測繪及三維建模知識點

1、三維建模及測繪相關知識點一、三維建模三維空間數(shù)據(jù)模型主要有三種：數(shù)字高程建模DEM、數(shù)字地面建模DTM、等值線。地理三維建模： 三維建模是指用一定的模型來模擬、表達地學三維現(xiàn)象。TIN為不規(guī)則三角網(wǎng)的縮寫，在地理信息系統(tǒng)中有廣泛應用:根據(jù)區(qū)域的有限個點集將區(qū)域劃分為相等的三角面網(wǎng)絡，數(shù)字高程有連續(xù)的三角面組成，三角面的形狀和大小取決于不規(guī)則分布的測點的位置和密度，能夠避免地形平坦時的數(shù)據(jù)冗余，又能按地形特征點表示數(shù)字高程特征。三維空間數(shù)據(jù)不僅指起伏的地形數(shù)據(jù)，還包括離散點在某一平面的任何屬性數(shù)據(jù)，如某城市的降雨量，某小區(qū)域土壤的酸堿度等。點云數(shù)據(jù)處理基本描述：點云數(shù)據(jù)處理軟件能夠用于海量點云數(shù)

2、據(jù)的處理（點云數(shù)量無限制，先進內存管理）及三維模型的制作。支持模型的對整、整合、編輯、測量、檢測監(jiān)測、壓縮和紋理映射等點云數(shù)據(jù)全套處理流程。能夠基于點云進行建模，擁有規(guī)則組建智能自動建模功能（一鍵自動建模）要求能夠精細再現(xiàn)還原現(xiàn)場。具有真彩色配準模塊，掃描物體點云的顏色即為物體真實的顏色。相機彩色圖片可以配準貼圖到三維模型。兩種方法：點繪制、多邊形網(wǎng)格繪制。（三維數(shù)據(jù)獲取與建?，F(xiàn)狀： 我們身在一個三維的世界中，三維的世界是立體的、真實的。同時，我們處于一個信息化的時代里，信息化的時代是以計算機和數(shù)字化為表征的。隨著計算機在各行各業(yè)的廣泛應用，人們開始不滿足于計算機僅能顯示二維的圖像，更希望計算

3、機能表達出具有強烈真實感的現(xiàn)實三維世界。三維建?？梢允褂嬎銠C作到這一點。所謂三維建模，就是利用三維數(shù)據(jù)將現(xiàn)實中的三維物體或場景在計算機中進行重建，最終實現(xiàn)在計算機上模擬出真實的三維物體或場景。而三維數(shù)據(jù)就是使用各種三維數(shù)據(jù)采集儀采集得到的數(shù)據(jù)，它記錄了有限體表面在離散點上的各種物理參量。它包括的最基本的信息是物體的各離散點的三維坐標，其它的可以包括物體表面的顏色、透明度、紋理特征等等。三維建模在建筑、醫(yī)用圖像、文物保護、三維動畫游戲、電影特技制作等領域起著重要的作用。一個三維模型的建立過程包括三維初始數(shù)據(jù)的獲取，對初始數(shù)據(jù)進行諸如去除噪聲點、簡化等處理，按照不同的方式組織三維數(shù)據(jù)，最終實現(xiàn)在計

4、算機中繪制出具有三維特征的模型。在三維建模中，最主要的問題就是使用三維數(shù)據(jù)進行繪制，要使得繪制出的模型有立體感和真實感，達到理想的視覺效果；同時還要較好地組織數(shù)據(jù)，減少存儲空間以便于數(shù)據(jù)的傳輸和加快顯示速度。多邊形網(wǎng)格繪制是目前的標準繪制方法，它把三維模型表面的點連接成以多邊形為單位的網(wǎng)格，可以表達復雜的表面，提供更強的適應性，其中尤以三角網(wǎng)格的使用最為廣泛。目前國際上多邊形網(wǎng)格繪制技術已經(jīng)很成熟了，而流行的各種3D制作軟件，如OPENGIL等，都可以實現(xiàn)三維物體的網(wǎng)格建模和繪制。但最近幾年，三維圖像處理領域出現(xiàn)并普及了新的工具三維激光掃描儀，它可以方便快捷地檢測一個三維物體表面各點的空間位置

5、，將三維物體表示成空間中大量密集分布的點，我們稱之為點云數(shù)據(jù)。于是又有人提出了點繪制的思想，即在每一個點上繪制一個面或其他幾何體，當點云密度足夠大時，就可以把整個模型繪制出來。兩種方法各有優(yōu)劣，本文就試圖在這兩種方法中找到一條中間道路，取其各自的長處而補其不足。）三維立體導航，采取三維建模的實景路口地圖情勢，可以顯示全國各大城市3萬多幅路口實景畫面，將龐雜路口完整真實的無差浮現(xiàn)，以最清楚突出的方法領導駕駛者進入目的車道，一目了然，零識別時光。二、三維數(shù)據(jù)采集（一）專業(yè)術語1、空中三角測量空三處理提供地理參照的影像，是建立所有攝影測量項目的幾何級基礎?？罩腥菧y量是立體攝影測量中，根據(jù)少量的野外

6、控制點，在室內進行控制點加密，求得加密點的高程和平面位置的測量方法。其主要目的是為缺少野外控制點的地區(qū)測圖提供絕對定向的控制點。空中三角測量一般分為兩種:模擬空中三角測量即光學機械法空中三角測量;解析空中三角測量即俗稱的電算加密。模擬空中三角測量是在全能型立體測量儀器(如多倍儀)上進行的空中三角測量。它是在儀器上恢復與攝影時相似或相應的航線立體模型，根據(jù)測圖需要選定加密點，并測定其高程和平面位置。航空攝影測量中利用連續(xù)攝取的具有一定重疊的航攝像片,依據(jù)少量野外控制點，以攝影測量方法建立同實地相應的航線模型或區(qū)域網(wǎng)模型(光學的或數(shù)字的)，從而獲取加密點的平面坐標和高程。主要用于測地形圖。2、遙感

7、影像 凡是指紀錄各種地物電磁波大小的膠片(或相片)，都稱為遙感影像(Remote Sensing Image)，在遙感中主要是指航空像片和衛(wèi)星相片。用計算機處理的遙感圖像必須是數(shù)字圖像。以攝影方式獲取的模擬圖像必須用圖像掃描儀等進行模/數(shù)(A/D)轉換；以掃描方式獲取的數(shù)字數(shù)據(jù)必須轉存到一般數(shù)字計算機都可以讀出的CCT等通用載體上。計算機圖像處理要在圖像處理系統(tǒng)中進行。圖像處理系統(tǒng)是由硬件(計算機、顯示器、數(shù)字化儀、磁帶機等等)和軟件(具有數(shù)據(jù)輸入，輸出，校正，變換，分類等功能)構成。圖像處理內容主要包括校正、變換和分類?？臻g分辨率成像方式分類：折疊航空攝影成像攝影成像是通過成像設備

8、獲取物體的影像技術。傳統(tǒng)攝影成像是依靠光學鏡頭及放置在焦平面的感光膠片來記錄物體影像。數(shù)字攝影則通過放置的焦平面的光敏元件，經(jīng)光/電轉換，以數(shù)字信號來記錄物體的影像。折疊航空掃描成像掃描成像是依靠探測元件和掃描鏡對目標物體以瞬時視場為單位進行的逐點、逐行取樣，以得到目標物的電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。折疊航空微波雷達成像微波成像雷達的工作波長為1mm-1m的微波波段，由于微波雷達是一種自備能源的主動傳感器和微波具有穿透云霧的能力，所以微波雷達成像具有全天時、全天候的特點。在城市遙感中，這種成像方式對于那些對微波敏感的目標物的識別，具有重要意義。3、傾斜相機/傾斜攝影作為近年來國際上發(fā)

9、展十分迅速的一項高新技術，傾斜攝影不僅能夠真實反映地物情況，而且可通過先進的定位技術嵌入精確的地理信息，在歐美等發(fā)達國家，已經(jīng)廣泛應用于應急指揮、國土安全、城市管理等領域。鑒于該技術的重大意義，我國也將其列入了國家地理信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2014-2020年）。4、導航定位定向系統(tǒng)（簡稱：POS系統(tǒng)）是通過全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）獲取位置數(shù)據(jù)作為初始值，通過慣導系統(tǒng)（IMU）獲取姿態(tài)變化增量，應用卡爾曼濾波器、反饋誤差控制迭代運算，生成實時導航數(shù)據(jù)。應用POS系統(tǒng)可以得到移動平臺位置和姿態(tài)的軌跡數(shù)據(jù)。能夠實現(xiàn)直接地學定位，可以減少或省略空中三角測量的地面控制點?？梢耘c任何類型的量測類型的傳感

10、器（航攝像機、機載激光雷達（LIDAR）、高光譜成像儀、機載合成孔徑雷達（SAR）和機載干涉雷達（InSAR）等）直接連接使用。應用機載POS組合導航系統(tǒng)可以獲取攝影相機的外方位元素和飛機的絕對位置，實現(xiàn)定點攝影成像和無地面控制的高精度對地直接定位。該技術和方法還廣泛用于高空分辨率衛(wèi)星影像的的幾何處理中，大量研究集中在稀少控制點和無控制點條件下如何提高影像的平面和高程精度。我國正在采用航天遙感，數(shù)字航空攝影，航空航天可見光成像、激光掃描成像、合成孔徑雷達成像，衛(wèi)星導航定位，地理信息系統(tǒng)，無控制點或稀少控制點測繪等現(xiàn)代地理空間技術的集成手段進行測繪工程。5、Gps衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS定位系統(tǒng)靠車載

11、終端內置SIM通過移動GPRS信號傳輸?shù)胶笈_來實現(xiàn)定位。在遠的地方定位人的行蹤。6、地圖精度 地圖精度就是地圖的精確度，即地圖的誤差大小，是衡量地圖質量的重要標志之一，它與地圖投影、比例尺、制作方法和工藝有關。通常用地圖上某一地物點或地物輪廓點的平面和高程位置偏離其真實位置的平均誤差衡量。地圖要素的誤差主要由以下幾方面引起：資料數(shù)據(jù)和圖稿的誤差；地圖投影的誤差；展繪地圖數(shù)學基礎的誤差；轉繪地圖內容的誤差；制圖綜合產(chǎn)生的誤差；復照和印刷造成的誤差和圖紙伸縮造成的誤差。這些誤差難以避免。在地圖生產(chǎn)過程中，一般對每一生產(chǎn)工序都進行誤差控制，以便達到地圖的精度要求。如展繪地圖數(shù)學基礎時，展點

12、允許誤差為±0.1毫米，邊長誤差±0.2毫米，對角線誤差±0.3毫米；內容轉繪誤差<±0.2毫米；描繪誤差<±0.2毫米；印刷套印誤差±0.3毫米等。因存在地圖誤差，故在地圖上進行量算時，對量測的數(shù)據(jù)必須考慮地圖的各項誤差。地圖比例尺 指地圖上的線段長度與實地相應線段長度之比。嚴格講，只有在表示小范圍的大比例尺地圖上，由于不考慮地球的曲率，全圖比例尺才是一致的。比例尺與地圖內容的詳細程度和精度有關。一般講，大比例尺地圖，內容詳細，幾何精度高，可用于圖上測量。小比例尺地圖，內容概括性強，不宜于進行圖上測量。地圖比例

13、尺是指圖上某線段的長度與相應的實地水平距離之比。即：地圖比例尺=圖上距離/相應實地水平距離。我國的國家基本比例尺地圖的比例尺應為：（最大）1500、11000、12000、15000、110000、125000、150000、1100000、1250000、1500000、11000000、1:25000000、1:50000000. 一般的，1:10萬以下算小比例尺，以上算大比例尺。（二）獲取三維模型數(shù)據(jù)的方法1、基于圖像航空傾斜攝影技術它是在700米左右的低空以45度角對地面進行攝影測量，可以獲得近地高分辨率航測影像。它克服了正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，可獲得5個或更多角度的傾斜攝影

14、影像。這種航空傾斜影像有如下功能特點：通過低空云下攝影，從一個垂直和4個以上45度傾斜的方向獲取高清晰度的地物影像，可供多角度觀察；在高精度定位定（向）姿POS系統(tǒng)的輔助下，影像上每個點都具有三維坐標，基于影像可進行任意點線面的量測，獲得厘米級到分米級的測量精度。相比正射影像它還可以獲得更精確的高程精度，對建筑物等地物的高度可以直接量算；影像中包含真實的環(huán)境信息，信息量豐富，可進行影像信息的數(shù)據(jù)挖掘；傾斜影像通過專門軟件處理，能較高效率地完成城市三維建模，相比傳統(tǒng)方法，其建設周期更短、成本更低。傾斜攝影技術是國際測繪領域近年來發(fā)展起來的一項高新技術它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，

15、通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器，同時從一個垂直、四個傾斜五個不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺的真實直觀世界。該技術去年2010年4月由北京天下圖公司首次從美國Pictomitry（英領）公司引入我國。航空相片（遙感影像包含航空相片和衛(wèi)星相片）成像方式分類：1、攝影成像是通過成像設備獲取物體的影像技術。傳統(tǒng)攝影成像是依靠光學鏡頭及放置在焦平面的感光膠片來記錄物體影像。數(shù)字攝影則通過放置的焦平面的光敏元件，經(jīng)光/電轉換，以數(shù)字信號來記錄物體的影像。2、掃描成像是依靠探測元件和掃描鏡對目標物體以瞬時視場為單位進行的逐點、逐行取樣，以得到目標物的電磁輻射特性信息，形成一定譜段的圖像。3

16、、微波成像雷達的工作波長為1mm-1m的微波波段，由于微波雷達是一種自備能源的主動傳感器和微波具有穿透云霧的能力，所以微波雷達成像具有全天時、全天候的特點。在城市遙感中，這種成像方式對于那些對微波敏感的目標物的識別，具有重要意義。校正處理 圖像校正是指從具有畸變的圖像中消除畸變的處理過程，消除幾何畸變的叫幾何校正；消除輻射量失真的叫輻射校正。傾斜攝影技術中Infinite3D - Real Scenes涉及傾斜相機型號及用途Infinite3D - Real Scenes能夠兼容處理各種主流傾斜攝影相機采集的數(shù)據(jù)，包括：SWDC-5、萊卡RCD30、AMC580 ，以及無人機采集的傾斜影像。1

17、、SWDC-5（四維遠見）數(shù)字航空傾斜攝影儀區(qū)別于傳統(tǒng)的豎直航攝，除一個子相機獲取正下方影像外，還可同時從前后左右四個方向以45°傾斜角對地面進行拍攝,得到被拍攝物的多視角影像、建筑物墻體真實紋理，可廣泛用于數(shù)字城市、數(shù)字地球（智慧地球）的基礎地理空間框架建設。2、萊卡RCD30新型徠卡機載中幅面陣數(shù)碼相機RCD30高度集成了相機鏡頭、控制系統(tǒng)、可插拔SSD硬盤和定位定向系統(tǒng)IPAS20，同時高頻獲取速度保證了RGB和NIR（CH62）影像的同步獲取。徠卡RCD30配備了完整的數(shù)據(jù)后處理軟件，能高效完成最終產(chǎn)品提交。 徠卡RCD30配備50mm，80mm二種可更換鏡頭，每個鏡頭都經(jīng)過

18、嚴格檢校，如此保證了獲取數(shù)據(jù)的精度。另外，可以選擇徠卡慣性定位及定向系統(tǒng)IPAS20和陀螺穩(wěn)定座架PAV80實現(xiàn)直接定位定向，并提高數(shù)據(jù)精度。 行業(yè)應用領域 徠卡RCD30可用于小、中面積的各種比例尺航空攝影測量項目。3、AMC580多視角航空照相機系統(tǒng)（5個多視角航空相機傳感器與陀螺穩(wěn)定平臺）AMC580是我國自主研發(fā)的多視角數(shù)碼航空照相機系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了5臺8000萬像素的大幅面量測型專業(yè)航空相機，包括1臺垂直和4臺傾斜照相機。設備可用于可取三維影像數(shù)據(jù)，為數(shù)字城市與智慧城市建設提供可靠地數(shù)據(jù)源。特點：（1） 幅面大，目前國際市場上像幅最大的多視角航空照相機系統(tǒng)。（2） 量測型，提供準確

19、且穩(wěn)定的鏡頭內方位元素檢校。（3） 支持多種類型的穩(wěn)定平臺，包括GSM3000、PAV30、PAV80、Z/I Mount等。（4） 傳感器頭部可以伸縮，便于在不同類型的飛機上的安裝，避免了傾斜鏡頭在航攝過程中的遮擋。（5） 集成Applanix POS（導航定位定向系統(tǒng)） AV系統(tǒng)，為多個鏡頭直接提供準確的外方位元素，快速直接定向。（6） 支持多種類型的飛行管理系統(tǒng)，用戶可根據(jù)不同需求自由選擇。多視角攝影技術及其成果會在以后的測繪生產(chǎn)與空間信息服務中扮演更加重要的角色。航空多視角影像不僅能夠真實地反應地物情況，而且還通過采用先進的定位定姿技術，嵌入精確的地理信息、更豐富的影像信息、更高級的用

20、戶體驗，極大地擴展了遙感影像的應用領域。同時，多視角攝影技術使得目前高昂的三維城市建設成本將得以降低。由于多視角影像為用戶提供了更豐富的地理信息，更友好的用戶體驗以及其低廉的成本，該技術將越來越多的應用于應急指揮、國土安全、消防、虛擬導航、城市管理與城市規(guī)劃、房產(chǎn)稅收、建筑工程施工、網(wǎng)絡旅游、三維電影產(chǎn)業(yè)等行業(yè)。2、激光掃描三維激光掃描技術又被稱為實景復制技術，是測繪領域繼GPS技術之后的一次技術革命。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優(yōu)勢。三維激光掃描技術能夠提供掃描物體表面的三維點云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。三維激光掃描儀每次測量的數(shù)據(jù)不僅僅包含

21、X,Y,Z點的信息，還包括R,G,B顏色信息，同時還有物體反色率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實再現(xiàn)的感覺，是一般測量手段無法做到的?？焖賿呙枋菕呙鑳x誕生產(chǎn)生的概念，在常規(guī)測量手段里，每一點的測量費時都在2-5秒不等，更甚者，要花幾分鐘的時間對一點的坐標進行測量，在數(shù)字化的今天，這樣的測量速度已經(jīng)不能滿足測量的需求，三維激光掃描儀的誕生改變了這一現(xiàn)狀，最初每秒1000點的測量速度已經(jīng)讓測量界大為驚嘆，而現(xiàn)在脈沖掃描儀(scanstation2)最大速度已經(jīng)達到50000點每秒，相位式掃描儀Surphaser三維激光掃描儀最高速度已經(jīng)達到120萬點每秒，這是三維激光掃描儀對物體詳

22、細描述的基本保證，古文體，工廠管道，隧道，地形等復雜的領域無法測量已經(jīng)成為過去式。三維激光掃描儀（相位式掃描儀）特別適用于對大面積、表面復雜的物體進行精細測量，對表面結構復雜的物體掃描有死角。優(yōu)點是高效率高精度，缺點是難以實現(xiàn)流水化生產(chǎn)，后期處理難度大，專業(yè)性強難以普及。無臂式手持 3D 掃描系統(tǒng)和雙攝像頭傳感器形成了一個獨特的組合，確保在實驗室和工作場所能生成最精確的測量值。 這一完備且功能強大的檢測方案提高了測量過程的可靠性、速度和多功能性。 在鉸接臂方面與其他 3D 掃描儀相比較，光學 3D 掃描系統(tǒng)可以完全自由移動，顯著提高了工作效率和質量!機載激光掃描儀用AirborneLaserS

23、canner結合空中影像,經(jīng)過算法處理提取建筑物高程、紋理以及其他數(shù)據(jù);該方法獲取速度快,但后續(xù)處理工作量大,費用可觀,是一種很有發(fā)展前途的方法。激光測距儀用Laserrangerfinder結合CCD相機從地面獲取建筑物高度及紋理數(shù)據(jù);該方法獲取速度快、但工作量大,且后續(xù)處理工作量也很大。3、三維幾何建模幾何建模是20世紀70年代中期發(fā)展起來的,它是一種通過計算機表示,控制,分析和輸出幾何實體的技術,是CAD/CAM技術發(fā)展的一個新階段。以幾何信息和拓撲信息反映結構體的形狀、位置、表現(xiàn)形式等數(shù)據(jù)的方法進行建模就稱為幾何建模。幾何信息即指在歐氏空間（歐氏空間是一個特別的度量空間，它使得我們能夠

24、對其的拓撲性質，在包含了歐氏幾何和非歐幾何的流形的定義上發(fā)揮了作用。）中的形狀、位置和大小，最基本的幾何元素是點、直線、面。拓撲信息是指拓撲元素(頂點、邊棱線和表面)的數(shù)量及其相互間的連接關系。幾何建模通過對點線面體等幾何元素的數(shù)學描述，經(jīng)過平移旋轉變比等幾何變換合并、交、差等幾何運算，產(chǎn)生實際的或想象的物體模型。根據(jù)描述方法及存儲的幾何信息、拓撲信息的不同，三維幾何建模系統(tǒng)可分三類：線框建模：在計算機內部是以邊表和點表來描述和表達物體的。用頂點和棱邊表示形體，沒有面的信息。優(yōu)點：結構簡單，繪制快速；物體的三維數(shù)據(jù)可以產(chǎn)生任意試圖。缺點：有二義性，缺少表面輪廓信息；在數(shù)據(jù)結構中缺少面與面，面與

25、體之間關系信息。表面建模：是用有連接順序的棱邊圍成的有限區(qū)域來定義形體的表面，再由表面的集合來定義形體。表面模型實在線框模型的基礎上，增加有關面邊信息以及表面特征、棱邊的連接方向等內容。存儲幾何信息的方法是建立三表結構，頂點表、邊表、面表。優(yōu)點：結構簡單數(shù)據(jù)量小，速度較快；可消隱著色、求表面積，軌跡計算。缺點：有二義性，缺少體內信息；沒有解決形體究竟在表面的哪一側，缺乏完整性。實體建模：為了解決形體存在于表面的哪一側問題，可采用實體建模來描述三維立體?；谌S幾何建模的幾款軟件：3D MAX3D Studio Max，常簡稱為3ds Max或MAX，是Discreet公司開發(fā)的(后被Autod

26、esk公司合并)基于PC系統(tǒng)的三維動畫渲染和制作軟件。其前身是基于DOS操作系統(tǒng)的3D Studio系列軟件。在Windows NT出現(xiàn)以前，工業(yè)級的CG制作被SGI圖形工作站所壟斷。3D Studio Max + Windows NT組合的出現(xiàn)一下子降低了CG制作的門檻，首先開始運用在電腦游戲中的動畫制作，后更進一步開始參與影視片的特效制作，例如X戰(zhàn)警II，最后的武士等。在Discreet 3Ds max 7后，正式更名為Autodesk 3ds Max 最新版本是3ds max 2016。突出特點1、基于PC系統(tǒng)的低配置要求 ;2、安裝插件(plugins)可提供3D Studio Max

27、所沒有的功能(比如說3DS Max 6版本以前不提供毛發(fā)功能)以及增強原本的功能 ;3、強大的角色(Character)動畫制作能力 ;4、可堆疊的建模步驟，使制作模型有非常大的彈性。在應用范圍方面，廣泛應用于廣告、影視、工業(yè)設計、建筑設計、三維動畫、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域。MAYAAutodesk旗下的著名三維建模和動畫軟件。Autodesk稱，Maya 2008可以大大提高電影、電視、游戲等領域開發(fā)、設計、創(chuàng)作的工作流效率，同時改善了多邊形建模，通過新的運算法則提高了性能，多線程支持可以充分利用多核心處理器的優(yōu)勢，新的HLSL著色工具和硬件著色API則可以大大增強新

28、一代主機游戲的外觀，另外在角色建立和動畫方面也更具彈。軟件功能Autodesk MotionBuilder 7.5 擴展包 2也將推出。作為 Autodesk 3ds Max 和 Autodesk Maya 的完美伴隨產(chǎn)品，Autodesk&reg; MotionBuilder軟件是用于高容量 3D 角色動畫和 3D 劇情制作的世界領先的生產(chǎn)力套裝軟件之一。MotionBuilder 的重點是專業(yè)級角色動畫制作和剪輯，為化解復雜的動畫挑戰(zhàn)提供了"創(chuàng)造性的"解決方案。最后，該版本包含眾多的 Biped 改進，包括對角色動作進行分層并將其導出到游戲引擎的新方法以及在 B

29、iped 骨架方面為動畫師提供更高靈活性的工具。新版本包括了許多在建模、動畫、渲染和特效方面的改進，這些改進使得工作效率和工作流程得到最大的提升和優(yōu)化。應用maya是現(xiàn)在最為流行的頂級三維動畫軟件，在國外絕大多數(shù)的視覺設計領域都在使用maya,即使在國內該軟件也是越來越普及。由于maya軟件功能更為強大，體系更為完善，因此國內很多的三維動畫制作人員都開始轉向maya，而且很多公司也都開始利用maya作為其主要的創(chuàng)作工具。maya的應用領域極其廣泛，比如說星球大戰(zhàn)系列金剛等都是出自maya之手。至于其它領域的應用更是不勝枚舉。MAYA7與3D MAX比較MAYA是高端3D軟件，3dsmax是中端

30、軟件，易學易用，但在遇到一些高級要求時(如角色動畫/運動學模擬)方面遠不如MAYA強大。MAYA的基礎層次更高，3dsmax屬于普及型三維軟件3dsmax的工作方向主要是面向建筑動畫，建筑漫游及室內設計。MAYA 的用戶界面也比3dsmax要人性化點，Maya 是Alias|Wavefront ( 2003 年7月更名為Alias )公司的產(chǎn)品。MAYA軟件應用主要是動畫片制作、電影制作、電視欄目包裝、電視廣告、游戲動畫制作等。3dsmax軟件應用主要是動畫片制作、游戲動畫制作、建筑效果圖、建筑動畫等。Maya主要是為了影視應用而研發(fā)的。三、三維數(shù)據(jù)處理建模：對于現(xiàn)實世界中的物體，用計算機內部

31、表示（描述表達和存儲物體的模型）的過程。模型：數(shù)據(jù)、結構和算法的集合。三維模型數(shù)據(jù)檢索三維模型在很多領域應用廣泛，并且形成了越來越龐大的三維模型數(shù)據(jù)庫。完整的三維數(shù)據(jù)檢索系統(tǒng)應包括特征提?。ㄗ铌P鍵）、索引結構、相似度度量、查詢接口等方面。1、校正折疊幾何校正各類遙感圖像都存在在幾何校正的問題。由于人們已習慣使用正射投影的地形圖，因此對各類遙感影像的畸變都必須以地形圖為基準進行幾何校正。幾何校正步驟大致如下：選擇控制點：在遙感圖像和地形圖上分別選擇同名控制點，以建立圖像與地圖之間的投影關系，這些控制點應該選在能明顯定位的地方，如河流交叉點等。建立整體映射函數(shù)：根據(jù)圖像的幾何畸變性質及地面控制點的

32、多少來確定校正數(shù)學模型，建立起圖像與地圖之間的空間變換關系，如多項式方法、仿射變換方法等。重采樣內插：為了使校正后的輸出圖像像元與輸入的未校正圖像相對應,根據(jù)確定的校正公式，對輸入圖像的數(shù)據(jù)重新排列。在重采樣中，由于所計算的對應位置的坐標不是整數(shù)值，必須通過對周圍的像元值進行內插來求出新的像元值。折疊輻射較正從遙感器所獲得的圖像的灰度與目標物的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量是不一致的，這是因為遙感器測量值中包含太陽位置及角度條件、薄霧及靄等大氣條件所引起的失真。為了正確評價目標物的反射及輻射特性，必須消除這些失真。消除圖像數(shù)據(jù)中依附在輻射亮度中的各種失真的過程就是輻射較正。輻射校正的結果，會

33、改變圖像的色調和色彩。折疊紋理特征是指周期性圖案及區(qū)域的均勻性等有關紋理的特征。根據(jù)構成圖案的要素形狀、分布密度、方向性等紋理進行圖像特征提取的處理叫做紋理分析。圖像分類利用遙感圖像進行分類，就是對單個像元或比較勻質的像元組給出對應其特征的名稱，其原理是利用圖像識別技術實現(xiàn)對遙感圖像的自動分類。計算機用以識別和分類的主要標志是物體的光譜特性，圖像上的其它信息如大小、形狀、紋理等標志尚未充分利用。在計算機分類之前，往往要做些預處理，如校正、增強、濾波等，以突出目標物特征或消除同一類型目標的不同部位因照射條件不同、地形變化、掃描觀測角的不同而造成的亮度差異等。2、紋理數(shù)據(jù)獲取由于航空影像很容易得到

34、,因此地形紋理與建筑物頂部紋理較易獲取,相對而言建筑物側面紋理的獲取遇到了與建筑物高度獲取同樣的問題,目前學者們提出的獲取方法可以概括為如下幾種:l 由計算機做簡單模擬繪制。這種方法采用了矢量紋理,其優(yōu)點是數(shù)據(jù)量少、建立的模型瀏覽速度快,但缺乏真實感。l 地面攝影像片直接提取。這種方法需要用相機拍攝大量的建筑物側面照片,其獲取速度慢,且涉及數(shù)據(jù)量大,后續(xù)處理工作量也很大,但所建模型真實感強。l 根據(jù)攝影像片由計算機生成。對具有相似的紋理的,通過該方法獲取的數(shù)據(jù)重構的建筑物形狀接近實際,但工作量仍然很大。l 以研究算法為主,從影像中直接提取建筑物高度以及其他信息。這是一種高效的方法,但目前還不適

35、于進行大批量數(shù)據(jù)的自動處理。3、GPU & CPU(工作站)PU英文全稱Graphic Processing Unit，中文翻譯為“圖形處理器”。GPU是相對于CPU的一個概念，由于在現(xiàn)代的計算機中(特別是家用系統(tǒng)，游戲的發(fā)燒友)圖形的處理變得越來越重要，需要一個專門的圖形的核心處理器。GPU使顯卡減少了對CPU的依賴，并進行部分原本CPU的工作，尤其是在3D圖形處理時。GPU所采用的核心技術有硬體T&L、立方環(huán)境材質貼圖和頂點混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等，而硬體T&L技術可以說是GPU的標志。GPU核心頻率、管線數(shù)量、著色單元數(shù)量基本

36、可以代表一款GPU的性能。具有專用性特點，擅長圖形計算和處理。CPU是英語“Central Processing Unit”，中文名稱叫作“中央處理器”，或叫作微處理器。它由運算器和控制器組成，是電腦的心臟，它決定電腦檔次的高低。它是用半導體材料經(jīng)過復雜的加工而生產(chǎn)出來的。 CPU的功能是取出、解釋并執(zhí)行指令。我們不是聽說過386、486嗎?它指的就是該計算機的CPU的型號是386或486，它是衡量一臺電腦性能高低的標志。世界上研究和開發(fā)CPU的“龍頭老大”是美國的英特爾公司，許多電腦的外面貼著InterInside的標志。工作重點不一樣，GPU相當于一位具有圖形計算和處理專長的高級助理。工作

37、站由計算機和相應的外部設備以及成套的應用軟件包所組成的信息處理系統(tǒng)。它能夠完成用戶交給的特定任務，是推動計算機普及應用的有效方式。工作站應具備強大的數(shù)據(jù)處理能力，有直觀的便于人機交換信息的用戶接口，可以與計算機網(wǎng)相連，在更大的范圍內互通信息，共享資源。工作站在編程、計算、文件書寫、存檔、通信等各方面給專業(yè)工作者以綜合的幫助。常見的工作站有計算機輔助設計 (CAD)工作站（或稱工程工作站），辦公自動化(OA)工作站，圖像處理工作站等。不同任務的工作站有不同的硬件和軟件配置。例如,一個小型CAD工作站的典型硬件配置為：小型計算機（或高檔的微型計算機），帶有功能鍵的 CRT終端，光筆，平面繪圖儀，數(shù)

38、字化儀，打印機等。軟件配置為：操作系統(tǒng)，編譯程序，相應的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，二維和三維的繪圖軟件，以及成套的計算、分析軟件包。顯卡：作為圖形工作站的主要組成部分，一塊性能強勁的3D專業(yè)顯卡的重要性，從某種意義上來說甚至超過了處理器。與針對游戲、娛樂市場為主的消費類顯卡相比，3D專業(yè)顯卡主要面對的是3維動畫（如3DSMax、Maya、Softimage|3D）、渲染（如LightScape、3DSVIZ）、CAD（如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks）、模型設計（如Rhino）以及部分科學應用等專業(yè)OpenGL應用市場。對這部分圖形工作站用

39、戶來說，它們所使用的硬件無論是速度、穩(wěn)定性還是軟件的兼容性都很重要。GIS地理信息系統(tǒng)應用：它所面向的客戶群主要是城市規(guī)劃單位、環(huán)保部門、地理地質勘測院、研究所等。他們通常是用圖形工作站來運行GIS軟件。它使用戶可以實時的、直觀的了解項目地點及周圍設施的詳情，如路燈柱、地下排水管線等。這些大數(shù)據(jù)量的作業(yè)也只有在具有專業(yè)圖形處理能力的工作站上才能高效率地運行。工作站是一種高檔的微型計算機，通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內存儲器和外部存儲器，并且具有較強的信息處理功能和高性能的圖形、圖像處理功能以及聯(lián)網(wǎng)功能。工作站通常比較昂貴，價格一般是標準PC的數(shù)倍4、模型單體化問題PS:Skyli

40、ne具有專門進行單體化處理的軟件。切割還是矢量化?矢量數(shù)據(jù)主要是指城市大比例尺地形圖。此系統(tǒng)中圖層主要分為底圖層、道路層、單位層，合理的分層便于進行疊加分析、圖形的無逢拼接以實現(xiàn)系統(tǒng)圖形的大范圍漫游。矢量數(shù)據(jù)一般通過記錄坐標的方式來盡可能將地理實體的空間位置表現(xiàn)的準確無誤，顯示的圖形一般分為矢量圖和位圖。基于傾斜影像，若做人工干預的建模，自然就不存在單體化的問題，生成的模型本來就是單體的。而自動化建模的成果，由于其生成機理，得到的模型是一個連續(xù)的TIN（三角網(wǎng)）加貼圖，并沒有根據(jù)建筑物劃分為一個個可以單獨選中的對象。而我們都知道，在GIS管理和應用中，若傾斜模型不能進行對象的單獨選中和查詢，就

41、只能和影像一樣作為底圖瀏覽，無法進一步深入應用。單體化成為第二大“攔路虎”，我們必須闖關成功。如何實現(xiàn)單體化才是最好的?我想你腦海中冒出的第一個直觀的想法一定是：對傾斜模型進行切割呀，這樣切割之后的模型就和人工建模成果一個樣了。不過我要很遺憾地告訴你：想法貌似很完美，但其實是一條“死胡同”。 （圖）傾斜模型切割后的邊緣效果如上圖，我想這樣的邊緣效果肯定不是用戶所想要的。更重要的是，切割之后，兩個主要后續(xù)用途都沒法實現(xiàn)：一是替換人工精細建模的模型。這樣的鋸齒邊緣，人工建模的人員難以把鋸齒邊緣接上去。第二個用途是隱藏某種類型的地物。這樣會露出一個鋸齒狀的空洞，不符合項目要求。為什么會有鋸齒呢?這種

42、鋸齒是因傾斜模型生成機理而造成的，和GIS平臺無關。注意看，只要稍稍放大，你就能看到同樣的鋸齒。（圖）某廠商發(fā)布圖片放大后看到的切割傾斜模型邊緣效果第二個問題是，這樣的切割后，也拋棄了數(shù)據(jù)自帶LOD的優(yōu)點，導致GIS平臺只能按照普通模型的方法來構建LOD。傾斜模型數(shù)據(jù)量龐大，想想這性能表現(xiàn)也是醉了。第三個問題是：切割必須事先輸入對應地物的矢量底面數(shù)據(jù)。經(jīng)過漫長的等待，切割出來之后，若發(fā)生任何一點變動，數(shù)據(jù)還得再返工切一遍。因此，其靈活性幾乎為零?，F(xiàn)在，讓我們換一個思路來看待傾斜模型：它事實上就是帶有TIN作為高程背景的影像。在二維GIS中，有誰見過根據(jù)矢量底面來把影像數(shù)據(jù)切割為建筑物影像圖層、

43、道路影像圖層、綠植影像圖層的嗎?正確的思路是：我們在影像數(shù)據(jù)上進行矢量化，從而可以在影像+矢量的圖層上選中建筑物、道路等地物。若一定需要把影像上的某種類型地物隱藏，也是通過疊加這種地物的矢量圖進行顯示過濾。把GIS的科學原理搞清楚了，我們回過頭來再看待如何進行傾斜模型的單體化，就胸中有丘壑了。只要你試一下就知道，通過疊加的矢量底面，在渲染層面實現(xiàn)單體化，被選中的地物像是被高透膜緊密包裹，底部邊緣筆直。（圖）矢量化后的傾斜模型單體化邊緣效果采用矢量化的方式，在保證效果、不破壞原始數(shù)據(jù)及LOD的同時，最大的好處還在于它打通了基于三維的傾斜模型和基于二維的矢量面之間的關鍵“關卡”，實現(xiàn)三維和二維GI

44、S的完美一體化?；诖?，GIS的一系列功能(如圖查屬性、屬性插圖、緩存區(qū)分析與查詢、專題圖制作等等)都可輕松實現(xiàn)。至此，我想對于傾斜模型的應用，你可以不用再糾結于選擇哪個GIS平臺，而是要充分發(fā)揮應用的廣闊想象力。它帶來的價值還體現(xiàn)在動態(tài)性和靈活性的大大提升。由于疊加的矢量面只需要一個簡單的圖層設置就可以起作用，這也就意味著：在應用過程中，可以隨時更換需要疊加的矢量面。當用戶增加數(shù)據(jù)類型后，不用再大費周章的把數(shù)據(jù)重新切割一遍，而是點兩下鼠標，就可快速搞定。PS：Infinite3D-real scenes模型邊緣處理不清晰，軟件后期會進一步改進，推出單景化半自動輔助軟件。5、幾大數(shù)據(jù)處理軟件傳

45、統(tǒng)手工建模的方式需要大量的經(jīng)費和人力物力投入，最終得到的，的確是一個美輪美奐的“三維”虛擬城市。但是，這個結果往往是“靜態(tài)的”、“固化的”“作品”，實際上是“勞動密集型”的手工成果，做出來后，可看、好看，卻難于統(tǒng)計、沒法分析，后續(xù)的作用有限。其癥結就在于這些“做”出來的城市建設要素與動態(tài)的空間數(shù)據(jù)庫之間缺乏關聯(lián)，也沒有動態(tài)的規(guī)劃和設計規(guī)則與之對應。這樣的成果，難以在支撐城市規(guī)劃設計、審批和監(jiān)督執(zhí)行等工作中發(fā)揮更大的作用，為決策者提供的輔助能力也十分有限。Pix4Dmapper軟件（Pix4Dmapper（原Pix4UAV）是瑞士Pix4D公司的全自動快速無人機數(shù)據(jù)處理軟件，是目前市場上獨一無二

46、的集全自動、快速、專業(yè)精度為一體的無人機數(shù)據(jù)和航空影像處理軟件。無需專業(yè)知識，無需人工干預，即可將數(shù)千張影像快速制作成專業(yè)的、精確的二維地圖和三維模型，該軟件可從航拍片中利用攝影測量與多目重建的原理快速獲取點云數(shù)據(jù)，并進行后期的加工處理。加工處理后的應用，可惠及不同行業(yè)，例如測繪、文物保護、礦業(yè)等等。應用領域：航測制圖、災害應急、安全執(zhí)法、農(nóng)林監(jiān)測、水利防汛、電力巡線、海洋環(huán)境、高?？蒲小④娛碌榷鄠€領域。四大優(yōu)勢：專業(yè)化、簡單化-PIX4D mapper讓攝影測量進入全新的時代，整個過程完全自動化，并且精度更高，真正使無人機變?yōu)樾乱淮鷮I(yè)測量工具。只需要簡單地操作，不需專業(yè)知識，飛控手就能夠處

47、理和查看結果，并把結果發(fā)送給最終用戶。空三、精度報告-PIX4D mapper通過軟件自動空三計算原始影像外方位元素。利用PIX4UAV的技術和區(qū)域網(wǎng)平差技術，自動校準影像。軟件自動生成精度報告，可以快速和正確地評估結果的質量。提供了詳細的、定量化的自動空三、區(qū)域網(wǎng)平差和地面控制點的精度。全自動、一鍵化-PIX4D mapper無需IMU，只需影像的GPS位置信息，即可全自動一鍵操作，不需要人為交互處理無人機數(shù)據(jù)。原生64位軟件，能大大提高處理速度。自動生成正射影像并自動鑲嵌及勻色，將所有數(shù)據(jù)拼接為一個大影像。影像成果可用GIS和RS軟件進行顯示。云數(shù)據(jù)、多相機-PIX4D mapper利用自

48、己獨特的模型，可以同時處理多達10000張影像?？梢蕴幚矶鄠€不同相機拍攝的影像，可將多個數(shù)據(jù)合并成一個工程進行處理。PIX4D mapper數(shù)據(jù)處理軟件作業(yè)流程：支持多達10000張影像同時處理在同一工程中處理來自不同相機的數(shù)據(jù)多架次、大于2000張數(shù)據(jù)全自動處理直觀便捷的界面，便于添加GCP快速成果圖（DOM、DSM等）應用領域：航測制圖、災害應急、安全執(zhí)法、農(nóng)林監(jiān)測、水利防汛、電力巡線、海洋環(huán)境、高校科研。街景工廠應用陜西省測繪地理信息局省五院推進街景工廠三維建模應用體系建設（四川省遙感信息測繪院2013年引進了傾斜攝影測量系統(tǒng)街景工廠可支持相機平臺類別：支持所有Pictometry、Mi

49、das、DigiCam、SWDC-5、A3其他國家自有平臺。工作流程和特點：高度自動化先進的多視角三維空三：基于多視影像生成密集高連接點、相機內部幾何的完全建模及糾正、可根據(jù)精度要求人工干預空三過程。三維重建流程：由以下六個環(huán)節(jié)實現(xiàn)三維重建選擇立體像對、密集點云生成、基于點云構建三角網(wǎng)TIN、在三角尺度下對TIN進行整修、優(yōu)化/簡化三維TIN模型、紋理信息生成。三維模型的噪聲和異常：受遮擋盲區(qū)、重疊率、對應視角影像缺少影響。Smart3D CaptureSmart3D Capture可以通過簡單的照片生成具有高分辨率的真實三維模型。近乎于沒有任何限制的照片拍攝要求，并且數(shù)據(jù)處理的過程也具有高伸

50、縮性和高效率，整個處理過程不需要人工干預，通?？梢栽跀?shù)分鐘至數(shù)小時的時間內完成數(shù)據(jù)處理。是一套經(jīng)過25年研發(fā)的、基于圖形運算單元GPU的快速三維場景運算軟件，它能無需人工干預地從簡單連續(xù)影像中生成最逼真的實景真三維場景模型。無需依賴昂貴且低效率的激光點云掃描系統(tǒng)或POS定位系統(tǒng)，僅僅依靠簡單連續(xù)的二維影像，就能還原出最真實的實景真三維模型。 Smart3DCapture 基于高性能攝影測量、計算機視覺與計算幾何算法。在實用性、穩(wěn)定性、計算性能、互操作性方面，能夠滿足嚴苛的工業(yè)質量要求。優(yōu)勢：（快速，簡單，全自動）：1、配置靈活，既有單機版，也有集群版。 2、無數(shù)據(jù)量限制。 3、處理結

51、果精度高。4、支持的傳感器廣泛。劣勢：1、數(shù)據(jù)安全性無保障。2、不能定制開發(fā)。3、售后服務保障不力。Skyline-PhotoMeshPhotoMesh是Skyline旗下的傾斜攝影自動批量建模軟件，是基于圖形運算單元GPU快速三維模型的構建軟件。它通過攝影測量原理，可以將多種源數(shù)據(jù)、分辨率、任意數(shù)據(jù)量的照片轉化為高分辨率的、帶有圖像紋理的三維網(wǎng)格模型。具體來說，它通過對獲得的傾斜影像、街景數(shù)據(jù)、拍攝照片等不同數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)進行同名點選取、多視匹配、三角網(wǎng)（TIN）構建、自動賦予紋理等步驟，最終得到三維模型。該過程僅依靠簡單連續(xù)的二維圖像，就能還原出最真實的真三維模型，完全無需人工干預便可以完成海

52、量城市模型的批量處理。PhotoMesh軟件可處理各種硬件采集的各種原始數(shù)據(jù)，包括大型固定翼飛機，載人直升機，大中小型無人機，街景車，手持式數(shù)碼相機，甚至手機獲得的照片等數(shù)據(jù)都可進行全自動三維模型構建。PhotoMesh軟件也支持主流傾斜相機如RCD30、UCO、SWDC5、AMC580等。傾斜模型后處理:使用PhotoMesh自動批量構建三維模型之后，提供CityBuilder專門用于對建模成果進行后處理。具體來說，CityBuilder通過引入分類圖層，可以對建成的三維城市模型進行單體化切割、掛接業(yè)務屬性，同時創(chuàng)建一個多層次細節(jié)的優(yōu)化模型。經(jīng)過后處理的傾斜模型，一方面可以用于查詢檢索，另一

53、方面還可以將該模型存放在數(shù)據(jù)庫中，通過網(wǎng)絡發(fā)布后，被遠程的客戶端（桌面端移動端）訪問。（Infinite3D - Real Scenes是否具備該功能？）Agisoft PhotoScan是一款基于影像自動生成高質量三維模型的優(yōu)秀軟件，一般只有文物保護、地形測量、建筑物三維建模、雕塑等行業(yè)才會用到這樣的軟件，專業(yè)性非常高。Agisoft PhotoScan能夠將平面影像進行重建，建立3D模型，而且Agisoft PhotoScan Professional無需設置初始值，無需相機檢校，它根據(jù)最新的多視圖三維重建技術，可以對任意照片進行處理，無需控制點；也可以通過給予的控制點 生成真實坐標的三維

54、模型。照片的拍攝位置是任意的，無論是航攝相片還是高分辨率數(shù)碼相機拍攝的影像都可以使用。整個工作流程無論是影像定向還是三維模型重 建過程都是完全自動化的。 PhotoScan可生成高分辨率真實坐標的正射影像（使用控制點可達5cm精度）及帶有詳細彩色紋理的DEM模型。完全自動化的工作流程，即使是非專業(yè)人員也可以在一臺電腦上處理成百上千張航空影像，生成專業(yè)級別的攝影測量數(shù)據(jù)。 Agisoft PhotoScan支持輸入格式包括：JEPG、TIFF、PNG、BMP、JEPG Multi-Picture Format(MPO)，輸出格式包括三維建模常見的格式GeoTiff、xyz、Google KML、COLLADA、VRML、Wavefront OBJ、PLY、3DS Max、Universal 3D、PDF。三、數(shù)據(jù)應用平臺(GIS)1、GIS平臺GIS（Geographic Information Software）：它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）是一門綜合性學科，結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經(jīng)廣泛的應用在不