Grundkonzepte

Bevor Sie mit dem MipMapEngine SDK beginnen, wird Ihnen das Verständnis einiger Kernkonzepte helfen, es besser zu nutzen. Dieses Kapitel führt Sie leicht verständlich in die Grundlagen der 3D-Rekonstruktion ein.

🌍 Was ist 3D-Rekonstruktion?

3D-Rekonstruktion ist der Prozess der Erstellung von 3D-Modellen aus 2D-Bildern. Stellen Sie sich vor, Sie haben mehrere Fotos um ein Gebäude herum aufgenommen, die 3D-Rekonstruktionstechnologie kann:

1. Die Beziehungen zwischen diesen Fotos analysieren
2. Die Kamerapositionen zum Zeitpunkt der Aufnahme berechnen
3. 3D-Informationen für entsprechende Pixel basierend auf Kamerapositionen und Texturen berechnen
4. Die 3D-geometrischen Informationen von Objekten oder Szenen in Form von Punktwolken oder Netzen ausdrücken
5. Dem Modell basierend auf Fototexturen Texturen hinzufügen, um realistische 3D-Modelle zu erstellen

Anwendungsszenarien der 3D-Rekonstruktion

• Vermessung und Kartierung: Generierung hochpräziser topografischer Karten und Orthophotos
• Stadtplanung: Erstellung von 3D-Stadtmodellen für Planung und Design
• Kulturgüterschutz: Digitale Erhaltung historischer Gebäude und Artefakte
• Notfallmaßnahmen: Schnelle Erfassung von 3D-Informationen von Katastrophengebieten
• Bauüberwachung: Überwachung von Baufortschritt und Veränderungen
• 3D-Inhaltserstellung: Generierung von 3D-Inhalten für Spiele, Filme, AR/VR

📸 Grundlagen der Photogrammetrie

🔄 Erklärung des 3D-Rekonstruktionsprozesses

🔄 ReconstructFull Grundlegender Verarbeitungsablauf

Merkmale des Verarbeitungsablaufs

• 🚀 Vollautomatisch: Automatische Verarbeitung von Eingabe bis Ausgabe ohne manuelle Eingriffe
• 🎯 Intelligente Entscheidungsfindung: Automatische Auswahl optimaler Verarbeitungsparameter basierend auf Datencharakteristiken
• 📦 Multi-Format-Ausgabe: Unterstützung der gleichzeitigen Generierung mehrerer Formate für verschiedene Anwendungsfälle
• ⚡ Paralleloptimierung: Mehrere Ausgabezweige können parallel verarbeitet werden, um die Effizienz zu steigern

Empfehlungen zur Ausgabewahl

• Web-Anzeige: Wählen Sie 3D Tiles + DOM Tiles
• Professionelle Analyse: Wählen Sie OSGB + GeoTIFF + LAS
• Universeller Austausch: Wählen Sie OBJ + PLY
• Vermessungsanwendungen: Wählen Sie GeoTIFF + DSM + Kontrollpunktoptimierung

1. Aerotriangulation

AT ist der erste Schritt der 3D-Rekonstruktion. Seine Aufgaben sind:

• Die präzise Position und Ausrichtung der Kamera bei jeder Aufnahme berechnen
• Geometrische Beziehungen zwischen Fotos herstellen
• Spärliche Punktwolkenstruktur der Szene generieren

2. Dichte Rekonstruktion

Mit etablierten Kamerapositionen:

• Tiefe für jedes Pixel berechnen
• Dichte 3D-Punktwolke generieren

3. 3D-Modellrekonstruktion

• 3D-Netzmodelle aus Punktwolken erstellen
• Modelltexturen aus Originalbildern erstellen
• LOD-Modelle für großflächiges Szenen-Rendering generieren

4. Generierung verschiedener Formatausgaben

Schließlich verschiedene Ausgaben basierend auf Ihren Bedürfnissen generieren:

• 3D-Modelle: OSGB, 3D Tiles, PLY, OBJ, FBX und andere Formate
• Punktwolkendaten: LAS, PLY-Formate
• Gaussian Splatting-Daten: PLY, Splats-Formate
• Orthophotos: Georeferenzierte Bilder im GeoTIFF-Format
• Digitales Oberflächenmodell (DSM): Geländehöhendaten

Standard-Ausgabeverzeichnisstruktur

Alle Rekonstruktionsaufgaben generieren die folgende Standardausgabe:

output/
├── 2D/
│   ├── dom_tiles/      # Orthophoto-Kacheln
│   ├── dsm_tiles/      # Digitale Oberflächenmodell-Kacheln
│   └── geotiffs/       # GeoTIFF-Format-Ergebnisse
├── 3D/
│   ├── model-b3dm/     # 3D Tiles Modellformat
│   ├── model-osgb/     # OSGB Modellformat
│   ├── model-ply/      # PLY Modellformat
│   ├── model-obj/      # OBJ Modellformat
│   ├── model-fbx/      # FBX Modellformat
│   ├── point-ply/      # PLY Punktwolkenformat
│   ├── point-las/      # LAS Punktwolkenformat
│   ├── point-pnts/     # PNTS Punktwolkenformat
│   ├── point-gs-ply/   # PLY Gaussian Splatting Format
│   └── point-gs-splats/# SPLATS Gaussian Splatting Format
├── AT/
│   ├── mvs.xml         # AT-Ergebnisse
│   └── mvs_undistort.xml # Entzerrte AT-Ergebnisse
├── report/
│   └── report.json     # Qualitätsbericht
└── log.txt             # Verarbeitungsprotokoll

Ausgabeformat-Beschreibung

Format	Zweck	Merkmale
3D Tiles	Web-Anzeige	Unterstützt LOD, geeignet für Cesium und andere Plattformen
OSGB	Professionelle Software	OpenSceneGraph-Format, weitgehend unterstützt
OBJ	Universelles Modell	Einfach und universell, leicht zu bearbeiten
LAS	Punktwolkenverarbeitung	Standard-Punktwolkenformat, enthält Klassifizierungsinformationen
GeoTIFF	GIS-Analyse	Mit geografischen Koordinaten, kann für Messungen verwendet werden
Tiles	Online-Karten	Mehrstufige Kachelung, schnelles Laden

🎯 Wichtige Parametererklärung

Auflösungsstufe

Steuert den Detaillierungsgrad der Rekonstruktion:

Stufe	Beschreibung	Anwendungsfall	Verarbeitungszeit
1	Ultrahöhe Präzision, höchste geometrische Details und Texturklarheit	Professionelle Vermessung, Feinmodellierung	Länger
2	Hohe Präzision, teilweise Vereinfachung geometrischer Details, höchste Texturklarheit	Allgemeine Anwendungen, schnelle Ergebnisse	Mittel
3	Niedrige Präzision	Vorschau, schnelle Validierung	Kürzer

Bildüberlappung

🔍 Qualitätskontrolle

Faktoren, die die Rekonstruktionsqualität beeinflussen

1. Bildqualität

   • Klarheit (Unschärfe vermeiden)
   • Lichtverhältnisse (gleichmäßige Beleuchtung ist am besten)

2. Aufnahmeparameter

   • Überlappung (>70%)
   • Flughöhe (beeinflusst Bodenauflösung)
   • Aufnahmewinkel (Vertikal + Schräg-Kombination ist am besten)

3. Typische kontrollfreie Genauigkeit

   • RTK/PPK: Genauigkeit im Zentimeterbereich (12cm + 12*GSD)
   • Normales GPS: Genauigkeit im Meterbereich

💡 Best Practices für Rekonstruktionsgenauigkeit

• 🔧 Zuverlässige Rekonstruktionsgenauigkeit: RTK- und PPK-kontrollfreie Lösungen können meistens eine gute Genauigkeit erreichen, aber Kontrollpunkte und Prüfpunkte bleiben die zuverlässigsten Methoden zur Genauigkeitssicherung und -überprüfung. Wenn Ihre Anwendung eine 100%ige Garantie der Genauigkeitsziele erfordert oder die Projektlieferung ausreichende Nachweise zur Unterstützung der Ergebnisgenauigkeit benötigt, stellen Sie sicher, dass Sie Kontrollpunkte/Prüfpunkte einrichten, andernfalls müssen Sie möglicherweise die Felddatenerfassung wiederholen.

🚀 Nächste Schritte

Nachdem Sie nun die Kernkonzepte verstehen, können Sie:

• Die API-Dokumentation im Detail lesen und Ihren besten automatisierten Workflow basierend auf Ihren Geschäftsanforderungen anpassen