武漢大學(xué)鄧非:傾斜攝影與街景結(jié)合的城市實(shí)景三維

  6月13日消息，由工業(yè)和信息化部信息化推進(jìn)司、商務(wù)部電子商務(wù)和信息化司指導(dǎo)，中國(guó)信息協(xié)會(huì)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)委員會(huì)、Esri中國(guó)信息技術(shù)有限公司承辦的“2014中國(guó)城市信息化大會(huì)暨地理信息技術(shù)研討會(huì)鄭州站”在鄭州正式開幕。

武漢大學(xué)航空航天測(cè)繪研究所副所長(zhǎng)鄧非在演講中表示，智慧城市的基礎(chǔ)是數(shù)字城市，現(xiàn)在由于各種數(shù)據(jù)源非常多，快速獲取數(shù)據(jù)是一個(gè)非常迫切的需求。針對(duì)傳統(tǒng)的這種數(shù)據(jù)的生成，三維數(shù)字城市模型的局限，這一兩年傾斜攝影和地面影像、街景全景影像大幅度在使用，給我們帶來了很大的機(jī)遇。

對(duì)于傾斜影像和傳統(tǒng)垂直拍攝影像的區(qū)別，他表示，傾斜影像是45度角獲取數(shù)據(jù)，可以獲得比垂直向下的影像更好的視角，特別是立面上的這些信息以及街面上的這些信息。現(xiàn)在傾斜攝影的相機(jī)都是在傳統(tǒng)的航攝相機(jī)上做一個(gè)擴(kuò)展，傳統(tǒng)只是一個(gè)相機(jī)，傾斜攝影是五個(gè)相機(jī)，豎直一個(gè)，45度角，各個(gè)方向來拍攝，形成了一個(gè)全景。把這個(gè)相機(jī)如果擺到地上，反過來往車上來，就是地面街景，倒過來往下面拍就是傾斜攝影的影像，現(xiàn)在谷歌、微軟率先在全球推出了傾斜攝影的應(yīng)用。傾斜攝影的獲取模式有比較的傾斜相機(jī)，包括萊卡、天寶。我國(guó)的劉先林院士也在做傾斜相機(jī)，是一種低成本的單反，在直升機(jī)或者無人機(jī)上拍攝的傾斜相機(jī)，這兩年也有出現(xiàn)。

他指出，傳統(tǒng)的建模方式，現(xiàn)在的處理手段基本上是3DS Max等方式進(jìn)行，造價(jià)非常高。它有一個(gè)缺點(diǎn)，建模型和實(shí)景差異比較大，雖然做的很漂亮，精雕細(xì)刻，但是真實(shí)性不夠強(qiáng)，而且造價(jià)太高。另外一種方式，近兩年進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用的，就是利用多視角的影像通過密集的匹配，自動(dòng)生成三角網(wǎng)的模型，它可以通過自動(dòng)匹配的方式生成密集的點(diǎn)，然后用密集的點(diǎn)來構(gòu)造一個(gè)三角網(wǎng)，并且把紋理映射上去，但是它的瑕疵非常嚴(yán)重，到地面看的時(shí)候，它的瑕疵基本上是沒有辦法與手工的相比，因?yàn)槭止そ６际欠浅Ｒ?guī)整的，三角網(wǎng)做的模型，近距離看墻面也是不平整的，有很多空洞。

談到街景影像，鄧非表示，街景影像主要是在車上做的方案，在車上拍攝的360度的影像，在騰訊、谷歌地圖上都有發(fā)布。我們所說的方案跟互聯(lián)網(wǎng)公司發(fā)布的方案有所不同，我們的方案是一個(gè)可采編的方案，它的精度是不同的，互聯(lián)網(wǎng)地圖的精度主要還是用于瀏覽，我們所提供的精度是測(cè)量級(jí)精度的數(shù)據(jù)，可以直接在影像上進(jìn)行多種數(shù)據(jù)的采編，而且還可以和各種城市的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)，包括城市的地下管網(wǎng)、城市的構(gòu)建，都可以進(jìn)行一些對(duì)應(yīng)。一方面，拍攝的紋理可以作為三維城市建模的數(shù)據(jù)版本。其次，它也可以作為測(cè)量城市構(gòu)建采集的數(shù)據(jù)。從街拍的影像當(dāng)中，可以直接提取矢量的數(shù)據(jù)，可以量測(cè)或者進(jìn)行一個(gè)對(duì)應(yīng)，或者是進(jìn)行一些模型的種植。

通過我們的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，可以和三維建模的場(chǎng)景進(jìn)行套合的場(chǎng)景。在場(chǎng)景里面，通過這個(gè)三角網(wǎng)可以調(diào)取它的實(shí)景的影像。影像和模型是有一些區(qū)別的，因?yàn)樵俸玫慕Ｏ到y(tǒng)，也達(dá)不到實(shí)景的影像的效果，如果你有了多角度所拍攝的傾斜的影像，包括地面街景的影像以后，那么對(duì)建模的需求是會(huì)大幅度降低的，全世界除了中國(guó)之外，沒有任何一個(gè)國(guó)家進(jìn)行這種精細(xì)的城市手工的三維建模的事情。因?yàn)樵谥袊?guó)是一個(gè)勞動(dòng)密集型的國(guó)家，只有在一個(gè)低成本勞動(dòng)力的支持下，才能做這個(gè)事情。

我們現(xiàn)在所建的三維數(shù)字城市模型是一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)，是基于圖形的。圖形學(xué)的高境界是照片級(jí)的渲染，只要照片足夠多，照片覆蓋的范圍足夠多，可以在各個(gè)角度，空中360度、地面360度都可以進(jìn)行，這樣就失去了建模的意義，而且可以從照片上完成以前在三維建模里面都可以完成的工作。因?yàn)橛跋褚呀?jīng)跟模型完全套合了，所以在三維場(chǎng)景中建模的時(shí)候，三維場(chǎng)景里面做的工作，例如查詢一個(gè)屬性，在模型里進(jìn)行一些坐標(biāo)的量測(cè)都可以完成，你可以用自動(dòng)化程度很高的模型生成一個(gè)不那么細(xì)密的城市三維場(chǎng)景，這樣的成本可以比現(xiàn)在降低10倍以上。但是感官的效果反而沒有降低，因?yàn)樵俸玫慕Ｒ步ú怀鰧?shí)景照片的效果。我們通過構(gòu)建模型，生成一個(gè)可以在多角度瀏覽的三維場(chǎng)景?，F(xiàn)在如果有多角度的影像以后，反而對(duì)三維場(chǎng)景建模的需求是可以通過技術(shù)的手段進(jìn)行改變的。