Photogrammetry: What Is Photogrammetry? | NVIDIA Blog

Photogrammetry | Hexagon

Skip to Main Content

English

• Industries

• Solutions

• Products

• Support & Success

• Resources

• Company

English

Tab Close Content Button

Alert

The page is not available in your preferred language.

English

• English
• Čeština
• Deutsch
• Español
• Français
• Italiano
• Português
• Suomi
• 日本語

---

Select your preferred language from the list below.   We will show you content in your preferred language when available, otherwise we will show English.

Preferred Language

• Bahasa Indonesia
• Čeština
• Dansk
• Deutsch
• English
• Español
• Français
• Italiano
• Magyar
• Nederlands
• Polski
• Português
• Românește
• Suomi
• Svenska
• Türkçe
• Русский язык
• ภาษาไทย
• 한국어
• 日本語

To explore content available in a specific language, visit the page language directory.

Explore Photogrammetry solutions

Product enquiry

• Product

  DPA Industrial

  DPA Industrial is a high-end photogrammetry system that has been specifically created for both resilience and simplicity

  Learn more

• Product

  TubeInspect

  TubeInspect is an all-in-one turnkey measurement cell specially developed for the efficient quality control of bent tubes and wires

  • ×

    Conditional autonomy

    Continuous automation, execution and analysis of inspection part program

  Learn more

• Product

  DPA Professional

  DPA Professional is a handheld digital camera-based photogrammetry system that allows for both production control and monitoring on the spot

  Learn more

• Product

  DPA Entry

  DPA Entry delivers the ability to make simple measurements within less challenging production environments using the full power of digital photogrammetric analysis

  Learn more

• Platform

  Nexus

  Nexus is a platform to enhance smart manufacturing collaboration, accelerating innovation and time to market.

  Learn more

  Software solutions from Hexagon Manufacturing Intelligence are the byword for high user-friendliness, stability and minimum familiarization times.

  $ProductName

  $SustainabilityImpactLabel

  $GreenGoalsLabel: $GreenGoalsContent

  $ShortDescription

  $SustainabilityCTABandHeadingLabel

  $SustainabilityCTABandDescriptionLabel

  Thank you – your preferences have been saved

  To make changes please select the “Personalise Your Experience” option in the footer

  Personalise your experience

  Personalise your experience below. You may also click on the link in the footer, to change your preferences at any time.

  Language

  Select your preferred language from the list below. We will show you content in your preferred language when available, otherwise we will show English.

  Preferred language Please selectCzechDanishGermanEnglishSpanishFinnishFrenchHungarianIndonesianItalianJapaneseKoreanDutchPolishPortugueseRomanianRussianSwedishThaiTurkish

  Your affiliation

  Select your industry and divisional affiliation from the list below. We will show you content aligned to your selection(s) when available.

  Industry Please selectAerospaceAgricultureAutomotiveBuildingsChemicalsConsumer productsDefenceEducation and researchElectronicsEnergy and power generationEngineering servicesForestryGeneral manufacturingGovernmentHealthcare and life sciencesHeavy construction for industrial facilitiesHeavy construction for infrastructureHeavy machinery and equipmentMapping and geospatial contentMarine positioningMiningOil and gasOtherPublic safetyShipbuildingSurveyingTransportationUtilities and communications

  Primary division Please selectAgricultureAsset Lifecycle IntelligenceAutonomy & PositioningGeosystemsManufacturing IntelligenceMiningSafety, Infrastructure & GeoXalt Solutions

  © Hexagon AB

  Фотограмметрия – 3D-сканирование с помощью телефона/камеры

  Вы когда-нибудь мечтали о том, чтобы легко преобразовать реальный объект в цифровой файл? Технология есть, но у большинства из нас просто нет доступа к высокопроизводительным 3D-сканерам , которые могут реконструировать цифровую геометрию физической модели. Не говоря уже о том, что некоторые объекты могут быть слишком большими для любого традиционного 3D-сканера. Однако есть другой, гораздо более дешевый способ создания 3D-моделей, соответствующих объектам реального мира.

  Что такое фотограмметрия?

  Фотограмметрия   (или SFM — Structure From Motion) — это процесс, который оценивает трехмерные координаты точек поверхности, используя изображения одного физического объекта, сделанные под разными углами. По крайней мере, это упрощенное однострочное объяснение . Вы делаете кучу снимков объекта со всех возможных направлений, затем используете эти фотографии как входные данные для специализированной программы. Это программное обеспечение будет искать особенности, которые видны на нескольких изображениях, и пытаться угадать, с какой точки было сделано изображение. Зная положение и ориентацию камеры, он создает 3D-точку, соответствующую 2D-функции на фотографии (в основном пикселю). В идеале на выходе вы должны получить готовую 3D-сетку. Но часто может быть лучше обработать реконструированные точки в сетку вручную для получения гораздо лучших результатов.

  Программное обеспечение

  Список доступного программного обеспечения для фотограмметрии довольно длинный. Проблема в том, что большинство программ либо очень дорогие либо ограничены в возможностях в бесплатной версии. Некоторые программы даже предлагают облачные вычисления, что удобно, но еще больше увеличивает стоимость.

  Мы постарались выбрать лучшее бесплатное программное обеспечение:

  • Colmap (Win/Mac/Linux) – будет использоваться в этой статье
  • 3DF Zephyr (Win) — бесплатно с ограничением до 50 фотографий
  • Visual SFM (Win/Mac/Linux)

  Нам также понадобится какое-то программное обеспечение для постобработки выходных данных. Выбор здесь довольно прост – Meshlab.
  Вычисления довольно требовательны к оборудованию. Запустить его на старом ноутбуке может быть невозможно, так как время вычислений будет очень большим. Многие приложения также зависят от интерфейса NVIDIA CUDA (Colmap), который не работает на видеокартах AMD.

  Фотосъемка для фотограмметрии

  Очевидно, вам понадобится камера . Камера смартфона подойдет, но если у вас есть зеркалка, то еще лучше. Если вы будете использовать цифровую зеркальную камеру, увеличьте диафрагму как минимум до 7-8, чтобы увеличить резкость и избежать малой глубины резкости.

  Вам нужно сделать не менее 20 снимков . Во время нашего тестирования мы часто делали 50-80 снимков, чтобы запечатлеть каждую деталь. Имейте в виду, что некоторые изображения могут быть отброшены, если программа не найдет достаточного сходства с другими изображениями.

  1. Двигайтесь вокруг целевого объекта кругами. Не перемещайте объект или его окружение между изображениями.
  2. Перекрытие! Вы хотите, чтобы каждая часть модели была захвачена как минимум двумя снимками. В идеале у вас должно быть около 60-80% перекрытия в последующих изображениях.
  3. Избегайте резких теней , используйте рассеянное освещение или фотографируйте на улице в полуоблачный день.
  4. Объект должен составлять значительную часть каждого изображения.
  5. Избегайте движущихся целей (например, домашних животных, если только они не спят).
  6. Избегайте очень блестящих или прозрачных мишеней . (подробнее об этом позже)

  Идеальными мишенями для фотограмметрии являются текстурированные или необработанные предметы (статуи). Если есть возможность, можно посыпать глянцевые или прозрачные предметы пудрой (мукой), чтобы избежать бликов. Или заклейте глянцевую поверхность малярным скотчем.

  Опытные пользователи также могут снимать видео цели, а затем преобразовывать его в отдельные кадры. В этом случае установите высокую скорость затвора (например, 1/80), чтобы избежать размытия кадров.

  Реконструкция геометрии по фотографиям

  Мы предлагаем создать папку, в которой будут храниться все файлы для одной реконструкции. Внутри этой папки создайте еще одну папку под названием «Фотографии» и поместите сюда все свои фотографии. Быстро просмотрите фотографии и удалите все размытые. Мы будем использовать Colmap в Windows 10 для реконструкции.

  1. Запуск Colmap с помощью Colmap.bat
  2. В верхнем меню выберите Реконструкция – Автоматическая реконструкция
  3. Установите папку рабочей области , эта папка будет использоваться для хранения расчетов реконструкции и выходной сетки
     • Для этой цели создайте другой каталог рядом с папкой «Фотографии»
  4. Установить папку изображений Фотографии папку, содержащую все ваши фотографии
  5. Вы можете оставить дерево словаря пустым или загрузить и использовать его с этой страницы загрузки
  6. Сохранить тип данных как отдельные изображения или изменить его на видеокадры, если вы создали изображения из видео
  7. Изменить качество на  Среднее
     • Вы можете попробовать  Высокое качество , но, по нашему опыту, Colmap очень часто дает сбой с этой настройкой
  8. Оставьте другие настройки со значениями по умолчанию и нажмите Выполнить
  9. Этот процесс может занять от 5 минут до вечности в зависимости от количества фотографий и характеристик вашего ПК

  Когда Colmap завершит реконструкцию, вам будет представлен реконструированный вид сцены и примерное положение камеры.

  Настройка Colmap и готовый вид реконструированной сцены

  Вывод Colmap

  В качестве вывода Colmap создает 2 интересующих нас файла: fused.ply и meshed.ply 9 0004 . Вы найдете их во вложенной папке в папке рабочей области, которую вы создали ранее (Папка рабочей области/dense/0/). Meshed.ply , как следует из названия, представляет собой уже триангулированную сетку. Colmap не самый лучший инструмент для создания сеток из отслеживаемых данных, но если вы хотите сэкономить себе часть работы, сетка, безусловно, пригодна для использования. 9Например, 0003 PLY можно легко преобразовать в STL в Meshmixer или Meshlab. Тем не менее, , а не , является хорошей идеей, чтобы попробовать распечатать этот меш напрямую. Все сетки, созданные с помощью 3D-сканирования или фотограмметрии, обычно содержат много ошибок и не имеют плоского основания, которое можно было бы легко разместить на печатной платформе. Следуйте нашему руководству по ремонту поврежденных 3D-моделей и резке моделей , чтобы узнать, как исправить эти проблемы. Кроме того, имейте в виду, что 9Масштаб 0003 отсканированного объекта будет в значительной степени случайным , поэтому отрегулируйте его соответствующим образом.

  Второй файл более интересен. Файл fused.ply содержит так называемое облако точек . Это просто набор точек в пространстве, никаких треугольников и, следовательно, никакой сетки. Нам придется создавать сетку самим, это дополнительная работа, но результат обычно намного лучше.

  Создание сетки из данных облака точек

  1. Открыть Meshlab, Выберите  File – Import Mesh и выберите файл fused.ply
  2. Вам будет представлена ​​захваченная сцена, сделанная из 3D-точек
  3. Выберите инструмент Select vertexs на главной панели инструментов (вверху) и используйте его, чтобы выбрать все точки, которые вы хотите удалить.
     • Инструмент работает как выделение рамки, удерживайте левую кнопку мыши, чтобы создать выделение
     • Вы можете удерживать Ctrl, чтобы добавить больше вершин к уже выбранным
  4. Нажмите кнопку Удалить вершины на главной панели инструментов. Выбранные вершины исчезнут
  5. Повторяйте шаги 3-4, пока у вас не останутся только точки, которые вы хотите использовать для создания сетки отсканированного объекта
  6. Select  Фильтры – повторное построение сетки, упрощение и реконструкция – экранированная реконструкция поверхности Пуассона
     • Глубина реконструкции оказывает большое влияние на конечный результат. Значения между 13-15 обычно выглядят лучше всего и требуют разумного времени для вычисления
     • Другие настройки обычно лучше всего работают при значениях по умолчанию, но не стесняйтесь экспериментировать с ними
  7. Нажмите Примените для создания сетки
  8. Края вашей модели обычно заканчиваются странной формой или даже скручиваются, образуя огромное пятно.
     • Аналогично выбору и удалению вершин, вы можете сделать то же самое с треугольниками, используя Выбрать в треугольной области и Удалить лица инструменты с главной панели инструментов
  9. Выбрать Файл — Экспорт сетки
     • Если вы хотите поделиться сканом в цифровой форме с текстурой , используйте такие форматы, как PLY, 3DS или OBJ
     • Для 3D-печати выберите STL

  Советы по улучшению реконструированной модели

  Вот еще несколько советов, как избавиться от некоторых недостатков и улучшить реконструированную модель в Meshlab:

  1. Сглаживание ваша модель из меню Фильтры — Сглаживание, выравнивание и деформация — Лапласово сглаживание
     • Попробуйте увеличить значение  Шаги сглаживания до 8–15
     • Вы можете повторять этот процесс столько раз, сколько захотите, однако слишком сильное сглаживание модели избавит вас от ценных деталей
  2. Чтобы избавиться от лишних граней, часто генерируемых реконструкцией, вы можете выбрать Фильтры — Выделение — Выбрать грани с ребрами длиннее…
     • Отметить предварительный просмотр
     • Измените значение  Edge threshold , чтобы подавляющее большинство лиц, которые вы хотите удалить, были выбраны, но все лица, которые вы хотите сохранить, по-прежнему не выбраны
  3. Если ваша модель имеет огромное количество вершин и граней , с ней может быть сложно работать, не говоря уже о нарезке, которая займет целую вечность. Уменьшите их количество, используя  Фильтры –     Сглаживание, сглаживание и деформация – Quadric Edge Collapse Decimation
     • Установите желаемое количество граней
     • Все, что превышает 1 миллион лиц, определенно является излишним. Обычно даже 100 тысяч лиц более чем достаточно

  Примеры

  Статуи

  Статуи идеально подходят для фотограмметрии . Их поверхность шероховатая, неспособная отбрасывать какие-либо отражения. Программное обеспечение может отслеживать множество деталей и функций. Статуи обычно слишком велики для традиционных 3D-сканеров, не говоря уже о неудобстве переноски 3D-сканера на улицу и попытки установить его там. Но с фотограмметрией все просто, просто возьмите камеру и начните фотографировать. Однако, поскольку они обычно размещаются снаружи, следует помнить о нескольких вещах. Попробуйте избегайте движущихся целей на вашем изображении.  Если мимо проходят люди, пропустите их, а пока фотографируйте с тех сторон, где людей не видно. Если возможно, подождите, пока облако закроет солнце, чтобы не было резких теней.

   

  Статуя “Сидящая женщина” работы Вацлава Бейчека 1967 года, реконструированная 3D-модель (просмотрите 3D-вид на Sketchfab) и печатная версия

  Baby Грут

  Сканирование 3D-печати может показаться глупым, использование исходного файла STL, очевидно, намного лучше. Но это хороший эталон этой техники, мы можем легко сравнить реконструированную модель с оригинальной STL, используемой для печати. Еще одна законная причина использовать фотограмметрию для оцифровки 3D-печати — если вы нарисовали ее вручную и хотите поделиться моделью с нарисованной вручную текстурой.

  Как вы можете видеть на 3D-изображении ниже, с точки зрения геометрии очевидна потеря качества. Тем не менее, большинство функций были успешно реконструированы, и с парой небольших доработок модель выглядела бы довольно хорошо. И текстура тоже приятная.

  Нажмите I и выберите Matcap, чтобы скрыть текстуру и сравнить только геометрию моделей

  Ракетка для пинг-понга — работа с глянцевыми поверхностями

  Воссоздать ракетку для пинг-понга было довольно легко, за одним исключением. Две большие поверхности (те, которые ударяют по мячу) имеют без деталей для распознавания программным обеспечением и, что еще хуже, они глянцевые . Когда камера вращается вокруг весла, глянцевая поверхность меняется и отражает окружающие источники света. Это приводит к тому, что на этой поверхности практически не восстанавливаются точки. В конечном итоге это приведет к неправильная форма сетки . Чтобы этого не произошло, к этим поверхностям необходимо добавить некоторые детали. Это можно легко сделать, например, с помощью малярной ленты .   Нанесите несколько полос на глянцевые поверхности, чтобы избежать бликов и создать эффект матовой текстуры. В 3D-виде вы можете увидеть разницу, которую сделал этот быстрый взлом.

  Стекло – прозрачные поверхности

  Подобно глянцевым поверхностям, прозрачные объекты представляют собой проблему. Острые края могут быть захвачены программой фотограмметрии, но гладкие прозрачные области будут полностью проигнорированы, что приведет к неполным данным для реконструкции сетки. Опять же, вы можете использовать малярный скотч, чтобы покрыть эти поверхности. Кроме того, вы можете использовать водорастворимые красители с помощью распылителя и испачкать стекло.

  Заключение

  Сетки, созданные с помощью фотограмметрии, могут легко превзойти дешевые 3D-сканеры . Вы можете воссоздать огромных объекта, которые было бы практически невозможно захватить с помощью традиционных инструментов 3D-сканирования. Это чрезвычайно доступный и есть вероятность, что у вас уже есть все необходимое для фотограмметрии – камера (смартфон) и достаточно мощный ПК. И это не должно заканчиваться реконструкцией статуи. У вас есть дрон? Сделайте несколько снимков, реконструируйте и распечатайте свой дом. Итак…

  Является ли фотограмметрия жизнеспособным инструментом 3D-сканирования? Определенно ДА . Стоит ли печатать реконструированные модели без каких-либо ретушей? Возможно нет.

  Как и при любом другом методе 3D-сканирования, окончательная сетка не будет идеальной. В некоторых областях могут отсутствовать детали, плоские поверхности могут оказаться не совсем плоскими, сетка может содержать отверстия, неоднородные ребра или другие ошибки. Однако, если вы сможете решить эти проблемы, конечный результат будет стоить потраченного времени.

  Источники

  Шонбергер, Йоханнес Лутц и Фрам, Ян-Майкл, Новый взгляд на структуру из движения. Университет Северной Каролины в Чапел-Хилл, Eidgenossische Technische Hochschule Zurich.

  All3DP — Autodesk 123D Catch Review

  PIX4Dmatic: ПО для фотограмметрии для наземного, коридорного и крупномасштабного картографирования

  PIX4D

  matic

  Попробуйте бесплатно

  Свяжитесь с нами 90 009 Программное обеспечение доступно на английском, японском, испанском, французском,
  Китайский (упрощенное письмо), китайский (традиционное письмо), корейский, немецкий

  Готовы ли вы к большему?

  Оптимизированное программное обеспечение для новых задач съемки и картографирования

  Большие наборы данных, точные результаты

  PIX4Dmatic обрабатывает тысячи изображений, сохраняя при этом точность геодезического уровня, вдвое сокращая время обработки, без проблем с разделением и объединением.

  Полностью автоматизированная обработка

  Разработано в тесном сотрудничестве с геодезистами и профессионалами в области картографирования для оптимизации вашего рабочего процесса: импортируйте, обрабатывайте и оценивайте качество проекта всего несколькими щелчками мыши и плавно переходите из PIX4Dmatic в PIX4Dsurvey.

  Наземный рабочий процесс

  Используйте преимущества как фотограмметрии, так и технологии LiDAR. Обработка выходных изображений LiDAR и RGB от PIX4Dcatch для полного наземного рабочего процесса. Простой и настольный.

  
  Прочтите FAQ

  Точные 3D-карты и модели из тысяч изображений

  Быстрая обработка

  С PIX4Dmatic легко обрабатывать большие объемы данных. Получайте результаты до 50 % быстрее, сохраняя при этом точность опросного уровня.

  Точные 3D-карты и модели из тысяч изображений

  • Быстрая обработка

  • Простая проверка точности

  • Вертикальные системы координат и поддержка геоида

  • Импорт из PIX4Dcatch

  • Быстрые циклы разработки

  Полный список функций

  ВЕБИНАР

  Удвоенная мощность: сочетание фотограмметрии и LiDAR для аэро- и наземной картографии

  Присоединяйтесь к нам, чтобы обсудить, почему объединение аэрофотоснимков и наземных данных для картографирования является идеальным решением для создания полных и точных 3D-моделей.

  Посмотреть сейчас

  Основные результаты за короткое время

  без ущерба для точности создать наилучшую возможную реконструкцию.

  Форматы экспорта: .лаз .las

  Ортомозаика

  Создание ортофотопланов, геометрически скорректированных таким образом, чтобы масштаб был однородным. Они сбалансированы по цвету, чтобы быть визуально приятными.

  Форматы экспорта: .tiff (GeoTIFF) .jpg (Географическая привязка с .jgw)

  Цифровая модель поверхности (DSM)

  Создание цифрового представления всех объектов в картируемой области. Он включает в себя природные объекты, а также возвышенные объекты, такие как здания.

  Форматы экспорта: .tiff (GeoTIFF)

  Сетка

  Создавайте трехмерную текстурированную сетку, определяя размер текстуры и критерии прореживания, и просматривайте ее либо в текстурированном, либо в затененном режиме.

  Формат экспорта: .obj .slpk Цезиевые 3D плитки . laz

  
  

  Совместимость с PIX4Dsurvey

  Бесшовный экспорт обработанных проектов в PIX4Dsurvey для преобразования облаков точек в полезные данные для САПР. Собственный файловый формат Pix4D .bpc оптимизирован для загрузки и обработки больших облаков точек. Теперь вы можете объединить PIX4Dmatic с PIX4Dsurvey и получить скидку более 50%!

  Формат экспорта: .p4m

  Что говорят пользователи PIX4Dmatic

  «PIX4Dmatic изменил для нас правила игры. Это позволяет нам довести наборы данных наших дронов до предела, не ограничивая размер проекта».

  
  Сет Гулич Bowman Consulting (США)

  «Навигация и скорость обработки и отображения являются революционными для крупных проектов, над которыми мы работаем».

  
  Джейсон Хэгон GeoDrone Survey (Великобритания)

  PIX4Dmatic меняет представление о съемке и картографировании

  
  

  Как упорядочить облака точек с помощью нашего фильтра неба

  Узнайте, как PIX4Dmatic использует алгоритмы машинного обучения для автоматического определения и удаления неба в облаках точек и упрощения анализа результатов.