无论是工程项目还是科学研究，往往都需要对现实物体和场景进行三维重建。 重建的方法就是别的
传统前向建模和反向建模
这两种方法。
传统的正向建模方法是基于纸张大小进行建模。 逆向建模方法有三维激光扫描法和三维实写建模法。
近年来，三维实景建模技术得到了广泛的应用，推动了逆向建模的进一步发展。
01
三维实景建模技术的兴起
近两年来，三维实景建模技术逐渐为人们所熟知，并应用于大规模地址调查(三维地形重建)、考古、建筑复原等领域。 三维实景建模技术也称为基于图像的三维重建。 这种技术是一种数学方法，通过组合照相机的一些基本原理，就可以简单地通过
从几百张几十张照片中得到了实际的对象物体的三维模型。 并且，该技术得到的三维模型在空间结构上与实际物体很相似，误差在严格控制下也可以达到毫米级，然后以此为基础，进一步对模型进行修正和完善，最终得到准确的数据，满足我们的需要这个技术属于逆向建模的范畴，这是
打破了以往的三维模型制作(正向建模)和现实场景复原
提供了一种全新的方法，应用前景广阔。
02
传统建模的缺点
传统建模是建模人员参考平面图，利用三维建模软件，根据个人经验，根据底层三维几何建立模型，并不断调整，最终形成目标形态。 这个方法有很多限制。
(1)多费用)时间。 建模人员需要先读图，了解目标物体的大致结构和细节结构，再根据图纸逐一进行建模，往往需要做很多工作。时间
)2)对建模人员的要求很高。 建模人员必须熟悉建模软件，要达到一定的水平需要大量的实战经验和严格的训练。 但是，实际上我们要建立的模型目标是多方面的，结构简单，有一些简单的几何图形，结构也可能很复杂。 例如，一个人，有复杂的曲面。 这些不确定的目标类型对建模人员来说是一个巨大的考验，需要对建模软件进行全面的熟悉和运用。
)3)对于没有图纸的模型，只能由建模者的主观决定，完全不能保证模型的精细度。
因此，这三点制约着传统建模快速实现三维模型重建的发展，需要找到更为有利的建模技术。
03
三维激光扫描技术的不足
为了适应发展，逆向建模技术应运而生。 逆向建模是基于现有实体模型，从工具设备中获取数据，并在3D环境中重新生成数字模型。 目前许多机构开始使用三维激光扫描技术进行三维重建。 在一定程度上满足了高精度恢复的要求，但也存在一些问题。
)1)是由于激光扫描装置对被扫描物体具有一些限制，例如
在玻璃上，水等透明物体往往很难扫描。
(2) ) ) )。
被扫描物体的空间尺寸有限制
例如，扫描大型物体的工作量非常大，难度太大。 因此，这种手段还没有迅速普及。
04
三维真实建模技术的优势
随着计算机运算能力的增强和数字图像处理技术的高速发展，三维实景建模的技术开始进入各行各业研究者的视野，取得了一系列实用化成果。
三维实拍建模是基于三维实拍建模技术及其应用图像的三维重建
这是根据单个图像或图像序列逆确定物体的三维模型，它是
照相机拍照的相反过程。 虽然一个图像只包含二维信息，但是这些二维信息包含与多个图像共同物体的物理特征对应的几何关系和两个图像的视差关系。 因此，可以比较物体的某一点在多张照片中的不同位置，并据此计算该点的三维几何信息。 这些二维信息被摄体自身拥有。 对于某些大型地形，为了提高精度，需要在地形表面添加特殊的标识，如控制点。 这有助于计算机更快地识别和处理这些二维信息。 总之就是以数码相机为工具，综合运用图像处理技术，根据数学理论基础从二维图像中提取目标的三维空间信息，最终实现目标的三维重建。 这项技术有很大的优点，体现在以下四个方面。
)1)工作量大幅减少：
通过科学准确的成像方法，可以快速采集数据信息，在室内进行数据处理，快速得到目标的三维模型。
（
2 )对建模人员的要求不是很高：
只要简单地熟悉摄影技术和数据处理技术，几天之内就能得到。
)3)不受被摄体的形状、状态、尺寸的限制。
)4)不需要昂贵的设备：
普通的数码相机就可以了，只要拍摄大地形、大建筑物，就可以使用无人机进行数据收集。 这些优点很好地弥补了传统建模和三维激光扫描仪存在的不足，是今后三维建模的重要发展方向，其全自动或半自动建模的特点和批量生产处理的特点适用于许多行业。
05
三维实景建模技术的应用
我们将结合北盘江大桥工程实例说明三维实景建模的具体应用。 三维实拍建模的技术运用主要分为两个部分：
一个是拍摄对象的数据收集。 二是后期数据的处理和编辑。
无人机航测采集数据，采集的数据为照片和照片的GPS坐标位置，因此对相机的要求和安装非常重要。 因此，相机请遵循以下原则。
)1)尽可能使用高分辨率的数码相机。
)2)避免使用超宽角度和鱼眼镜头。
最好的选择是50mm焦距(相当于35mm胶卷)镜头。
)3)最好使用固定透镜。
使用变焦镜头时，为了使整个拍摄过程更稳定，必须将焦距设为最大或最小。
)4)使用格式转换器将照片的JPG格式无损地转换为TIFF文件，
因为JPG噪音太多了。
)5) ISO应设置在100到400之间
中选择所需的族。 否则，高ISO值会在图像中添加杂色。
（
6 )作为光圈值的f -数设定在5. 6和8之间
可以迅速捕获，但同时不要变成模糊的照片。
)7)快门速度不能太慢
时，可能会发生轻微的运动，导致模糊。
)8)尽量避免使用闪光灯。
)9)后软件处理在原图像中进行
请勿裁剪、旋转或转换原始图像。 需要注意的是，可能会出现处理失败或高度不准确的情况，修改光度法不会影响重建结果。 再介绍一次拍摄中的要求吧。 拍摄照片时要事先做好计划，做好几个方面的准备。
拍摄的照片数量)关于照片的数量，请保持多与少的原则。
重叠率)地理几何信息模型的重构要求照片具有重叠度，即60%的纵向重叠率( 80%的横向重叠率)。
相机单元)三维模型重建至少需要两个相机平台，存在重叠照片。 如果只有一个相机站，可能只需要获得全景图像般的数据。 本项目在无人机航测中获得180张照片，采用了6个图像控制点。
无人机飞行路线
接下来是第二部分的软件处理环节。 本节使用一个名为photoscan的软件，该软件根据图像自动生成高质量的三维模型。 基于最新的多视点三维重建技术，可使用任意图像工作
照片可以在任何地方，但至少要看起来像两张照片
，通过完全自动化图像配准进行三维模型的重建。 Photoscan照片处理的最终目标是创建纹理的3D模型。 照片处理和三维模型的构建过程包括四个主要阶段。
第一个阶段是照相机的定位。
在这个阶段photoscan会搜索照片，搜索与他们匹配的共同点，发现每个屏幕上摄像机的位置，并改善摄像机标定参数。 最后，它与稀疏的点云形成一系列相机位置。 稀疏的点云表示照片对齐的结果，不能直接使用更多的三维模型程序。 但是，可以在外部程序下导出以供进一步使用。
下一个阶段是建筑物密集的点云。 它基于估计相机的位置和图像本身创建密集的点云。 可以编辑密集点以对其进行分类并导出，还可以生成更多的三维网格模型。 第三阶段是建立网格，photoscan基于密集的点云重构三维多边形网格来表示物体表面。 此外，还可以仅从基于稀疏点云的点云生成快速几何图形。 photoscan提供了两种适用于三维网格生成的算法。 高度字段-平面类型的曲面，任意-任意类型的对象。 创建网格后，可以根据需要进行编辑。 在PhotoScan中进行一些修改，包括增加或减少网格、移除分型组件、闭合孔和测量体积面积。 更复杂的编辑需要使用外部3D编辑器。 PhotoScan可以导出网格，在其他软件中进行编辑，然后重新导入。
最后一个阶段是创建纹理。 有一般的纹理和正射图像。 以下结合北盘江大桥工程具体操作。
(1)设定首选项。
在菜单栏的“工具选项”首选项中，此选项允许您设置首选项，选择软件语言，将模式更改为浮雕，并将视差更改为1.0。 在OPenCL栏中，选中OPenCL设备，选择3/4的CPU内核。 在上级栏中选中保留深度图，项目压缩级别： 6，启动程序时检查更新，启用VBO支持。
)2)添加照片和坐标。
添加照片：此步骤需要选择要添加的照片。 选择北盘江的180张照片，然后选择打开并添加到photoscan中。 添加坐标：首先需要从无人机黑匣子中读取此次飞行的数据，也就是这180张照片对应的坐标、高程，对其进行组织编辑后导入到photoscan中。
)3)添加图像控制点及其坐标。
在photoscan中，由各自的图像和相关图像来找出6个图像控制点的位置并确定。
)4)对准照片。
在菜单栏工作流中选择“照片对齐”，在显示的对话框中选择并禁用每个中等精度，然后确认要计算相机位置和稀疏点云数据的对齐方式。 (添加标记点和位置坐标，提高精度)。
)5)创建密集点云。
从菜单栏中选择工作流-创建密集点云时，将显示“生成密集点云”对话框，并在“选择质量”下选择“高级过滤”。
)6)生成网格。
在菜单栏中选择工作流-创建网格后，将显示“生成网格”( generate mesh )对话框。 然后，选择任意曲面类型，选择密集点云作为源数据，并在面数选择中默认启用差值。
(7)生成纹理。
从菜单栏中选择“工作流-生成纹理”( generate texture )将显示“生成纹理”( generation texture )对话框，其中一般选择映射模式，混合模式选择为马赛克。 如下图所示。
纹理图像
(8)编辑。
用外部编辑器对用photoscan处理的模型进行编辑处理，得到了以下模型。
模型图像
至此，三维重建过程基本结束，经过与实际物体的比对，模型的主要结构误差为毫米级。 从整个过程来看，人工参与度大幅减少，时间也大幅缩短。 当然，整个模型需要调整细节的结构，有些地方不能拍摄，很难处理。 要解决这一问题，必须将手动成像与无人机成像相结合。
