倾斜摄影实景三维建模效果不好？可能有这些原因！

一、引言

目前，实景三维建模主要采用倾斜摄影技术。而既然要做到实景建模，我们当然希望模型效果尽可以反映真实世界，但是在以下面四个场景中，建模效果会有不同程度影响。

1、反光面，无法反映物体真实纹理信息。例如水面、玻璃、大面积单一纹理面的建筑物；

2、慢速运动的物体。例如十字路口的汽车。

3、随风晃动的植被。无法匹配特征点或者匹配的特征点误差较大的场景，例如树木、灌木丛、

4、镂空复杂的建筑物。例如护栏、基站、铁塔、高压线等

对于1、2类型场景，无论怎么提高原始数据的质量，模型效果都不会改善，对于3、4类型场景，在实际作业中，可以通过提高模型分辨率来改善一定的模型效果，但是仍然很容易出现空洞和拉花，而且低效。现有主流无人机三维建模软件都是基于影像特征点提取和匹配。所以在现阶段中，这类问题是不可避免的。

除以上特殊场景外，在三维建模过程中，相对我们更加关注的是建筑物的建模效果，因为航飞作业参数的设置、航飞光影条件、数据采集设备、建模软件等相关问题。也很容易导致建筑物出现：重影、整体拉花、融化、光影严重斑驳、建筑错位、变形、建筑粘连等问题。

当然，上述问题也可以通过后期软件修补的方式来改善，提高模型效果。但是，接触过相关工作的客户应该比较了解，如果要进行大面积、大规模的模型修饰工作，人力和时间成本是非常巨大的。

原始建模效果

精修模型效果

模型的修饰和精修不是本文讨论的方向，如果大家感兴趣，可以在评论区留言，根据大家的关注程度，看以后是否是需要给大家介绍一些模型精修的经验。

睿铂作为一个倾斜摄影相机研发厂家，从数据采集的角度角度思考：怎么设计倾斜摄影相机，才能够保证不通过增加重叠度或者航片数量来提高建模效果。为了大家能够很好理解，文章分成两到三个部分，首先先给大家讲解一下相关参数背景知识，以及大家可能对这些参数的误解，后面文章再介绍睿铂RIY-pors倾斜摄影相机是怎样设计来提高建模效果。

二、什么是焦距（F）？

镜头的焦距是光学镜头的一个非常重要的参数。镜头焦距的长短决定了被摄物在成像介质上的大小，也就是相当于物和象的比例尺，在使用数码照相机（DSC）时，成像介质为图像传感器，主要是CCD与CMOS两类传感器，数码相机在航测中使用时，镜头焦距的长短就决定了地面影像分辨率（GSD）。

当在相同距离拍摄同一个目标物体时，镜头焦距长的，所成物象大，；镜头焦距短的，所成物象小。镜头焦距的长短决定成像大小，视场角大小，景深和画面的透视强弱。根据用途的不同，相机镜头的焦距相差可以非常大，有短到几毫米，十几毫米的，也有长达几米的。航空摄影镜头焦距一般选在20mm~100mm这个区间。

三、什么是视场角（FOV）？

在光学仪器中，以其镜头中心点为顶点，以被测目标物像可通过镜头的最大范围边缘构成的夹角，称为视场角。

视场角的大小决定了光学仪器的视野范围，视场角越大，视野就越大，光学倍率就越小。通俗地说，如果目标物体不在视场角范围内，则该物体反射或发射的光线就不会进入镜头内，也就无法成像。

四、焦距（F）与视场角（FOV）的关系

关于倾斜摄影相机焦距，客户最多的误解就是：
1）焦距越长，飞机飞的高度越高，影像覆盖面积越大；
2）焦距越长，覆盖面积越大，作业效率越高；

客户之所以会有上面两种误解，原因就是没有认识到焦距和视场角的关系。二者的关系为：焦距越长，fov越小；焦距越短，fov越大。所以在画幅物理尺寸、画幅分辨率和采集分辨率相同的前提下，焦距的改变只会影响航飞的高度，而相机在地面覆盖的面积是不变的。

还有一种更好的理解方式。比如DG3pros每个镜头像素是6000x4000，以正射镜头为例：整张航片覆盖的地面的投影面积计算公式为GSD6000XGSD4000。如果航飞分辨率是2cm，那么就表示每一个像元覆盖的地面投影面积为2x2cm，那么整张航片覆盖的地面投影面积为12000x8000cm，即120x80m。

从覆盖面积计算公式可以看出航片覆盖面积与焦距无关，所以当分辨率一确定，航片的覆盖面积也就确定了，无论焦距如何变化，都不会影响航片的实际覆盖面积。

五、焦距与效率的问题

明白了焦距与FOV的关系，大家可能就会认为焦距的长短对于航飞效率没有影响，对于正射摄影测量来说，相对是正确的（严格来说焦距越长，无人机飞的越高，耗能越多，相对续航时间就会变短，整体效率也会降低）。

而对于倾斜摄影来说，焦距越长，作业效率反而越低。倾斜摄影相机的倾斜镜头一般是倾斜45°放置，为了保证采集到测区边缘外立面的影像数据，航线需要外扩。

因为镜头45度倾斜，则会形成直角等腰三角形，假设不考虑无人机飞行姿态，以倾斜镜头主光轴正好拍摄到测区边缘线作为航线规划的要求，则无人机航线外扩距离等于无人机飞行高度。

所以如果航线覆盖面积不变，短焦镜头的有效面积大于长焦镜头的有效面积。在之前的介绍RIY-pros作业效率分析一文中，才特别注明了表格作业效率仅代表无人机作业飞行的投影面积，有效区域面积是小于航飞投影面积。

如果客户只在地势比较平坦的区域做地籍测量相关项目，为了提升作业效率，我们一般会推荐D2pros倾斜相机。如果客户除了地籍项目，还有固定翼城市大面积项目，或者作业区域地势比较复杂，在这种综合场景下，我们一般会推荐DG3pros或者性能更优的DG4pros倾斜摄影相机。

六：尾声

焦距（F）和视场角（FOV）是光学镜头最基础，最常规的指标，但决定了航飞大部分参数、并且跟建模的效果有非常大的关系。具体是怎样的关系？睿铂相机又是怎样基于这些关系设计的倾斜相机实现更好的建模效果？接下来文章会继续给大家介绍，希望能带给大家一些启发。

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