武漢大學(xué)鄧非:傾斜攝影與街景結(jié)合的城市實景三維

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

武漢大學(xué)航空航天測繪研究所副所長鄧非在演講中表示，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)是一個非常迫切的需求。針對傳統(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遇。

對于傾斜影像和傳統(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)在傾斜攝影的相機都是在傳統(tǒng)的航攝相機上做一個擴展，傳統(tǒng)只是一個相機，傾斜攝影是五個相機，豎直一個，45度角，各個方向來拍攝，形成了一個全景。把這個相機如果擺到地上，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，包括萊卡、天寶。我國的劉先林院士也在做傾斜相機，是一種低成本的單反，在直升機或者無人機上拍攝的傾斜相機，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等方式進行，造價非常高。它有一個缺點，建模型和實景差異比較大，雖然做的很漂亮，精雕細刻，但是真實性不夠強，而且造價太高。另外一種方式，近兩年進行大規(guī)模應(yīng)用的，就是利用多視角的影像通過密集的匹配，自動生成三角網(wǎng)的模型，它可以通過自動匹配的方式生成密集的點，然后用密集的點來構(gòu)造一個三角網(wǎng)，并且把紋理映射上去，但是它的瑕疵非常嚴(yán)重，到地面看的時候，它的瑕疵基本上是沒有辦法與手工的相比，因為手工建模都是非常規(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量級精度的數(shù)據(jù)，可以直接在影像上進行多種數(shù)據(jù)的采編，而且還可以和各種城市的數(shù)據(jù)進行對應(yīng)，包括城市的地下管網(wǎng)、城市的構(gòu)建，都可以進行一些對應(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)，可以量測或者進行一個對應(yīng)，或者是進行一些模型的種植。

通過我們的增強現(xiàn)實系統(tǒng)，可以和三維建模的場景進行套合的場景。在場景里面，通過這個三角網(wǎng)可以調(diào)取它的實景的影像。影像和模型是有一些區(qū)別的，因為再好的建模系統(tǒng)，也達不到實景的影像的效果，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，那么對建模的需求是會大幅度降低的，全世界除了中國之外，沒有任何一個國家進行這種精細的城市手工的三維建模的事情。因為在中國是一個勞動密集型的國家，只有在一個低成本勞動力的支持下，才能做這個事情。

我們現(xiàn)在所建的三維數(shù)字城市模型是一個虛擬現(xiàn)實，是基于圖形的。圖形學(xué)的高境界是照片級的渲染，只要照片足夠多，照片覆蓋的范圍足夠多，可以在各個角度，空中360度、地面360度都可以進行，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。因為影像已經(jīng)跟模型完全套合了，所以在三維場景中建模的時候，三維場景里面做的工作，例如查詢一個屬性，在模型里進行一些坐標(biāo)的量測都可以完成，你可以用自動化程度很高的模型生成一個不那么細密的城市三維場景，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，因為再好的建模也建不出實景照片的效果。我們通過構(gòu)建模型，生成一個可以在多角度瀏覽的三維場景。現(xiàn)在如果有多角度的影像以后，反而對三維場景建模的需求是可以通過技術(shù)的手段進行改變的。