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1. smart3D建模邊上模型空洞是怎麼回事

7款航測軟體

當我們談及「無人機軟體」時，相信有不少的朋友會在第一時間將其等價於「無人機飛控」，即通過軟體控制無人機的飛行，當然這么想也無可厚非，實際上現在主流的無人機軟體都包括了基本的飛控功能，如對無人機航線、動作進行規劃，讓無人機完成自動飛行、自動拍攝。而今天鍾德夫想介紹的，則是在基礎的飛控功能上，還能對採集到的數據進行相關處理的軟體（工作流）。

無人機數據處理是一個很大的范疇，但考慮到篇幅的問題，這里將主題細分至無人機航測軟體。無人機航測軟體，狹義上就是基於航空測繪地圖、建模的軟體，功能上主要包括航測數據獲取、處理和分析。

Pix4D

2011 年從 EPFL（瑞士洛桑聯邦理工學院）計算機視覺實驗室起家，憑借著堅實的技術將業務拓展到法國、美國和中國，並分別成立辦事處。

上圖展示的是 Pix4D 的工作流，所以這里介紹的 Pix4D，其實是一整套 Pix4D 系列的軟體，包括了 Pix4Dcapture 移動端、Pix4D Desktop 桌面和 Pix4D Cloud 雲端。完整的流程下來，Pix4D 可以對無人機所拍攝的圖像作體積計算、等高線、三維點雲、數字表面模型、正射影響鑲嵌圖、三維紋理模型等處理。

• Pix4Dcapture：可免費下載使用，功能上跟絕大多數航線規劃軟體相似。連接上無人機，選定區域（可設定不規則的形狀）和設置航測高度後，便可讓無人機自動執行任務。

• Pix4D Desktop：Pix4D 重要的收入來源，可免費下載，但軟體會設定試用期限。桌面端軟體可以對從 Pix4Dcapture 獲取到的數據進行（離線）處理。官方默認提供 Windows 的安裝包，對於 macOS 的用戶來說，也可以參考這個鏈接 https://pix4d.com.cn/cloud/index.php/s/Z9Dkv76nr99LKM3 下載 beta 版本。

• Pix4D Cloud：捆綁著 Pix4D Desktop 一起銷售。作用在於，一是用於讓獲取到的數據放在雲端處理（免去對本地電腦性能不足的擔憂），二是方便存儲和展示拍攝數據、輸出結果。

除了對軟體工具的提供，Pix4D 還配備了技術支持、社區問答等售後服務，整體來說，這是一套典型的國外商業軟體服務。價錢方面，官網提供的 Pix4Dmapper 專業版年租價為 3500 美元（約合人民幣 23082.5 元），至於國內代理價和淘寶「特供價」，這里就不多敘述了。

Altizure

• 是香港科技大學孵化企業深圳珠科創新技術有限公司（Everest Technology Company Co. Ltd.）的主線產品，核心團隊成員均由港科大教授、博士及碩士組成。



Altizure 是一個可以將無人機航拍照片轉換成三維實景模型的平台。從最終輸出的三維效果來看，Altizure 就一直深得眾多無人機愛好者和專業用戶口碑上的好評。

跟 Pix4D 一樣，Altizure 也把數據獲取和處理分流到不同產品上運行：


• Altizure app：也就是 Altizure 的移動客戶端。功能上主要也是用於無人機數據採集的路線規劃，同時 Altizure 也允許用戶通過客戶端上傳不超過 1000 張的圖片至伺服器進行建模。

• Altizure web：Altizure 允許你通過網頁端單次上傳不超過 1000 張的圖片（超過 1000 張瀏覽器可能會崩潰）至伺服器，上傳完成後，伺服器便會自動對這些圖片進行建模處理，。

• Altizure Desktop：用於離線展示，同步 remote 數據後，便可以在桌面端查看、測量和標注自己項目的建模結果（比如瀏覽測量結果）。

在網頁端新建一個項目時，Altizure 會提示免費項目用戶有 3GP（3 gigapixels）的免費額度，這代表著，免費項目能上傳的照片總像素要低於 30 億像素，按每張張片解析度 4000 x 3000（1200 萬像素）來計算，就意味著最多可以上傳 250 張 1200 萬像素的照片。不過按照 Altizure 的運營策略，如果你上傳的建模項目入選了編輯精選，你的免費額度便會相應的提高。而對於專業用戶來說（比如有下載模型結果需求），則可根據自己的項目的大小購買的相應的 Alticoin。

Skycatch

• 一家無人機數據採集公司，位於舊金山，在其 B 輪融資中，融資規模達 2200 萬美元。



早期的 Skycatch 的工作是在高空中採集高清的圖像和視頻信息，客戶只要到 Skycatch 的軟體平台上指定自己需要採集的數據，Skycatch 就可以自主規劃如何完成任務並將數據傳回給用戶——他們的業務主要集中在建造業、礦業、太陽能行業以及農業，在礦業，采礦公司可以實時的追蹤他們挖到的礦產數量，並對原礦石進行質量評估，及其對其他方面的數據進行實時分析。

後來他們也推出了自己的航測軟體套裝，供無人機用戶使用：

• Skycatch app：手機客戶端的用途是連接無人機，所以 Skycatch app 也跟上面兩款一樣，負責航線規劃和數據採集的部分。

• Skycatch dashboard：同樣是把採集回來的數據，移至網頁端進行操作。

其實在軟體上，Skycatch 跟上述兩款軟體並沒有形成太大的差異化，不過其 B 輪顯眼的融資金額還是能給無人機從業者一個新思路：無人機要賺錢，不一定只靠賣硬體。

DroneDeploy

• 一家致力於為無人機提供軟體解決方案的創業公司，位於舊金山，在其 B 輪融資中，融資規模達 2000 萬美元。



DroneDeploy 和 Skycatch 一直是無人機軟體界的「融資標桿」，B 輪 2000 萬美元級別的融資金額讓行內外人士都重新審視無人機軟體背後的商業價值。在產品數據方面，DroneDeploy 用戶分散在超過 150 個國家並已經測繪超過 1000 萬英畝的土地。

• DroneDeploy app：用戶可以在 Google Play 或美區 App Store 下載 DroneDeploy 的客戶端版本，進行航線規劃、瀏覽已經建好的互動式地圖或 3D 模型。

• DroneDeploy web：有 30 天免費試用期，可供用戶上傳航拍照片進行處理，除了可以各種測繪模型，還可以選擇 NDVI、VARI 等演算法查看圖像中農作物的健康狀況。

• App Market：這是 DroneDeploy 的「核競」所在，也是讓它區別於其他航測軟體的重要功能。用戶可以根據自己的場景和專業領域在 App Market 里下載使用相應的軟體（雲服務），並在 DroneDeploy 上運行，比如用 WhiteClouds 對無人機地圖進行 3D 列印、用 EZRoof 檢查房屋屋頂或用 AgriSens 對農作物進行分析。

對比前三款航測軟體，DroneDeploy 更接近於一個雲服務平台，航測只是它其中一項雲服務。為了搭建這個平台，DroneDeploy 也專門提供 API，供第三方開發者、服務商接入到平台上，分發免費或收費的軟體。不過 DroneDeploy 在中國的本土化問題也挺讓人頭疼，一是網路接入的速度較為緩慢，二是在地圖信息上還比較老舊。

Datumate

• 以色列 Datumate 公司推出的測繪軟體，並於 2016 年與大疆合作推出無人機測繪套裝



Datumate 專業測繪套裝是全面而專業的影像處理和制圖工具，其測繪級的精度，讓它適用於基礎測繪、建築、基礎設施和工程巡檢等領域，可以用於地形圖，工程竣工，庫存體積，道路，橋梁與鐵塔、建築外立面等方面的測繪。


• DatuFly：測繪套裝里負責航線規劃和自動飛行軟體，獲取測繪區域的航拍圖像。

• DatuSurvey：桌面端軟體，也是對航拍圖像作建模、點雲、量測、制線等處理的工具。

• DatuSite：通過空中和地面圖像生成 3D 點雲，建立三維模型，生成地圖，計算容積並生成報告。可快速且准確的監控施工場地，分析竣工場地並檢驗基礎設施和公用事業。

Datumate 套裝（這里指 DatuSurvey 的專業版）的亮點在於其高精度，用戶可以直接在輸出結果上繪制線劃圖，並且其輸出的 DXF 格式文件可以導入到各種 CAD 軟體中，可謂建築、工程類專業人士的好助手啊。

Site Scan

• 大疆昔日對手 3D Robotics 的轉型之作，主打企業服務市場。



企業用戶可以在工作場地使用這個系統進行自動化任務執行和處理，通過這套系統處理的數據將被存儲在 3DR 的雲端上，隨後便會將數據發送給 Autodesk 雲進行數據分析。值得一提的是，Site Scan 也支持大疆的精靈 4 Pro。

Mesh

• 一款主打協同工作流的無人機軟體



通過移動終端和無人機的多種通訊模塊，Mesh 可聯動空中及地面的設備，實現實時協同操作、共享圖傳、實時同步數據分析等多平台實時協作。Mesh 內置各個行業的智能任務包（Mission Package），可用於航測領域的 2D/3D 建模、電力行業的電網巡檢、建築行業的工程監管等等不同場景和需求。

• Mesh app：通過手機或平板電腦連接無人機，根據需求選取 Mesh 內置智能任務包後起飛，並根據預設的航線規劃自動採集數據。

• Mesh Desktop：配套的桌面端軟體可方便管理和處理數據。

除了提供自動飛行採集的模式，Mesh 還可以通過共享航拍影像、多人分工操控無人機的方式來完成一些特定航拍數據的採集或實時分析。當然，這也對網路穩定性和傳輸速度的要求也不低。

小結

相信看到這里大家也會發現，目前主流的無人機航測軟體通常包括基於手機、平板客戶端開發的數據採集部分和基於 web 端和桌面端開發的圖像處理部分。而在數據採集部分，核心功能依然是航線規劃，已成為無人機航測軟體的標配，除上述軟體以外，我們還能找到類似 DJI GS Pro、Litchi、Autopilot 等飛控軟體完成數據採集。真正令航測軟體形成差異化的是在數據處理的部分，優秀的處理演算法會輸出優秀的測繪建模效果，而以上 7 款軟體算是無人機航測方面的佼佼者，大家有條件的不妨都試試，對比一下輸出效果。

如果大家有更好的推薦，不妨到文章下方留言評論噢。另外，自家團隊有開發相關的產品也可以在評論區里留言。


3款建模軟體

再為大家推薦 3 款專門用於建模的軟體。

ContextCapture

• 原名 Smart3D，是攝影測量軟體開發商 Acute3D 的主打產品，後來 Acute3D 被 Bentley 公司收購，更名為 ContextCapture。



ContextCapture（原 Smart3D）的建模效果在業內的口碑一直都很不錯，號稱是法國兩家最頂級的研究機構 25 年的研究成果，技術水平為業界標桿。互聯網巨頭公司騰訊也曾與 Acute3D 合作過，利用航拍和街景拍攝技術，展開針對多個超大城市的大規模三維城市建模。其實現原理跟傳統的像方匹配或物方匹配不同，ContextCapture 是直接基於物方 mesh 進行全局優化，示意圖如下：

在軟體使用層面，ContextCapture 具有一定的復雜性和專業性，包括主從模式、Job Queue、控制點編輯、Tiling 操作、水面約束等都知識點需要一定時間的學習才能靈活使用。

而為了確保建模的輸出效果，ContextCapture 會建議你對靜態建模主體進行不同的角度拍攝，並將拍攝得到的照片作為輸入數據源。這些照片的最好附帶著輔助數據（一般無人機默認拍攝設置都會保留），包括感測器屬性（焦距、感測器尺寸、主點、鏡頭失真），照片的位置參數（GPS），照片姿態參數（INS），控制點等等。這樣才能輸出真正高解析度的帶有真實紋理的三角網格模型，這個三角格網模型能夠准確精細地復原出建模主體的真實色澤、幾何形態及細節構成。

Photoscan

• Photoscan 是俄羅斯軟體公司 AgiSoft 開發的一套基於影像自動生成三維模型的軟體。



Photoscan 專業版正版價格高達 3499 美元，但由於國情原因，網路上也出現過破解版。除了用於三維建模，也有不少用戶將它用在全景照片的拼接中，該軟體良好的融合演算法確實可以適當彌補圖像重疊部分匹配准確度的不足。

在使用上，Photoscan 提供著一套近乎傻瓜式的操作流程：安裝好軟體並導入照片，軟體會自行對齊照片，找出拍攝角度和距離，全部完成後將建立密集雲，計算每一點之間的關系，將每一個識別出來的點列入密集計算中；其後生成網格，有了各個點間的矢量函數關系，再按照實際情況連接起來，構建成為點線面的 3D 模型，此時已建立出一組平面影像的 3D 外形；最後生成紋理，軟體根據建立密集雲時的數據，將平面影像分配給 3D 模型，此時的模型擁有內部結構和外部圖像，已經形成了初步的 3D 模型。

如果把建模軟體類比美圖類 app，ContentCapture 對應的是 Photoshop，而 Photoscan 則更像是美圖秀秀，從軟體功能和界面上，Photoscan 確實輕量不少，所以在建模效果方面，Photoscan 的口碑也就參差不齊了

OpenDroneMap

• OpenDroneMap 是一個開源的航拍圖像處理工具，可以把航拍圖像進行點雲、正射影像和高程模型等轉換處理。



OpenDroneMap 最大的特點是開源和免費。開源就意味著開發者可以將 OpenDroneMap 部署到自己的電腦或者伺服器上，來提供建模處理的服務。

如果只是部署 OpenDroneMap 開源庫，那你會得到的是命令行的操作界面，每次操作都需要輸入特定的命令行指令。不過 OpenDroneMap 也有提供 WebODM，全稱為 Web OpenDroneMap，顧名思義，它就是 OpenDroneMap 的 Web 界面版本，相比於 OpenDroneMap 的命令行界面，同樣的圖像處理功能，WebODM 搭載在讓人感到親切的 UI 操作界面，用戶體驗更好了。另外，WebODM 處理後能生成多種結果，包括點雲、GeoTIFF 等，可在 Web 界面做長度、面積等的測試或展示，更有利於 GIS 分析研究。

當你部署安裝好 WebODM 後，接下來的操作就簡單多了：創建項目 — 上傳圖片 — 等待處理 — 下載輸出結果。

小結

今天推薦的這三款軟體，連同推薦的 7 款軟體，它們的出現無疑造福了大量的三維愛好者，使得三維重建的門檻大大降低，讓非專業人士都可以成為三維模型的作者。不過因為這涉及到復雜的圖像建模演算法，而每個軟體公司或團隊的開發實力不盡相同，這將直接導致不同的軟體在最後的圖像建模輸出效果上也會有所差異，有條件的朋友不妨都試試這 10 款軟體。

來源：鍾德夫（無人機監管）


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文：測小婉

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