无人机倾斜摄影建模技术在虚拟现实中的应用

摘 要

针对于虚拟现实平台中构建三维场景的费时费力问题，基于无人机倾斜摄影建模技术构建三维模型，利用 3DS Max 建模软件进行模型优化，并结合 Unity 3D 引擎构建并完成了虚拟校园平台的开发。实践结果表明，构建的虚拟现实平台，能够将无人机倾斜摄影建模技术构建的三维场景模型很好的应用在该平台上，同时 Unity 3D 引擎具有良好的开发环境，是虚拟现实平台的强大开发工具。

关键词：虚拟现实；倾斜摄影测量技术；Unity 3D；三维模型；虚拟漫游

引 言

随着现代科学技术的不断发展，计算机虚拟现实技术引起了人们的广泛关注，特别是在智慧城市建设方面。所谓虚拟现实(virtual reality，VR)是一门集成了人与信息的科学，是由计算机技术构建的虚拟世界。它既是虚拟的，也是真实的，也可以是真实世界对虚拟世界的映射。

如今，虚拟现实技术被广泛应用于各个领域。与此同时，计算机硬件和软件的升级使虚拟现实技术得以更好的发展。一个真实的三维场景是虚拟现实平台建设的基石，所以需要建设一个良好的虚拟现实平台，必须拥有一个逼真的虚拟环境。在传统的三维场景建模中，需要到实地采集照片，进行纹理贴图制作，同时还得花费大量的人力进行模型场景的构建。城市在高速发展，城市三维场景需要不断的更新，这时需要一种全自动或者半自动的三维场景建模技术来解决当下的问题。 如果将无人机倾斜摄影测量技术构建的三维场景模型应用于虚拟现实系统中，将大大缩短虚拟平台的建设周期，利用无人机倾斜摄影测量技术获取丰富的纹理信息数据，生成高密度三维点云和三维TIN 网格模型，结合自动化软件构建三维模型，实现三维场景的快速、高效、低成本的真实还原， 用现势的三维场景模型呈现城市信息，在城市规划、建设、管理和应急响应中起着极其重要的作用。

应用系统设计流程及关键技术

本文将无人机倾斜摄影建模技术应用于在虚拟现实中，其应用系统设计流程如图 1 所示。具体步骤为：

①通过无人机航拍采集倾斜影像，检查相邻航带侧视影像飞行方向是否一致，确定图像放置位置和摄像机参数设置，确定无误后便可以进行空中三角测量。

②在确认影像数据正确后，进行空中三角测量。根据少量的野外控制点，进行控制点加密，获得精确外方位元素，并通过多视影像密集匹配寻找连接点，构建三维 TIN 网格。对于数据较大区块，需要进行数据分块处理，本次实验选择自适应切块，可以快速的自适应计算机 RAM 使用量，根据当前计算机的性能给出一个参考范围，在范围内设置目标 RAM 使用量值来顺利进行三维重建。

③根据三维 TIN 网格每个三角形瓦片的法线方程与二维图像之间的夹角筛选出对应的最优纹理信息，完成自动纹理映射；

④ 输出并获得 OBJ 格式三维场景模型，并导入 3DS Max 中进行场景优化。将其转为可编辑多边形，便可进行悬浮物删除，模型裁剪、变形修改等操作，然后在 UVW 展开界面修改映射错误的纹理。

⑤将优化好的模型导出 OBJ 格式至 Unity 3D 引擎，通过C#语言写动态交互功能脚本，实现场景的实时驱动、用户界面和场景漫游等功能，完成该虚拟漫游系统。