Основные концепции

Прежде чем начать работу с MipMapEngine SDK, понимание некоторых основных концепций поможет вам лучше его использовать. В этой главе в доступной форме представлены основы 3D-реконструкции.

🌍 Что такое 3D-реконструкция?

3D-реконструкция — это процесс создания 3D-моделей из 2D-изображений. Представьте, что вы сделали несколько фотографий вокруг здания, технология 3D-реконструкции может:

1. Анализировать взаимосвязи между этими фотографиями
2. Вычислять положения камеры во время съемки
3. Вычислять 3D-информацию для соответствующих пикселей на основе положений камеры и текстур
4. Выражать 3D-геометрическую информацию объектов или сцен в виде облаков точек или сеток
5. Добавлять текстуры к модели на основе текстур фотографий для создания реалистичных 3D-моделей

Сценарии применения 3D-реконструкции

• Геодезия и картография: Создание высокоточных топографических карт и ортофотопланов
• Городское планирование: Создание 3D-моделей городов для планирования и проектирования
• Защита культурного наследия: Цифровое сохранение исторических зданий и артефактов
• Экстренное реагирование: Быстрое получение 3D-информации о местах бедствий
• Инженерный мониторинг: Мониторинг хода строительства и изменений
• Создание 3D-контента: Создание 3D-активов для игр, фильмов, AR/VR

📸 Основы фотограмметрии

🔄 Объяснение процесса 3D-реконструкции

🔄 Базовый процесс обработки ReconstructFull

Особенности процесса обработки

• 🚀 Полная автоматизация: Автоматическая обработка от ввода до вывода без ручного вмешательства
• 🎯 Интеллектуальное принятие решений: Автоматический выбор оптимальных параметров обработки на основе характеристик данных
• 📦 Многоформатный вывод: Поддержка одновременной генерации нескольких форматов для различных нужд приложений
• ⚡ Параллельная оптимизация: Несколько выходных ветвей могут обрабатываться параллельно для повышения эффективности

Рекомендации по выбору вывода

• Веб-отображение: Выберите 3D Tiles + DOM Tiles
• Профессиональный анализ: Выберите OSGB + GeoTIFF + LAS
• Универсальный обмен: Выберите OBJ + PLY
• Геодезические приложения: Выберите GeoTIFF + DSM + Оптимизация контрольных точек

1. Аэротриангуляция

AT — это первый шаг в 3D-реконструкции. Ее задачи:

• Вычислить точное положение и ориентацию камеры при съемке каждой фотографии
• Установить геометрические связи между фотографиями
• Создать разреженную структуру облака точек сцены

2. Плотная реконструкция

После установления положений камеры:

• Вычислить глубину для каждого пикселя
• Создать плотное 3D-облако точек

3. Реконструкция 3D-модели

• Построить 3D-сеточные модели из облаков точек
• Создать текстуры модели из исходных изображений
• Создать LOD-модели для рендеринга крупномасштабных сцен

4. Генерация вывода в различных форматах

Наконец, создать различные выходные данные в зависимости от ваших потребностей:

• 3D-модели: OSGB, 3D Tiles, PLY, OBJ, FBX и другие форматы
• Данные облака точек: форматы LAS, PLY
• Данные Gaussian Splatting: форматы PLY, Splats
• Ортофотопланы: Геопривязанные изображения в формате GeoTIFF
• Цифровая модель поверхности (DSM): Данные высот местности

Стандартная структура выходных каталогов

Все задачи реконструкции создадут следующий стандартный вывод:

output/
├── 2D/
│   ├── dom_tiles/      # Тайлы ортофотоплана
│   ├── dsm_tiles/      # Тайлы цифровой модели поверхности
│   └── geotiffs/       # Результаты в формате GeoTIFF
├── 3D/
│   ├── model-b3dm/     # Формат модели 3D Tiles
│   ├── model-osgb/     # Формат модели OSGB
│   ├── model-ply/      # Формат модели PLY
│   ├── model-obj/      # Формат модели OBJ
│   ├── model-fbx/      # Формат модели FBX
│   ├── point-ply/      # Формат облака точек PLY
│   ├── point-las/      # Формат облака точек LAS
│   ├── point-pnts/     # Формат облака точек PNTS
│   ├── point-gs-ply/   # Формат PLY Gaussian Splatting
│   └── point-gs-splats/# Формат SPLATS Gaussian Splatting
├── AT/
│   ├── mvs.xml         # Результаты AT
│   └── mvs_undistort.xml # Результаты AT без искажений
├── report/
│   └── report.json     # Отчет о качестве
└── log.txt             # Журнал обработки

Описание выходных форматов

Формат	Назначение	Особенности
3D Tiles	Веб-отображение	Поддерживает LOD, подходит для Cesium и других платформ
OSGB	Профессиональное ПО	Формат OpenSceneGraph, широко поддерживается
OBJ	Универсальная модель	Простой и универсальный, легко редактировать
LAS	Обработка облака точек	Стандартный формат облака точек, включает информацию о классификации
GeoTIFF	ГИС-анализ	С географическими координатами, можно использовать для измерений
Tiles	Онлайн-карты	Многоуровневая нарезка, быстрая загрузка

🎯 Объяснение ключевых параметров

Уровень разрешения

Управляет уровнем детализации реконструкции:

Уровень	Описание	Случай использования	Время обработки
1	Сверхвысокая точность, высочайшая геометрическая детализация и четкость текстур	Профессиональная геодезия, точное моделирование	Дольше
2	Высокая точность, некоторое упрощение геометрических деталей, высочайшая четкость текстур	Общие приложения, быстрые результаты	Среднее
3	Низкая точность	Предварительный просмотр, быстрая проверка	Короче

Перекрытие изображений

🔍 Контроль качества

Факторы, влияющие на качество реконструкции

1. Качество изображения

   • Четкость (избегать размытия)
   • Условия освещения (равномерное освещение лучше всего)

2. Параметры съемки

   • Перекрытие (>70%)
   • Высота полета (влияет на разрешение на земле)
   • Угол съемки (лучше всего комбинация вертикальной + наклонной)

3. Типичная точность без контроля

   • RTK/PPK: Точность на уровне сантиметров (12см + 12*GSD)
   • Обычный GPS: Точность на уровне метров

💡 Лучшие практики для точности реконструкции

• 🔧 Надежная точность реконструкции: Решения без контроля RTK и PPK могут достигать хорошей точности в большинстве случаев, но контрольные точки и проверочные точки остаются наиболее надежными методами для обеспечения и проверки точности. Если ваше приложение требует 100% гарантии целевой точности или поставка проекта требует достаточных доказательств для подтверждения точности результатов, обязательно настройте контрольные/проверочные точки, иначе вы можете столкнуться с переделкой полевого сбора данных.

🚀 Следующие шаги

Теперь, когда вы понимаете основные концепции, вы можете:

• Подробно изучить документацию API и настроить оптимальный автоматизированный рабочий процесс в соответствии с вашими бизнес-потребностями