武汉大学邓非:倾斜摄影与街景结合的城市实景三维

  6月13日消息，由工业和信息化部信息化推进司、商务部电子商务和信息化司指导，中国信息协会信息服务网络委员会、Esri中国信息技术有限公司承办的“2014中国城市信息化大会暨地理信息技术研讨会郑州站”在郑州正式开幕。

武汉大学航空航天测绘研究所副所长邓非在演讲中表示，智慧城市的基础是数字城市，现在由于各种数据源非常多，快速获取数据是一个非常迫切的需求。针对传统的这种数据的生成，三维数字城市模型的局限，这一两年倾斜摄影和地面影像、街景全景影像大幅度在使用，给我们带来了很大的机遇。

对于倾斜影像和传统垂直拍摄影像的区别，他表示，倾斜影像是45度角获取数据，可以获得比垂直向下的影像更好的视角，特别是立面上的这些信息以及街面上的这些信息。现在倾斜摄影的相机都是在传统的航摄相机上做一个扩展，传统只是一个相机，倾斜摄影是五个相机，竖直一个，45度角，各个方向来拍摄，形成了一个全景。把这个相机如果摆到地上，反过来往车上来，就是地面街景，倒过来往下面拍就是倾斜摄影的影像，现在谷歌、微软率先在全球推出了倾斜摄影的应用。倾斜摄影的获取模式有比较的倾斜相机，包括莱卡、天宝。我国的刘先林院士也在做倾斜相机，是一种低成本的单反，在直升机或者无人机上拍摄的倾斜相机，这两年也有出现。

他指出，传统的建模方式，现在的处理手段基本上是3DS Max等方式进行，造价非常高。它有一个缺点，建模型和实景差异比较大，虽然做的很漂亮，精雕细刻，但是真实性不够强，而且造价太高。另外一种方式，近两年进行大规模应用的，就是利用多视角的影像通过密集的匹配，自动生成三角网的模型，它可以通过自动匹配的方式生成密集的点，然后用密集的点来构造一个三角网，并且把纹理映射上去，但是它的瑕疵非常严重，到地面看的时候，它的瑕疵基本上是没有办法与手工的相比，因为手工建模都是非常规整的，三角网做的模型，近距离看墙面也是不平整的，有很多空洞。

谈到街景影像，邓非表示，街景影像主要是在车上做的方案，在车上拍摄的360度的影像，在腾讯、谷歌地图上都有发布。我们所说的方案跟互联网公司发布的方案有所不同，我们的方案是一个可采编的方案，它的精度是不同的，互联网地图的精度主要还是用于浏览，我们所提供的精度是测量级精度的数据，可以直接在影像上进行多种数据的采编，而且还可以和各种城市的数据进行对应，包括城市的地下管网、城市的构建，都可以进行一些对应。一方面，拍摄的纹理可以作为三维城市建模的数据版本。其次，它也可以作为测量城市构建采集的数据。从街拍的影像当中，可以直接提取矢量的数据，可以量测或者进行一个对应，或者是进行一些模型的种植。

通过我们的增强现实系统，可以和三维建模的场景进行套合的场景。在场景里面，通过这个三角网可以调取它的实景的影像。影像和模型是有一些区别的，因为再好的建模系统，也达不到实景的影像的效果，如果你有了多角度所拍摄的倾斜的影像，包括地面街景的影像以后，那么对建模的需求是会大幅度降低的，全世界除了中国之外，没有任何一个国家进行这种精细的城市手工的三维建模的事情。因为在中国是一个劳动密集型的国家，只有在一个低成本劳动力的支持下，才能做这个事情。

我们现在所建的三维数字城市模型是一个虚拟现实，是基于图形的。图形学的高境界是照片级的渲染，只要照片足够多，照片覆盖的范围足够多，可以在各个角度，空中360度、地面360度都可以进行，这样就失去了建模的意义，而且可以从照片上完成以前在三维建模里面都可以完成的工作。因为影像已经跟模型完全套合了，所以在三维场景中建模的时候，三维场景里面做的工作，例如查询一个属性，在模型里进行一些坐标的量测都可以完成，你可以用自动化程度很高的模型生成一个不那么细密的城市三维场景，这样的成本可以比现在降低10倍以上。但是感官的效果反而没有降低，因为再好的建模也建不出实景照片的效果。我们通过构建模型，生成一个可以在多角度浏览的三维场景。现在如果有多角度的影像以后，反而对三维场景建模的需求是可以通过技术的手段进行改变的。