2022-12-15 09:07:21 来源：商业新知网
近年来，随着元宇宙概念的爆火以及《实景三维中国建设技术大纲（2021版）》（以下简称《大纲》）的出台，构建数字化仿真世界已成为当下的热门。随着数据采集设备的不断拓展，对效率的追求推动着建模工具迅速演化。 当下，如何快速、便捷地构建高精度倾斜摄影模型变得十分重要。
(相关资料图)
作为参与《大纲》编制的重要支持单位，航天宏图开展了对实景三维中核心技术流程研究。航天宏图充分发挥自身卫星遥感和无人机空天遥感技术优势，依托自研核心产品PIE，开发了 全自动建模软件PIE-Smart。
PIE-Smart帮助提升构建数字化仿真世界，快速自动生成高精度倾斜摄影模型，当前环境下，能够 自动利用所拍摄的照片轻松重建出高分辨率的3D模型。
该软件 支持 无人机影像、常规航空影像（有人机影像）、手机照片、Rig多光谱影像等 主流数据的快速处理 ，具有工程管理、参数设置、数据处理、二三维显示等模块，涵盖 影像匹配、控制点量测、空三、点云滤波、正射纠正、影像匀色、镶嵌线生成、影像镶嵌、三维建模及三维展示等核心功能 。
图1 PIE-Smart软件操作流程
软件优势
0 1
简单易用
用户不必掌握专业的摄像测量知识，通过简单的培训就能使用PIE-Smart。
PIE-Smart的使用极其方便，只需要将影像和POS添加进去， 一键即可完成快拼图、数字高程模型以及三维密集点云的生产。
图2 PIE-Smart自动处理生成的分层设色的稀疏点云
0 2
支持多种传感器
PIE-Smart支持多种数码框幅式相机类型，支持多镜头多光谱相机。
图3 PIE-Smart支持的数码框幅式相机 （DMC系列、UC系列、全画幅的微单和单反、卡片相机、手机） |
K6多光谱相机 | |
RedEdge多光谱相机 | DJI-P4M |
Sentera-6X | Parrort Sequoia |
图4 PIE-Smart支持的多镜头多光谱相机 | |
0 3
地理环境适用范围广
PIE-Smart对航带和飞行姿态的要求放低，支持任意航迹。无需控制点可生成快拼图。
图5 任意航迹和飞行姿态 | |
0 4
支持全自动空三处理
支持全自动空三、相机自检校。 PIE-Smart利用影像的纹理生成影像间的连接关系，采用计算机视觉和摄影测量结合的区域网平差算法，自动计算每张影像拍摄时的位置和姿态，自动近似解算相机畸变参数，并且生成最终的平差报告。
图6 PIE-Smart大规模空三处理结果 |
0 5
处理效率高
PIE-Smart采用多核处理器和GPU联合加速 ，当计算机配置有高端GPU，程序即可充分利用计算资源，当没有高端GPU，程序自动切换至普通CPU程序运行。
此外PIE-Smart软件根据高效率算法提升重建效率。三维重建模块与其他同类软件三维重建进行效率对比，在相同的硬件环境和相同的输入数据的情况下，PIE-Smart软件三维重建效率 比其他同类软件的三维重建效率高一倍以上 ，部分数据效率是其他同类软件的三倍。
表1 PIE-Smart与其他同类软件三维重建效率对比
0 6
处理精度高
PIE-Smart中空三解算的中误差优于0.5个像元 ，并支持自动生成精度报告。此外提供基于已有参考控制资料、差分GPS、稀疏控制点等多种空三解决方案。
图7PIE-Smart软件内生成的质量报告
软
件
功
能
图8 PIE-Smart软件主要功能
0 1
全自动处理
PIE-Smart整体流程可全自动化处理，包括空三处理、2D处理以及3D处理。 PIE-Smart为数字摄影测量时代一款具有里程碑意义的产品，省去了过多的人机交互如划分航带、航带间连接、空中三角测量、人工匀色等，真正实现全自动化。
图9PIE-Smart自动处理生成的相机优化位置 以及分层设色的稀疏点云
02
相机自检校
PIE-Smart可以通过相片 自动近似解算相机畸变参数 。PIE-Smart利用影像的纹理生成影像间的连接关系，采用计算机视觉和摄影测量结合的 区域网平差算法 ，自动计算每张影像拍摄时的位置和姿态，自动近似解算相机畸变参数，并且生成最终的平差报告。
图10PIE-Smart软件质量报告中相机检校结果
03
半自动控制点量测
PIE-Smart 支持 控制点半自动化量测 ，仅需要量测控制点在一张影像中的位置，软件自动预测控制点在其余影像中的位置，量测效率提高40%以上。
表2 控制点量测效率对比
名称 | 时间 |
手动量测 | 11分11秒 |
自动预测+人工检核 | 6分36秒 |
图11PIE-Smart中控制点编辑
04
连接点编辑
PIE-Smart 支持连接点半自动化编辑 。仅需人工量在两张影像量测同名点，软件便能高精度地自动预测该点其他影像上的位置，这大幅提高了连接点编辑的效率。
图12PIE-Smart中连接点编辑
05
稀疏点云滤波
PIE-Smart支持以影像对齐（空三）产生的稀疏点云为基础自动滤波生成DEM，可大幅提升DOM中房屋边缘的质量。
滤波前 | 滤波后 |
图13PIE-Smart中稀疏点云滤波前后DOM中房屋边缘的效果变化
06
影像匀色
PIE-Smart实现自动全局匀色功能，支持大规模影像数据匀色。
图14影像数据匀色对比 |
07
三维重建
PIE-Smart在进行三维重建过程中，能够自适应参数设置，可以一键式全自动化流程处理；在自动处理过程中能够较好的获取高精度密集点云，并且具有生成高几何完整度三维实体重建的能力。 在对于大范围场景进行重建建模时，采取分块并行计算、GPU CUDA加速等技术，处理效果高。
图15PIE-Smart中三维重建后的三维模型
PIE-Smart与其他同类软件三维重建效果对比如下图：
图 16 三维重建效果对比 |
PIE-Smart可全自动生成三维模型，支持obj、osgb、ply以及b3dm模型生成。
图17三角网模型
图18 白模
图19 城市模型
08
水面修复
PIE-Smart软件可实现水面修复，解决模型中水面存在漏洞问题。大量减少了后期模型修补工作。
图20水面修复前后对比 |
09
集群处理
PIE-Smart软件 支持集群处理，可提升大规模影像数据处理效率 。联合多台机器组建局域网可对大规模数据进行空三、二维处理以及三维处理，增强了软件对于大规模数据的支持，同时极大的缩短处理耗时。
集群作业 | 集群节点 |
图21PIE-Smart集群处理界面 | |
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