如图2所示。



图2 第1和2架次影像

 

  由于相机问题,出现单张影像边缘较暗的情况,如图3所示。



图3 影像边缘较暗示意图

 

  影像预处理

  考虑到2架次和3架次影像偏暗,直接建模会使模型在架次拼接处过渡不自然、存在明显的接缝线。采用远景MapMatrix3D-Dodging软件对项目区影像进行色彩预处理,可以有效解决由于天气因素等原因造成的影像色调差异问题。

  影像色彩预处理过程如下:

  数据源准备

  色彩预处理之前,进行数据源准备,包括原始影像数据和pos数据,其中,pos数据与影像ID一一对应。

  计算金字塔影像

  金字塔影像的生成,用于加快软件运行速度,并且可以在效果预览中用金字塔影像生成纹理改善预览图。

  参数设置

  根据测区范围与架次覆盖范围,设置格网尺寸为5km×5km,并设置勾选自适应边缘增强。

  效果预览

  快速统计测区内影像特征值,并对每个格网影像快速生成部分效果图,提供效果预览功能。

  色彩调整

  根据测区内特征,自动化地进行全区影像色彩调整。



图4 色彩调整后1和2架次影像效果图

 

  对比图2和图4可以发现,色彩调整后不同架次的影像色调基本一致、过渡自然,既保持了影像原有的色调,又顾及了区块间的光滑过渡。对影像去暗角的效果如下图5所示。

  

 

 

  图5 去暗角影像效果图

  对比图3和图5可以看出,通过对影像去暗角,影像中心亮、四周暗的情况得到了有效改善。

  空三计算和三维建模

  使用原始影像进行空三计算;空三计算完成后,将色彩调整后的影像和前期空三计算结果提交至三维建模模块,设置区块大小、调整成果范围,提交模型重建任务。图6(a)、(b)中分别为色彩调整及边缘增强前后正射影像及三维建模效果图(左为正射影像,右为三维模型)。

 



(a) 原始成果图



(b) 色彩调整后成果图

 

  图6 色彩调整前后正射影像及三维建模效果图

 

  图7所示为城市地区色彩预处理前后正射影像和倾斜三维建模效果图,(a)中左图、右图分别为色彩调整前后正射影像图,(b)中左图、右图分别为色彩调整前后倾斜三维模型。

 



(a) 色彩调整前后正射影像图

(b)色彩调整前后三维模型

 

  图7 色彩调整前后正射影像及三维建模效果图

  从图7中可以看出,色彩调整后的正射影像和倾斜三维模型架次拼接处色调过渡自然、无拼接缝,正射影像和三维模型均具有较好的视觉效果。

  设备投入及效率

  本项目区色彩预处理使用的设备平台为Windows10系统、CPU i7 7700k(64g)、显卡 GTX 1060,单机1.75小时完成6450张影像的色彩调整与影像去暗角。

  结论

  截至发稿前,MapMatrix3D-Dodging已经在土地资源后备增加挂钩和倾斜三维建模等4个项目中应用,累计处理影像数目60万幅。针对大范围倾斜三维建模,MapMatrix3D-Dodging的使用大大减弱了复杂天气(如多雾、阴天、光照变化大)等对正射影像成图和倾斜三维建模成果的影响。

  可以说,航天远景MapMatrix3D-Dodging的成功研发对三维建模领域有着非同一般的意义,它特有的网格化色彩调整、去暗角等功能,不仅有效弥补了外界条件造成的影像缺陷,也极大地优化了航摄影像效果,为后续色彩自然一致、纹理清晰的三维模型重建工作奠定了良好的基础。

  • 分类:远景分享
  • 作者:应用开发中心-李娜娜
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自6月17日《SmartDodging,让实景三维“丽质天成”》(注:SmartDodging现已更名为MapMatrix3D-Dodging)发布以来,我们陆续收到了大量读者的留言和来电咨询,还有不少客户主动申请试用,大家表现出了对该软件模块的浓厚兴趣。为了回馈大家的热情,也为了解决普遍存在的相关疑问,我们此次将对其中提及的MapMatrix3D-Dodging项目案例进行深度剖析、详解案例流程,带领大家深入了解MapMatrix3D-Dodging的作业方式及项目效果。

 

项目区简介

在城乡建设用地增减挂钩系列项目中,航天远景受甲方委托,对湖南省某县项目区约280平方公里的范围进行无人机倾斜航空摄影,并完成区域内的倾斜三维模型构建工作。项目区基本参数如表1所示。

 

表1 项目区基本参数

航天远景

 

项目区航线及像控点布设如图1所示。

 

航天远景

图1 项目区航线及像控点布设图

 

项目区数据处理平台

航摄设备

项目采用固定翼KC3400搭载Canon EOS 5DS相机,完成项目区的倾斜航空摄影工作。KC3400为一款垂直起降无人机,其航时为4-6小时,同时装有机载双频GPS接收机,确保精度的同时,减少外业控制点数量。

 

软件设备

区块色彩调整采用航天远景MapMatrix3D-Dodging。

 

硬件设备

全流程集群硬件支持,配合CUDA异构计算,将多核CPU和GPU处理技术与分布式集群运算相结合。CPU:i7 7700K(64g内存);显卡:GTX 1060。

 

项目实施流程

项目区作业流程包括如下几个步骤:倾斜航空摄影、数据质量检查、影像预处理、空三计算、倾斜三维建模。

 

倾斜航空摄影

根据项目区范围确定航摄方位,飞行计划获批后,根据项目技术要求,进行航空摄影技术设计。

外业航飞作业时间为2天,航摄4个架次,共获取影像6450张,其中,第1和2架次于16日(多云转阴)获取,3和4架次17日(多云)获取,拍摄时间跨度均为10点至17点。

 

数据质量检查

外业倾斜航空摄影实施完成后,对获取的4个架次数据进行质量检查(表2)。

表2 数据质量记录表

航天远景

 

由于受天气因素影响,第2架次获取影像较暗,与其他架次明暗差异较大,如图2所示。

航天远景

图2 第1和2架次影像

 

由于相机问题,出现单张影像边缘较暗的情况,如图3所示。

航天远景

图3 影像边缘较暗示意图

 

影像预处理

考虑到2架次和3架次影像偏暗,直接建模会使模型在架次拼接处过渡不自然、存在明显的接缝线。采用远景MapMatrix3D-Dodging软件对项目区影像进行色彩预处理,可以有效解决由于天气因素等原因造成的影像色调差异问题。

 

影像色彩预处理过程如下:

数据源准备

色彩预处理之前,进行数据源准备,包括原始影像数据和pos数据,其中,pos数据与影像ID一一对应。

计算金字塔影像

金字塔影像的生成,用于加快软件运行速度,并且可以在效果预览中用金字塔影像生成纹理改善预览图。

参数设置

根据测区范围与架次覆盖范围,设置格网尺寸为5km×5km,并设置勾选自适应边缘增强。

效果预览

快速统计测区内影像特征值,并对每个格网影像快速生成部分效果图,提供效果预览功能。

色彩调整

根据测区内特征,自动化地进行全区影像色彩调整。

航天远景

图4 色彩调整后1和2架次影像效果图

 

对比图2和图4可以发现,色彩调整后不同架次的影像色调基本一致、过渡自然,既保持了影像原有的色调,又顾及了区块间的光滑过渡。对影像去暗角的效果如下图5所示。

  

图5 去暗角影像效果图

对比图3和图5可以看出,通过对影像去暗角,影像中心亮、四周暗的情况得到了有效改善。

 

空三计算和三维建模

使用原始影像进行空三计算;空三计算完成后,将色彩调整后的影像和前期空三计算结果提交至三维建模模块,设置区块大小、调整成果范围,提交模型重建任务。图6(a)、(b)中分别为色彩调整及边缘增强前后正射影像及三维建模效果图(左为正射影像,右为三维模型)。

航天远景

(a) 原始成果图

航天远景

(b) 色彩调整后成果图

图6 色彩调整前后正射影像及三维建模效果图

 

图7所示为城市地区色彩预处理前后正射影像和倾斜三维建模效果图,(a)中左图、右图分别为色彩调整前后正射影像图,(b)中左图、右图分别为色彩调整前后倾斜三维模型。

航天远景

(a) 色彩调整前后正射影像图

航天远景

(b)色彩调整前后三维模型

图7 色彩调整前后正射影像及三维建模效果图

 

从图7中可以看出,色彩调整后的正射影像和倾斜三维模型架次拼接处色调过渡自然、无拼接缝,正射影像和三维模型均具有较好的视觉效果。

 

设备投入及效率

本项目区色彩预处理使用的设备平台为Windows10系统、CPU i7 7700k(64g)、显卡 GTX 1060,单机1.75小时完成6450张影像的色彩调整与影像去暗角。

 

结论

截至发稿前,MapMatrix3D-Dodging已经在土地资源后备增加挂钩和倾斜三维建模等4个项目中应用,累计处理影像数目60万幅。针对大范围倾斜三维建模,MapMatrix3D-Dodging的使用大大减弱了复杂天气(如多雾、阴天、光照变化大)等对正射影像成图和倾斜三维建模成果的影响。

 

可以说,航天远景MapMatrix3D-Dodging的成功研发对三维建模领域有着非同一般的意义,它特有的网格化色彩调整、去暗角等功能,不仅有效弥补了外界条件造成的影像缺陷,也极大地优化了航摄影像效果,为后续色彩自然一致、纹理清晰的三维模型重建工作奠定了良好的基础。

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