极端环境下3D摄影测量捕捉的五个技巧

对于一些测绘团队来说，在极端环境下拍摄三维摄影测量数据是很常见的事情。从雪山之巅到炎热的沙漠，从地下文物到海上石油平台，我们的技术人员和合作伙伴都曾携带Civetta、I-detic、大疆无人机或简单的单反相机在这些极端环境下拍摄虚拟现实旅游和三维模型。在这样的情况下，采集团队需要应对一些不同寻常的挑战，同时确保他们满足基本的摄影测量要求。我们的用户和合作伙伴所做的每一个项目都是独一无二的，这也让我们能够挖掘出我们硬件解决方案的巨大潜力。因此，现在是时候让我们快速地去了解一下我们从经验中发展出来的五个技巧了。

1.考虑你的团队或你的硬件的局限性

检查你的三维摄影测量相机是否能在极端环境下工作是很有必要的。 以23万像素HDR全景相机Civetta为例，建议在-10℃至50℃温区，湿度85%以下的环境下执行。用户或运营团队也可以联系硬件供应商，咨询自己的硬件在某些情况下是否适合。常见的是，在极端温度环境下，摄像机的电池寿命可能会受到影响。因此，我们通常建议使用额外的电池来支持他们的三维摄影测量相机的操作。为了更好地应对有特殊需求的客户，Civetta可以在充电时实时工作。如果客户需要为Civetta提供更大的内部电池，Weiss AG也可以提供定制服务。我们的用户报告说，找到一个地方给他们的设备充电总是很有挑战性，因为这些农村地区或难以到达的地方总是对数字化有很大的需求。当客户决定购买一台3D摄影测量相机时，所有这些细节可能并没有在他们的技术说明书或网站上明确说明。您可以随时搜索案例分析或3D摄影测量结果来确认其真正的适应性。

需要考虑的一个重要方面是人力资源，例如可能需要多少工作人员参与这个项目，他们的健康状况和需要完成的工作量。 虽然在没有太多摄影测量采集工作经验的情况下，很难进行预测和规划，但总是可以向使用相同硬件的用户请教。关键是要记住，你所选择的三维摄影测量相机会严重影响你的工作时间和工作质量。但是，换句话说，这也意味着你仍然可以根据相机的可操作性来计算你的项目的工作量。因此，你需要知道你想为你的项目达到的最低精度，因为它将决定你与每张照片的紧密程度。一般的摄影测量理论，我们使用的有效照片越多，模型就越精确（但每台相机都有其极限，所以选择一台好的相机很重要）。例如，Civetta可以在40秒内自动拍摄一张HDR全景图(360*180°)，你可以计算出设置相机或在景点之间移动的时间。这样你就可以计算出你或你的团队需要多少时间来完成整个项目。

人力资源的另一个核心考虑因素是你的环境有多大的挑战性，会对一个人的绩效产生怎样的负面影响。 例如，我们的许多用户都有在沙漠中行走（或爬山）的经历，同时携带Civetta、三脚架、电脑和许多其他设备。他们在沙漠中长时间工作，没有网络，没有商店，没有充电站是很常见的事情。自然环境和体力的限制是影响实际拍摄时间的主要因素，有些人在规划拍摄时间时可能没有考虑到这些。我们的一个客户曾经在潮湿黑暗的环境下使用Civetta拍摄地下文物。为了避免潮湿造成的反光面，他们慎重选择了特定的时间段进行操作。

找到一个好的硬件和人力资源的结合点，对于你在极端环境下成功操作意义重大，不仅是效率，也是安全考虑。

2.避免摄影测量中可避免的问题。

摄影测量技术有其优势和局限性。 例如，它可以捕捉到准确的（实矢量）彩色点云与表面和纹理信息，这是激光扫描仪无法实现的。然而，你可能还需要注意，摄影测量法在处理纯黑或纯白、反射或透明表面的物体图像时有困难。对于那些想在雪山顶上采集3D模型的人来说，这也会带来很大的挑战（但我们的技术团队曾经在一个寺庙数字化项目中实现过！）。因此，你可能需要想办法克服摄影测量中的一些限制，比如使用喷雾（在很多情况下不适用）、贴纸、校准标签或任何标签来帮助你的计算机算法识别对象。

考虑到你所观察到的环境，可能会使用一些辅助工具来实现更好的拍摄体验和质量。例如，你可能需要在地下使用一些额外的照明。在这种情况下，人们可能需要再次修改其3D摄影测量捕捉程序，以避免犯错--不要移动灯光，否则，3D模型永远无法形成。还可能要考虑使用其他工具，比如三脚架甚至机器人。

3.防止数据丢失，覆盖所有点

这将是一个噩梦，如果一个人发现他们的数据都消失了，由于人为错误。设置一个简单明了的程序，并确保在一定时间后将所有数据快速转移到另一个设备或硬盘上。用户只需将Civetta与笔记本插入提供的USB 3.0，几分钟内就能将所有拍摄的图像传输完毕。采集团队也可以选择将他们的原始图像资产上传到云端，比如视觉资产管理系统VAM2。它允许数据处理团队与采集组同时开始数据的工作。这样一来，经过处理的三维彩色点云或网格就可以上传，客户或第三方可以直接在网络浏览器上查看。

在这些极端环境下，你通常只有一次机会为你的项目采集数据，因为这些数据很难到达，需要额外的批准，成本很高，或者没有客户或机构的权限根本无法访问。 因此，在规划之前，一定要对环境进行快速的巡视，了解场景或建筑进行捕捉。如果不允许进入指定区域，可以请当地的工作人员或部门送一些照片、地图或CAD给你，作为规划的参考。在选择采集点时，尽量选择稳定的位置，避免晃动，造成采集数据的误差。

虽然摄影测量可以让你重新抓拍到缺失的部分进行处理，但最好的方法是在抓拍前仔细规划，选择好所有的抓拍点。例如，我们建议用户将每个Civetta的捕捉点设置在5-10米远的地方，同时确保新的捕捉点可以用人眼看到旧的捕捉点。有了这个规则，即使对于没有摄影测量经验的人来说，设置计划也会变得更加容易，避免数据丢失。

最后，组织你所采集的数据是一个需要考虑的关键方面，特别是在一个大型项目中。对你的数据和其他资产进行分类、分组和标记，会直接影响数字双胞胎的质量。

4.考虑各种方法的组合

在某些情况下，你可能需要考虑使用组合的方法来采集数据进行3D重建。一台Civetta本身通常可以产生非常高质量的3D结果。然而，如果您想要在特定区域或物体上获得更高的精度，您可能需要将Civetta与I-Detic、DSLR、激光雷达或其他设备一起使用。无人机也被认为是一个不错的选择，因为它可以帮助3D重建算法更好地识别每个全景图像的关系。通常情况下，你可能需要来自不同专业的人（或团队）来操作这些设备。良好的沟通和明确的计划始终是多学科团队的核心。

假设有人想更好地管理他们为场景收集的所有不同来源的数据。在这种情况下，他们可能会考虑使用Visual Asset Management VAM2系统来存储所采集的数据并展示后处理结果。注意，VAM2使您能够通过单个网络浏览器展示和管理所有类型的资产。即使您无法访问互联网，您也可以从VAM2中获益。VAM2提供了一个独立的版本，专门为没有互联网接入或有高安全性要求的用户提供。

5.与当地工作人员或负责人进行明确的沟通。

在极端环境下采集数据时，当地工作人员通常是唯一可以得到的支持。他们经验丰富，熟悉环境，知道该怎么做才能让你的工作更轻松。重要的是，团队中要有人清楚地解释在整个采集过程中，一个人预期要做什么，需要多长时间，以及你希望避免什么。没有人希望在极端的环境中出现任何意外，对于当地的工作人员也是一样。在某些情况下，甚至可能需要确保他们的工作人员接受安全指导培训。

欢迎将您对这个话题的看法告诉我们。您对极端环境下的三维摄影测量数据采集有什么技巧？

作者：赵丽萍Christiane Zhao