《無人機藝術攝影》課件-項目7 全景影像航拍VIP

項目7全景影像航拍無人機藝術攝影任務7.1全景影像常識目錄CONTENES任務7.2全景影像的拍攝方式任務7.3全景影像的后期制作任務7.4無人機實景三維建模全景影像常識任務7.17.1.1全景影像的含義任務7.1全景影像常識全景“panorama”出自希臘語pan（意思是全部的東西）與hòrama（意思是可看見的，視野），因此這個詞的意思就是全視角。全景圖可以運用各種不同的方法制作。最早的360°全景拍攝展示是關于早期芝加哥風光的，現(xiàn)收藏于美國國會圖書館，它制作于1840年，是銀版拍攝的一系列照片，然后并排拼貼在一起完成的。早期芝加哥風光7.1.2認識投影任務7.1全景影像常識常見投影類型：方位投影（平面投影）、圓錐投影、圓柱投影。任務7.1全景影像常識等距離圓柱投影是數學變換最簡單的一種投影，也是全景投影常用的投影方式。經過投影處理后的全景圖像是一副2∶1比列的圖片。圖像中穿越中間的水平線無扭曲變形，其他都有不同程度的扭曲變形，越接近兩級，變形就越嚴重。如圖所示，橫向水平的建筑線條、馬路等都是彎曲的；建筑物的垂直線條、電線桿、筆直的樹木等不會變形。等距離圓柱投影示意圖1.圖像投影任務7.1全景影像常識如圖所示，它相當于一個由六幅圖像拼合組成的立方體盒子，如果假設觀察者位于立方體的中心的話，那么每幅圖像都會對應立方體的一個表面，并且在物理空間中相當于水平和垂直都是90°的視域范圍。而觀察者被這樣的六幅畫面包圍在中心，最終的視域范圍同樣可以達到水平360°，垂直360°，并且畫面是絕對不存在任何扭曲變形的。立方體投影示意圖2.立方體投影任務7.1全景影像常識這是一種很理想的投影結果，并且對于懂得使用一些離線渲染軟件或者插件來制作和輸出全景內容的人來說，這是最合適的一種選擇。然而，在實際拍攝當中，由于設備原因，幾乎不可能用到這種立方圖的記錄方式。任務7.1全景影像常識圓柱投影類似等矩形投影，隨著目標接近南北兩極，縱向也會拉伸，兩極會發(fā)生無限的縱向拉伸。需要注意的是，柱面投影不太適合具有非常大的垂直視角的圖像。柱面投影是傳統(tǒng)擺動鏡頭全景膠片相機所提供的標準投影方式。圓柱投影示意圖3.圓柱投影全景影像的拍攝方式任務7.27.2.1專用設備拍攝任務7.2全景影像的拍攝方式魚眼鏡頭：魚眼全景相機最終生成的全景圖像即使經過校正也依然存在一定程度的失真和不自然，拍攝效果如圖所示。魚眼鏡頭拍攝效果任務7.2全景影像的拍攝方式多鏡頭：可以避免魚眼鏡頭圖像失真的缺點，但是或多或少也會存在融合邊緣效果不真實、角度有偏差或分割融合后有“附加”感的缺撼，拍攝效果如圖所示。魚眼鏡頭拍攝效果7.2.2相機拍攝任務7.2全景影像的拍攝方式相機拍攝需要數碼相機（圖7-2-3）/手機+云臺。在拍攝時，盡量選擇手動曝光，降低照片直接色差；照片與照片之間保證1/4重疊度；拍攝時保持相機水平，可使用帶水平儀的三腳架。相機拍攝效果如圖所示。數碼相機7.2.3無人機拍攝任務7.2全景影像的拍攝方式云臺相機可以適用于空中拍攝地面全貌，無人機云臺可控轉動范圍：俯仰-90°至+30°機身可以360°水平旋轉，如圖所示。無人機拍攝任務7.2全景影像的拍攝方式無人機拍攝方式：1）云臺俯仰15°，-5°，-35°，-65°四個角度環(huán)繞拍攝。2）保證相片之間約30%重疊度。3）垂直地面向下拍攝一張。無人機拍攝圖像示意圖如圖所示。無人機拍攝圖像示意圖拍照區(qū)域：水平向0～360°，豎直向–90°到15°，因為當仰角到極限的30°時，頂部區(qū)域會大面積的拍到槳葉。簡單的方案：15°，–5°，–35°，–65°各8張照片，云臺垂直地面-90°拍一張照片。7.2.4幾種拍攝方式的比較任務7.2全景影像的拍攝方式采用全景相機或者帶有魚眼鏡頭或者廣角鏡頭的相機，操作簡單，無需復雜建模，非常容易的能夠形成全景圖，其缺點是專用設備價格非常昂貴，不易普及和使用。采用普通相機拍攝+后期制作的方式，拍攝要求非常高，通常需要借助一些設備，如三角架等完成拍攝，其優(yōu)點是費用低；缺點是拍攝過程復雜，需要借助外部設備，后期制作過程比較復雜。全景影像的后期制作任務7.37.3.1拼接任務7.3全景影像的后期制作拍攝完成的影像之間會存在一定的重疊度還有變形，直接輸出會存在明顯的疊加區(qū)域或者錯誤的接邊，因此需要手動裁切和調整邊緣區(qū)域。一般使用PTGUI軟件進行拼接，通過提取特征點完成影像之間的匹配。拼接7.3.2Photoshop調整效果任務7.3全景影像的后期制作目前，常規(guī)的無人機云臺都無法垂直90°拍攝天空，同時由于各種接縫、天空頂部容易出現(xiàn)缺失和扭曲，因此在全景拼接完成后需要補天。一般使用Photoshop進行補色、補天操作。補天操作7.3.3漫游效果任務7.3全景影像的后期制作全景圖是一張靜態(tài)的圖像格式，需要利用全景轉換軟件轉成Flash格式實現(xiàn)漫游效果。可以添加多個熱點。Pano2VR是一個全景圖像轉換應用軟件。全景圖利用Pano2VR處理示意圖如圖所示。全景圖利用Pano2VR處理示意圖7.3.4發(fā)布任務7.3全景影像的后期制作全景影像可以發(fā)布到720云網站：https://720/，如圖所示。720云網站無人機實景三維建模任務7.47.5.1初識實景三維任務7.5無人機實景三維建模實景三維（3DRealScene）是對人類生產、生活和生態(tài)空間進行真實、立體、時序化反映和表達的數字虛擬空間。它是新型基礎測繪標準化產品，是國家新型基礎設施建設的重要組成部分，為經濟社會發(fā)展和各部門信息化提供統(tǒng)一的空間基底。實景三維通過在三維地理場景上承載結構化、語義化、支持人機兼容理解和物聯(lián)實時感知的地理實體進行構建。1）實景三維地理信息：基于影像匹配或激光掃描技術獲取的反映地物三維信息的數據。2）實景三維Mesh模型：利用點云、實景影像等數據源制作的可量測的、具備實景紋理信息的連續(xù)三角面片模型。3）實景三維單體模型：利用點云、實景影像等數據源制作的可量測的、具備實景紋理信息的地物單體化三維模型。更多的實景三維技術相關概念，可參考《實景三維中國建設技術大綱（2021年版）》。7.5.2無人機實景三維航測技術任務7.5無人機實景三維建模通俗地說，攝影測量就是通過攝影進行測量，其過程如圖所示。1.攝影測量攝影測量的過程任務7.5無人機實景三維建模傾斜攝影技術是國際測繪遙感領域新興發(fā)展起來的一項高新技術，融合了傳統(tǒng)的航空攝影、近景攝影測量、計算機視覺技術，顛覆了以往正射影像智能從垂直角度拍攝的局限，通過在同一飛行平臺上搭載多臺傳感器（目前常用的是五鏡頭相機），同時從垂直、前視、左視、右視共5個不同角度采集影像，獲取地面物體更為完整準確的信息。垂直地面角度拍攝獲取的影像稱為正片，鏡頭朝向與地面成一定夾角（傾斜角度一般在15°~45°）拍攝獲取的影像稱為斜片。傾斜攝影測量過程與成果如圖所示。2.傾斜攝影任務7.5無人機實景三維建模傾斜攝影測量過程與成果7.5.3無人機激光技術任務7.5無人機實景三維建模在無人駕駛飛機嵌入式雷達上，這些脈沖中的每個脈沖都由激光發(fā)射器發(fā)送到地面。當這些脈沖之一遇到物體時，其返回的回聲將被雷達光接收器捕獲并轉換為數字信號。該光在發(fā)射器與被反射的障礙物之間傳播所需的時間用于測量傳感器與所到達物體之間的距離。任務7.5無人機實景三維建模實景三維模型高逼真、高真實、高精度的展示地物的幾何結構、紋理色彩、空間位置等信息，在當前測繪應急保障、規(guī)劃等領域具備極大的應用價值。但是，激光雷達和傾斜攝影建模技術均無法較好的滿足快速建模應用需求，具體表現(xiàn)在：激光點云數據空間點離散、缺乏語義信息，直接應用困難；傾斜攝影測量作業(yè)周期長、生產效率低下。任務7.5無人機實景三維建模隨著激光點云技術的快速發(fā)展，基于激光點云和影像的快速實景三維優(yōu)勢明顯。傳統(tǒng)激光點云可穿透植被，多次回波，用于地形測繪、林業(yè)調查；點云與影像融合快速建模結構完善，實景三維，可視化效果更強，應用更廣。7.5.4無人機實景三維應用任務7.5無人機實景三維建模在構建城市三維場景基礎上，集成城市業(yè)務管理數據，實現(xiàn)城市多維數據的共享，輔助管理者全面掌控城市運行態(tài)勢，提升監(jiān)管力度和行政效率，如圖所示。1.智繪城市數字孿生數字底座智繪城市數字孿生數字底座應用任務7.5無人機實景三維建模無人機傾斜攝影系統(tǒng)可快速現(xiàn)場恢復目標區(qū)域的三維模型、準確地還原事發(fā)現(xiàn)場，便于相關人員設計進場處突或救援、疏散的路線，結合實時監(jiān)控信息做到科學、快速地處理突發(fā)事件。安保人員可以根據重建的三維模型制定安保預案，這要比憑借經驗或者二維地圖要精準、高效的多。2.安保消防安保消防應用示意圖任務7.5無人機實景三維建模1）基于地圖和大數據的可視化：實現(xiàn)應急突發(fā)事件救援與處置的扁平化、快捷化、科學化和高效協(xié)同能力。3.應急救援基于地圖和大數據的可視化任務7.5無人機實景三維建模2）在災害事故現(xiàn)場，無人機可以進入到救援人員無法到達的危險地點，并從空中視角拍攝到人力所不能及的范圍，如圖所示。不需要到達現(xiàn)場，就能更準確、更直觀的全方位了解災害現(xiàn)場情況；能根據全景重建的三維模型，快速、高效的制訂排險、疏通的治理方案。任務7.5無人機實景三維建模結合實景三維與GIS技術可視化，把“疫情防控隔離重點人口”的立體信息全面展現(xiàn)在地圖上，提升重點人口管理水平，全面掌握隔離防控重點人口動態(tài)。4.疫情防控道路選線結合三維模型輔助道路工程選線，不但可以對現(xiàn)狀情況清楚把握，在設計效果的表達方面，也可做到方案可視化，一目了然，如圖所示。5.道路選線任務7.5無人機實景三維建模實景三維主要用于規(guī)劃設計階段，以及進行設計前后對比。6.土地整治土地整治任務7.5無人機實景三維建模三維輔助規(guī)劃加載規(guī)劃設計方案，評審整體效果，量化模擬對周邊建筑日照時長的影響，對退紅距離、樓間距的基本規(guī)劃指標進行定量分析和計算。7.