基于smart3d的三維建模及注意問題

居向明

摘要：三維實景建模技術建立三維實景模型，具有高逼真、高精度的優勢，已愈來愈廣泛應用于各行業。本文深入探討了利用Smart3D構建三維實景模型的流程和方法，并結合自身實踐體會，針對空三失敗、模型失真等問題，提出了具體解決辦法，為從事相關工作的同行提供了很好的參考借鑒。

關鍵詞：三維建模 Smart3D 空三解算 模型失真

目前，比較流行的實景三維建模軟件有街景工廠、Smart3D等，在此，本文結合Smart3D軟件三維建模的流程及應注意的問題作一深入探討。

1 Smart3d軟件

Smart3D是Bently公司研發的一款三維建模軟件，具有可視化、自動化、效率高、費用低、構建模型更加直觀的特點。它可以進行無人工干預的全自動建模，支持多種數據源的處理及多種數據成果的輸出。

Smart3d軟件包括Master、Setting、Engine、Viewer等模塊。其中，Master是軟件的主控臺，負責創建任務、管理任務、監視任務進度等;Setting是一個中間媒介，主要是幫助Engine指向任務的路徑;Engine是引擎端，負責對Job Queue中的任務進行處理，可以獨立于Master打開或關閉;Viewer可視化瀏覽工具，支持本地或在線瀏覽生成的三維場景和模型。

2 Smart3d三維建模的流程

2.1創建工程

創建工程前，需進行相關準備工作，檢查影像清晰與否、POS數據正確與否、像控點數據符合精度要求與否等，按鏡頭將多視影像放置在不同的文件夾中，并保證文件夾的路徑為非中文路徑。完成準備后，打開主控臺Master，創建一個Block，并加載所有影像。

2.2刺點與空三解算

Smart3d軟件根據輸入的影像與POS數據，計算出每個像元的坐標，通過自動匹配生成多視影像的同名連接點，結合少量的像控點，進行光束法區域網平差處理，最終生成空三報告。

具體操作時，需要進行兩次空三解算，第一次選擇不少于3個能控制全局的像控點并刺點，則可提交空三解算。然后，根據預測的像控點位置，刺出所有像控點，再次提交空三解算。空三解算完成后，可以查看整個航帶的飛行情況，空三加密點的位置、密度、每張影像的相對位置以及所覆蓋的范圍方位角等信息。

2.3三維建模

Smart3d三維建模分為模型生成、模型貼圖兩個步驟。

2.3.1模型生成

經過空三解算后，通過密集匹配獲得的點云數據量很大，為后續數據處理帶來困難，需要對其進行切塊分割處理，軟件根據設置的計算機內存數值將建模項目分割成若干個瓦片，各瓦片可以在Reference 3D Model預覽。進一步，軟件按照預設的優先等級對切塊的密集點云構建三維TIN網格，并生成三維白體模型。

2.3.3模型貼圖

白體模型生成后，還需對模型建立貼圖。軟件根據空三解算得到的影像位置信息，自動將位置信息與紋理信息相匹配，并將影像紋理貼附在對應位置的三維模型面上，最后生成逼真的三維實景模型。

3 Smart3d建模應注意的問題

3.1空三失敗的處理

空三處理是Smart3D三維實景建模的關鍵步驟，空三處理后，必須對其解算狀況進行檢查，只有結果符合要求方可進行下一步。由于影像架次多、數據量大、質量差、重疊率低等原因，時常會出現空三解算不出正確結果的情況，對此必須采取措施加以解決。

方法一：可以多次進行空三解算，如若仍未成功，可刪除一些質量較差、姿態較差的影像后，再次進行空三解算。

方法二：將空三失敗Block的空三結果以XML格式導出，提取其中的影像姿態數據，更新原始POS數據，導入相應的Block后，再次進行空三解算。對多架次的不同高度的影像而言，按照架次創建多個Block，分別導入影像后進行空三解算，然后再創建一個Block，導入所有影像，并與各架次解算出來的影像位置及姿態信息融合起來，再次進行空三處理。

3.2模型失真的處理

Smart3D生成三維模型后，可能會出現由于影像數量不足、質量差、重疊率低等導致的三維模型紋理缺失現象，也可能會出現由于大面積水域（湖泊、河流）或光滑玻璃建筑物所造成的空洞、扭曲變形現象。

對于第一種紋理缺失的現象，可以通過現場外業補拍的形式，重新進行空三解算并重新建模。如果以分割切塊的形式建模，要在補拍區域所處的瓦片邊緣加入像控點后，再進行空三解算，以便與原相鄰瓦片更好的銜接。

對于第二種空洞、扭曲變形的現象，則可利用相關修模軟件修復，如3DMax、Meshmixer、PhotoMesh等。若模型的變形比較大時，修模軟件簡單修整無法滿足要求，則需要進行局部重建。

3.3多模型的合并處理

相鄰區域的模型分多次建模后的一起展示，或同一區域因數據量大而分塊空三建模時，都需要通過模型的合并處理來輸出一個完整的成果。

Smart3D生成的模型只要坐標原點一致且分塊大小一致則可直接合并。具體方法有：一是在導出模型時，設置相同的bounds后，將導出的模型直接合并文件夾;二是對已經生成好的osgb模型文件，修改模型的坐標原點，確保所有模型頂點坐標都是相對坐標原點的，然后合并模型文件;三是直接使用lsv加載影像數據，則可展示合并后的效果。以上合并處理需要注意接邊問題，為保證合并效果，要求分塊處理時每一塊都要包含一定數量的像控點。

4 結束語

三維實景建模技術建立三維實景模型，具有高逼真、高精度的優勢，已愈來愈廣泛應用于各行業。本文深入探討了利用Smart3D構建三維實景模型的流程和方法，并結合自身實踐體會，針對空三失敗、模型失真等問題，提出了具體解決辦法，為從事相關工作的同行提供了很好的參考借鑒。

參考文獻

[1]李瑩，林宗堅，蘇國中，等.Smart3D數據的三維模型重建[J].測繪科學，2017（9）：88-93.

[2]李永利，盧小平，侯岳.傾斜影像三維建模方法與應用[J].河南科技，2017（19）：30-32.

[3]張驥，高釗，陳容.基于LeicaRCD30傾斜航攝儀和Smart3D技術快速進行城市三維實景生產[J].測繪技術裝備，2014（3）：61-64.