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.