ある時点で、民間の衣服を着た男性が玄関の前に現れ、1つのエンジニアリングオブジェクトの写真のハードディスク全体を持ちました （明確にするために、鉄道の高架と呼びましょう）。 タスクは従来の「かなり前に構築され、その後元のドキュメントを失った」ものに削減され、1〜2センチの誤差でプロジェクトを復元する必要があります。
この種の建築およびエンジニアリングの調査でどの程度の精度が得られるかを理解するために、11階建てのオフィスを撮影し、3Dモデルを作成することにしました。 作業の最後に、建物のモデルを取得し、その上のいくつかの窓を測定しました。 その後、彼らは実際の世界の同じ窓を測定しました。平均の不一致は1センチ以内、最大で2でした。
ちなみに、当社のパートナーの1社には、いくつかの点で同様のタスクがありました。470ヘクタールの面積の採石場を削除する必要がありました。
- 岩石の生産量を決定します。
- ストック製品の量を計算します。
- 油圧ダンプのレベルを明確にするために表面を取得します。
- テリトリー全体の3Dモデルを取得します。
ルートの一部
彼女は、ドローン、長い釘、GPS受信機、および5ルーブル用のプラスチックプレートの2パックの助けを借りて解決しました。
タスクとベンダー
オブジェクトのプロトタイプまたはオブジェクト自体から3Dモデルを取得するタスクは、ゲーム業界や他の同様の分野でオブジェクトの3Dスキャンによって非常に簡単に解決されます。 独自の3Dスキャナーがありますが、犬よりも大きなものを入れるのはかなり複雑に思えます。 悲しいかな、ほとんどの建物は犬よりも大きいです。 もちろん、ヘリコプターでも運転できるハンドヘルドスキャナーや産業技術もありますが、これはまだかなり別の専門分野です。 ちなみに、建物にも適しています。 しかし、写真測量とドローンの使用は、時間の面でより有利です。
建物の場合、モデルはスキャナーと同じように使用されますが、微妙な違いがあります。
- どちらのテクノロジーも、さまざまなポイントからの複数の画像の存在を想定しており、各画像にはカメラの位置に関するメタ情報があります。
- スキャナーは「滅菌」状態で動作するため、フィルタリングと画像準備は不要です。 大規模な撮影の場合、照明は異なる場合があります（基本-雲が撮影中に太陽を覆っている）ため、アルゴリズムにはより明確な参照ポイントが必要です。
- エンジニアリングオブジェクトの撮影は通常、ドローン、ヘリコプター、または異なる高さから行われるため、撮影ポイントのセットははるかに制限されており、プラットフォームのジッターの反弾道操作中に撮影された画像をフィルタリングする必要があります。
操作の原理は次のとおりです。写真のメタデータと画像の類似フラグメントの検索に基づいて、明確に定義された参照ポイントが構築されます。 原則として、これらは異なる角度、描画の対照的な要素、オブジェクトの境界です。 写真の各ピクセルは、回転を考慮してカメラの位置を変更し、目的のピクセルがどこにあるのかという仮説に基づいて、他の写真のカラーマッチを検索します。
見つかった一致がキーポイントになります。 少なくとも3枚の参照写真がある場合、このポイントはすでに3Dモデルに組み込まれています。 空間座標は三角形に分割されます。各測量ポイントから選択されたポイントにディレクトリクスが描かれ、その交点が目的の値を与えます。
これらの飛行機は、撮影のための設計計画であり、真ん中にある-ワニ。 以下は、建物の外観の例です。
フィルタリング技術は、S / N比を改善するためにも使用されます。 最も一般的なLevenberg-Marquardtアルゴリズム（または靭帯法）により、点の座標を調整します。 次に、コントロールポイントに基づいて、残りのポイントがある程度の精度で復元され、すべてがポリゴンで覆われます。
次のステップはテクスチャリングです。 3Dモデルを平面に展開し、ポイントの空間位置を元の写真と位置合わせして色を設定します。
私たちのタスクは、AgisoftのPhotoscan、Pix4DのPix4Dmapper、BentleyのContexCaptureの既製パッケージに最も適していました。
Photoscanはロシアの「セミプロフェッショナル」パッケージで、手頃な価格ですが、農場での使用は困難です。 Pix4Dmapperは、ドローンによる航空偵察データを処理するためのスイス製品です。 これは、オルソフォトマップ、ポイントクラウド、およびデジタル地形モデルを操作するための最適なソリューションの1つと考えられています。 原則として、ドローンからメタデータをすぐに使用できます。 ゆっくり、親愛なる。 ContexCaptureは、汎用性の高いフランス製品です。 構成は困難ですが、非常にノイズの多いデータを扱う方法を知っており、明らかに産業用の大規模なインフラストラクチャに適しているため、作業には非常に便利です。 最後に、我々はそれに落ち着いた。
290枚の写真に基づいた結果のホログラフィック3Dモデル。 3Dテーブルのデモに使用しました。
練習する
まず、建物からではなく、実験室でのテストから始めました。 複雑なオブジェクト上の写真の数が最小限で十分であるかを理解する必要がありました。 もちろん、写真の数が非常に少ないと、モデルの劣化につながります（これは直感的に理解できます）が、多数の写真もあります。 過度に多くのソース画像があると、フィルタリングアルゴリズムが奇妙になり始め、座標が「ぼやける」ため、無理をしないことが重要です。 これにより、オブジェクトの輪郭が不均一になります。 確かにこれは入力パラメータの正確な調整によって解決されますが、適切な量の良質の適切な画像のみを選択する方がはるかに簡単です。
ワニをテスト
6台の車のクラスターで、難しい地形が一晩で誤って計算されました。
その結果、建物のすべての作業に1営業日もかかりませんでした。 当然ながら、レイアウト内の画像にはかなりのエラーや不正確さがあるため、エンジニアが手動で作成したワークアウトモデルを結果のモデルで置き換えることはできません。 ここから、3番目のタスクが成長しました。それを美しく行う、つまり、誤算後に手動で変更することです。 実際、結果をさまざまな人に見せたところ、彼らの反応は異なりました。
- 考古学的発見の再構成を博物館の代表者に示します。 反応はすごいです。
- 掘削ピットをエンジニアに見せます-彼は建物内からドローンを飛ばすことができるかどうかに非常に興味を持っています（これは不可能です、これにはレーザースキャナーを正しく使用できます）。
- 建物を建築家に見せます-we敬の念で。
- 私たちはそれを設立会社の設立ディレクターに見せます：「どんな漫画っぽいのが悪いの？」
一般に、計算モジュールの終了時の結果は、見た目は良くありませんが、非常に優れています。 建築プレゼンテーションのような商業的な結果を得るには、明確な色と明確に定義された輪郭を持つテーラードテクスチャが必ず必要だとしましょう。 測定作業には、最初のモデルで十分でした。
採石場
建物を実験していたときに、同様のタスクがすでにパートナー-Photometer LLCによって解決されていることがわかりました。 彼らの仕事は、4平方キロメートルの採石場を迅速かつ安価に削除することでした。
- 岩石の生産量を決定します。
- ストック製品の量を計算します。
- 油圧ダンプのレベルを明確にするために表面を取得します。
- テリトリー全体の3Dモデルを取得します。
もちろん、倉庫の容積を計算するタスクは、優れた民生用であり、あまり適用されないことを約束しました。 この問題を解決するために、DJI Fantom 3 Quadrocopter、5個のバッテリー、ラップトップ、GPS受信機が地上で調整されました。 彼らは、精度を高めるために「ビーコン」を設置することにしました。470ヘクタールで、何百もの釘で固定された24枚の白いプラスチック製使い捨てプレートを取りました。 各プレートの座標は、可能な限り最小の誤差でレシーバーから取得されました。
フライトプラン
強風が吹き（約10 m / s）、雪が降っていました。 飛ぶのが難しかったので、撮影に約5時間かかり、5つのバッテリーがすべて使い果たされ、27 GBの素材が捕獲されました。 ルートの全長は45 kmです。
映像の画像例
同じContext Captureで、27 GBのビデオと座標をWGS 84システムにアップロードし、ビデオ処理プロセスと空中三角測量プロセスを開始しました。 計算-デュアルコアオフィスコンピューターで2.5時間。 その後、3Dモデルの場合はさらに28時間。 機械は最終的に1860枚の写真を処理し、採石場全体（470 ha）の3次元モデルを構築しました。 必要なフォーマットは、このモデルから取得されました：Las（点群）、OBJ（テクスチャモデル）、FBX（3次元グラフィックス）、および正射写真マップ。 この段階で、写真材料の処理は終了します。
1.5 GBラスは顧客に引き渡され、航空写真の結果と採石場で使用されていた従来の方法を比較しました。 残念ながら、AutoCAD Civil 3Dは「噛む」ときに生命の兆候を示すことを拒否したため、このファイルを所定の場所で開くことができませんでした。 点群を300回放電することが決定されました。
結果-この単純化されたファイルでは、トータルステーションと航空写真の測量作業者の仕事の差は0.5％で、最大5％のマイニングトレランス（ボリュームに応じて、標準に従って）です。
航空写真の精度は、モデルが数百万のポイントを持つ表面上に構築されているため、より高くなりますが、測量士はそれらをかなり少なくピックアップします。 一方、1か月ではなく、すべての作業に3日間（またはクラスターで計算する場合は1〜2日間）、および機器から-10万ルーブルのドローンが利用可能になり、ほぼ膝から始まりました。
まとめ
写真測量は、地質学、地形学、および考古学的発掘で使用されていました。 その後-プロジェクトを復元するための1つの壮大な撮影と、プロジェクトの状態を監視するためのさらにいくつかの撮影の後、建設で有名になりました。 最近、映画業界で測光が使用されるようになりました。 ご覧のとおり、1852年以降、フランスのエンジニアE. Losededが気球からパリを撃ったため、何かが変わりました。
参照資料
- パートナーサイトでのキャリアに関する問題
- 他にエンジニアが3Dソリューションを使用する理由
- 私のメールはYChalyy@croc.ruです