无人机3D建模的几种方式

由于无人机具有独特的高空视角，因此可广泛应用于工程测绘和3D建模等业务中，通过无人机倾斜摄影来获得三维影像和正射影像，具有高效率、高精度、准确的地理定位等优势。其特点在于可最大限度地还原地面上有一定体积的物体。

目前利用无人机进行3D建模，有三种主流的方式：点云融合、立体多边形任务拍照、智能摄影。

1. 点云融合

要对建筑物进行3D建模，可利用无人机在建筑物的上空拍摄来获得倾斜摄影图片，再将这些图片通过第三方工具合成，生成3D模型。但是由于无人机的视角是从上至下，因此当建筑物较高时，其底部较容易被其它物体遮挡，特别是在建筑密集区域，因此扫描的成像精度较差。为了弥补这个缺陷，通常可结合地面三维激光扫描的方式，来使建筑物的整体外观图像达到较高的精度，这就是点云融合技术。

首先，进行外业数据采集时，飞机必须要经过目标建筑物的上空，才能获得完整的影像信息。因此在无人机移动端创建多边形任务时，该多边形的区域应该在目标物上空。接下来进行任务设置时，为了保证图片的质量，需要将航向重叠率和旁向重叠率设置在一定的范围。航向重叠率的范围是60%～80%，而旁向重叠率至少设置在70%，对于建筑更密集的区域则需要设置更高的旁向重叠率。

另外，目前无人机搭载的的摄像头有多种样式，包括单机摄像头和多机摄像头。如果使用单机摄像头，则需要飞往返两次；如果使用多机摄像头如5镜头摄像头，则可同时拍摄俯视角度、前视、后视、左视、右视的几个画面，则只需在航线上飞一次。如果要进行小范围的拍摄，可使用多旋翼无人机，如果要拍大范围的区域，可使用续航时间更长、速度更快的固定翼无人机。

通过倾斜摄影获得的图片经过进一步处理后，形成密集点云数据。

2. 立体环绕

首先，打开无人机移动端，连接多旋翼飞机，在实景地图上找到目标物体的位置点；然后在该目标物底部创建一个多边形，要确保多边形能包住目标物的垂直投影；接着设定多边形的高度，形成一个立体多边形，再设置航向重叠率和旁向重叠率，此时可在界面上预览立体多边形的航线，最后，调整完参数，开始执行任务。

当任务执行完成后可获取全方位的摄影图片，再通过Pix4D等第三方工具合成3D建模。采用这种方式的优点是步骤简短，操作门槛很低，通过拍摄多张图片来获取更多细节。

3. 智能摄影

首先，打开无人机移动端，连接飞机，在实景地图上找到目标物体的位置点；然后将无人机手动飞到目标物的上空；接着点击开始摄影，则无人机开始自动环绕目标物进行摄影，环绕路径和云台角度将在地图界面显示，摄影完成后将弹出提示；最后，可将视频文件拖到3D建模工具中，生成立体模型。全程傻瓜式操作，快捷高效。

总结

综合对比上述三种方式，点云融合的方式适用于大规模城市3D建模，需要依赖于强大的算法和开发能力; 由于需要配合地面三维激光扫描，因此会产生较高的人力和时间成本.

而立体环绕适用于单个较高物体的建模，只需要创建好航线后，用无人机去执行，在任务完成后将图片进行后期处理，即可生成3D模型，此方案需要结合第三方3D建模工具。此方案通常用于工程检测，例如高塔等等。因为其图片的获取来自于多个角度，带有更多的细节信息，因此可以全方位地查看某个角度是否发生异常。

相比之下，第三种智能摄影的方式最为便捷，既不需要创建航线，也不需要进行复杂的图片处理，而是直接将整个视频拖入3D建模工具中。此方案适用于警用行业的事故现场的还原，可通过无人机快速获取现场的影像，来进行分后期的事故原因分析和测量等等。

来源：Sherrin Meng