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在你的印象中,无人机航拍是否就只是用来发朋友圈、微博?但实际航拍应用千千万,比如你就可以通过航拍小雁塔到最后通过航拍获得数据将小雁塔打印成3D模型,让无人机成为生产工具!而今天本文也将分上下两篇文章介绍如果实现这一过程。

作者语:记得大四那年准备毕业论文,想了半天也没想出一个命题,正苦恼的时候看到了一篇影像构建3D模型的文章,与此同时,朋友买了一台精灵2V+,于是一个念头浮现了出来,就是用多角度航拍影像构建3D数字地形模型。

时至今日,很多人还是对这个课题很感兴趣,所以这次我将结合超级便携且性能强大的““御”Mavic Pro”Mavic Pro,实际应用演示如何进行单体目标航拍建模。

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前期:

首先,我们要确定建模的目标或者说是范围。我将航拍建模大体划分为两个类型,即兴趣点目标建模和大范围目标建模。兴趣点目标建模是指一个集中区域内的目标建模,例如一个小山包、一栋楼、几栋聚集在一起的建筑物等,自然也就可以再细分为单体目标和集合目标。这样的建模通常可以采用兴趣点环绕定时拍摄的方式来进行初期的素材收集。大范围目标建模顾名思义是指在一片较大范围内的建筑物、地形等目标,通常可以采用航点规划的方式,在调整云台俯仰至合适角度的情况下拍摄多角度影像来收集素材。

这次拍摄的案例就是著名景点西安小雁塔,为这座经典的建筑物来个单体目标建模。

使用拍摄的器材也是航拍圈非常红火的DJI大疆的“御”Mavic Pro,应该算一台入门级的无人机。

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一开始先要进行拍照设置,将拍摄模式切换到拍照,然后点击右侧下方参数调整按钮,进入拍照模式,选择定时拍摄,如果要拍DNG格式,最低是10S一张,但是我们一般拍JPEG就可以了,照片拍摄越多,建模效果也就越有提升,但是也不能够太多,不然电脑吃不消,设置个5秒一张或者更高都是可以的。拍照的设置就搞定了。

塔这种建筑物真的是单体目标航拍建模的最佳教材,直接将DJI大疆”御”Mavic Pro飞到塔的正上方,当然,在这样的地方飞行大家一定要注意各方面的安全,并保持飞行器在视距内(距离500m。高度120m)。

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确定安全之后,点击左侧小无人机进入兴趣点环绕模式,这个时候将兴趣点设置到飞行器所在位置,此时的高度为环绕高度。

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拉远飞行器至适当距离,这个距离便是环绕半径。我们可以在右侧窗口中看到所有的数据。此时的返航高度是可以修改的,大家根据具体的飞行环境可以适当进行调整。同时也可以看到提示中说明了我们可以通过遥控器调整半径,这也为后续的拍摄带来了便利。摄像头此时也要进行调整,将建筑物整体放置在画面中,不用管构图,目标是把整体拍摄到,不要有丢失。设置好适当的飞行速度便可以开始环绕飞行了。

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开始环绕飞行后,隐藏兴趣点环绕界面,开始拍照,在拍照过程中是会有短暂黑屏的,不要害怕,大胆的让它去拍。

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拍摄过程中要保证至少有一圈是将建筑物完整拍下来的,把它完全放在画面中。从下方的数据中可以看出高度稳稳地保持在79m,没有出现掉高的现象,飞行器指向也比较正,说明”御”Mavic Pro的飞行性能是足以肩负航拍建模重任的。

在兴趣点环绕的过程中是有几率出现飞行器和遥控器之间出现障碍物的情况的,此时不要慌张,也不要着急操作或者关闭遥控器,应当调整天线位置和朝向,面对飞行器所在方向,如果此时失联,飞行器会继续兴趣点环绕功能设置的飞行路线,不要关闭遥控器,当它飞过遮挡信号盲区便会再次连接上。由于”御”Mavic Pro的信号还是比较强的,所以我专门跑到旁边的屋里,模拟了一下信号遮挡的情况。事实证明,信号真心好,遥控还有三格,图传一点没掉。

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完成了一圈的环绕之后,我们要开始调整飞行高度和半径了,之前的半径是44m,高度是80m。我们可以通过遥控器调整飞行器位置,从而变化飞行半径和高度。飞行器朝兴趣点方向飞行将缩小半径,相反则是增大半径,升降油门调整高度便是直接对应飞行器环绕高度。如果进行了转向,则会改变朝向,这是没有必要的,如果不小心调到了,点击重置朝向即可重新指向兴趣点。

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由于整体轮廓的一圈已经拍摄完成,此时我们可以贴近建筑物拍摄一些细节的地方,也就不需要将整个建筑物包裹在画面中,只需要针对细节拍摄。例如小雁塔外体并不规则,要将这些细节构建出来便需要更加贴近进行拍摄,因此将飞行器环绕半径降低进行拍摄。

由于塔基本是一个直上直下的结构,因此也需要降低高度来深入记录细节,拍摄照片的质量好坏会直接影响后期纹理的制作,越清晰是越好的。

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看到这里大家应该明白为什么我们要选择兴趣点环绕的方式来拍摄素材了。一方面是兴趣点环绕对于这类目标的特征记录更加细致全面,另一方面是DJI GO操作的难度低,智能化程度高,同时便于飞行拍摄过程中的飞行数据调整,为我们的素材收集提供了非常多的便利。当然,使用兴趣点环绕的过程中”御”Mavic Pro的侧面是没有避障功能的,所以要注意不要有障碍物,不然就有点危险了。

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同时,飞行之前要对自己所建模的区域目标有一个基本的了解,因为只有飞行器拍摄到的地方能够建模出来,被遮挡或者拍摄不全的话后期建模就会是一块黑的,效果并不理想,所以在飞行过程中要提前考虑周全。我们可以看到小雁塔的每一个边沿都是延伸出来的,如果仅仅是俯视是不能收集到边沿下方的情况的,所以需要降低飞行高度,平视或者斜向上拍摄,将所有内容收集全。

通常情况下,如果建模精细度要求并不是非常高的话,个人认为在不同高度上环绕拍摄两到三圈基本上能够满足建模需求,如果有一些细节的地方环绕飞行也拍摄不清的,可以将飞行器退出环绕飞行模式后再飞行至适当位置拍摄,后期是可以识别出来的。总的一个原则就是收集到目标尽可能多的图像信息,避免盲区,及注意安全。

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最终,我们得到了这样的一系列照片,包含了我们所需要的建筑物的所有图像信息,单独建立一个文件夹,放进去,我们的前期素材收集也就完成了。

从收集过程来看,”御”Mavic Pro的飞行性能是非常棒的,没有在环绕飞行过程中出现掉高的情况,同时拍摄的画面清晰度也比较高,虽然广角小了一些,但是并不影响后期制作。

在建模之前,建议大家首先使用修图软件Lightroom对拍摄的图片进行调整和校色,这样对于后期建模之后模型的蒙皮色彩是有直接影响的。相关的具体方法在这里就不做赘述了,搜索一下网上有很多教程,大家可以去学习下。

图片处理之后便可以直接导出,得到了色彩正确、艳丽的航拍素材,而这次素材将帮助我们进行后面的建模应用,也就是下一期的内容3D建模。

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