Agisoft metashape professional инструкция

Оборудование¶

Необходимо использовать камеру с матрицей достаточно высокого разрешения
(5 МПикс и более). Благо сегодня, почти каждый смартфон уже оснащен
матрицей высокого разрешения, поэтому фотографии могут быть сделаны и на
мобильный телефон.

Примечание: избегайте сверхширококугольных объективов и объективов типа
«рыбий глаз».

Наилучшие результаты могут быть получены при помощи объективов с
фокусным расстоянием 50 мм (в 35 мм пленочном эквиваленте).
Рекомендуемые рамки изменения фокусного расстояния объективов от 20 до
80 мм (в 35 мм пленочном эквиваленте). Если съемка производилась камерой
с объективом «рыбий глаз», необходимо перед началом обработки задать
соответствующий тип камеры в настройках калибровки камеры Metashape.

Так же, рекомендуется использовать объективы с фиксированным фокусным
расстоянием. При использовании объективов с переменным фокусным
расстоянием, для получения более стабильных результатов, необходимо
зафиксировать одно из крайних значений фокусного расстояния
(максимальное или минимальное) на весь период съемки.

Существует так же основные правила, соблюдения которых поможет вам
максимально точно построить вашу 3D модель:

• Фотографии должны иметь достаточно высокое разрешение (5 МПикс и
  более).
• Широкоугольные объективы дают больше информации, чем телеобъективы;
  полученные с их помощью фотографии лучше подходят для нахождения
  соответствий между объектами на разных кадрах.
• Планируйте сценарии съемки заранее.
• При съемке избегайте плоских нетекстурированных, отражающих и
  прозрачных объектов.
• Избегайте попадания в кадр нежелательных объектов на переднем плане.
  По возможности не допускайте изменения взаимного расположения
  объектов в процессе съемки.
• На улице лучше производить съёмку в облачную погоду, так как
  фотографии могут получится с засветом или с бликами солнца.
• Делайте снимки с большим перекрытием.
• Наиболее важные детали рекомендуется снимать с 3 и более ракурсов.
• Для привязки восстановленной трехмерной модели в относительной
  системе координат, необходимо запомнить или разместить в пределах
  сцены наземные маркеры, по которым будет построена относительная
  система координат и восстановлен масштаб. Измеряйте относительные
  расстояния.
• Перед съемкой изучите приведенные ниже схемы и прочтите ограничения
  корректной работы программы.

Сценарии съемки¶

Рекомендуется заранее спланировать сценарий съемки, ведь подготовка к
работе — залог её успешного завершения. Тут тоже имеется несколько
важных правил, которые помогут вам максимально чётко и без потери
лишнего времени на перефотографирование получить снимки нужного
количества, качества и формата:

• Избыток фотографий предпочтительнее, чем их недостаточное количество.
• Количество «слепых зон» должно быть сведено к минимуму, так как
  Metashape может реконструировать только те точки сцены, которые видны
  как минимум на двух кадрах. В случае аэрофото перекрытие кадров может
  быть выражено в следующих цифрах: 60% поперечное перекрытие + 80%
  продольное перекрытие.
• Необходимо эффективно использовать пространство кадра: снимаемый
  объект должен занимать наибольшую часть кадра. В некоторых случаях
  оптимальна портретная ориентация кадра.
• Допускается съемка объекта по частям, при условии достаточного
  перекрытия кадров. Не обязательно помещать объект целиком в каждый
  кадр.
• Применение хорошего освещения увеличит качество результата съемки.
  Однако необходимо избегать бликов. Источники освещения рекомендуется
  располагать за пределами кадра. Старайтесь не использовать вспышку.
• Для выполнения измерений на модели необходимо перед съемкой
  расположить на поверхности объекта по крайней мере два маркера и
  измерить расстояние между ними (допускается просто расположить
  линейку известной длины в пределах сцены)

Существует несколько сценарий съемок, для различных объектов (или разной
величины).

Ниже приведен пример сценария съемки плоских объектов:

Рисунок 1 — Съемка плоских объектов

Как показано на рисунке — 1, съёмку плоского объекта (фасада здания)
необходимо производить перпендикулярно самого объекта, без углов
поворота камеры. Примечательно, что расстояние от объекта до камеры, с
последующим фотографированием, должно быть примерно одинаковым. Также
необходимо правильно соблюдать перекрытие снимков, как продольное, так и
поперечное (60% поперечное перекрытие + 80% продольное перекрытие).
Исходя из размеров фотографируемого объекта должно получиться
достаточное количество фотографий, для последующей корректной обработки
данных.

Рисунок 2 – данные съемки

На рисунке — 2 видно, что мы получили 50 фотографий данного особняка,
что вполне достаточно для получения 3D модели. Съемка произведена в
солнечный день, поэтому на фотографиях могут встречаться блики солнца
или тени здания. Такие фотографии лучше исключить из общего числа
фотографий. Рекомендуется снимать объект в дневное время, при этом в
облачную погоду.

Ниже приведен пример сценария круговой съёмки:

Рисунок 3 – Круговая съемка объекта

Если же, мы хотим снять объект по окружности (например скульптуру или
памятник), фотографий хорошего разрешение (более 5Мп) должно быть
достаточно, для необходимого перекрытия каждой зоны порядка 30%. Иначе
программа может выдавать ошибку или выставлять неправильно камеры
съёмки. Исходя из размеров фотографируемого объекта должно получиться
достаточное количество фотографий, для последующей корректной обработки
данных. В итоге, чем больше фотографий и выше их разрешение, тем
лучше. Однако с повышением этих параметров возрастают требования к ПК,
обрабатывающий эти данные.

Рисунок 4 – Результат круговой съемки

На рисунке — 4 видно, что съёмка куклы совершена по кругу самой фигуры,
при этом, важно соблюдать одинаковое расстояние от объекта до самой
камеры. Количество снимков куклы – 81. В данном случае, из-за размеров
фигуры, можно было сделать меньшее количество фотографий, чтобы избежать
долгого построения модели. Но если вы хотите сделать модель более точно,
используйте достаточное количество снимков.

Ниже приведен пример круговой съёмки интерьера:

– Круговая съемка

Рисунок 6 — Результат круговой съемки интерьера

На рисунке — 6 и видно, что съёмка аудитории совершена по кругу, то есть
позиции фотографируемого интерьера соответствуют рисунок — 5. В данном
случае мы решили воссоздать 3D модель интерьера помещения аудитории. Не
забываем соблюдать одинаковое расстояние от объекта до самой камеры.
Количество снимков – 44.

Обучение раскадровке видеоряда. Получение фотографий человека для
получения его модели.

Для получения модели человека используется описанная выше круговая
съёмка. Фотографий хорошего разрешение (более 5Мп) должно быть
достаточно, для необходимого перекрытия каждой зоны порядка 30%. То
есть, для более точной модели человека (прим. Лицо) необходимо от 30 до
50 фотографий.

Рисунок 7 – Съемка изолированного объекта

Для примера, произведем полусферную съёмку лица человека для создания
его модели.

Рисунок 8 – Результат полусферной съемки лица

У нас получилось 37 фотографий. Примечательно, что фотографии сделаны на
обычный смартфон с хорошей матрицей камеры (12 Мп). Важно, чтобы фон был
однородным, старайтесь избегать глянцевые поверхности и стеклянные
конструкции.

По исходным снимкам вы можете наблюдать, что съёмка совершена в два
круга (где лицо перпендикулярно камере и с верхней части головы). Это
создано для повышения точности модели и дабы избежать так называемых
«дыр» (места, где на камере не видны конкретные участки).

Примечание:

Настоятельно рекомендуем, при фотографировании объектов (пример модель
человека) использовать однородный задний фон, без попадания лишних
объектов, которые при дальнейшей обработке полученных снимков могут так
же быть построены в программе в автоматическом режиме. Если всё-таки
избежать этого не удалось, а фотографирование велось, например, на
улице, где множество внешних объектов попали на некоторые снимки, вы
можете наложить Маски. Об этом рассказано ниже.

Стоит также отметить, что с коптера проще получать видеоряд. Полученные
данные также можно обработать в Metashape. Версия Professional данной
программы сама способна обрабатывать видео. Если у Вас стоит иная
версия, то полученное видео можно пропустить через специальную
программу, которая сделает раскадровку с заданным количеством фотографий
на выходе.

Примером такой программы может послужить FreeVideo to GPEG Converter.
Данная программа интуитивно понятна, разберём её интерфейс на рисунке 9.

Рисунок 9 – интерфейс ПО FreeVideo to GPEG Converter

Всё, что необходимо сделать:

• Добавить видеофайл;
• Выбрать необходимое количество кадров, как правило, пишется итоговое
  количество, например, 200. Но Вы можете выбрать и другие настройки из
  строки;
• Выбрать путь сохранения полученных фотографий;
• Нажать кнопку “конвертировать”.

Получение облака точек, плотного облака точек, полигональной модели, устранение изъянов и редактирование модели.¶

Для создания моделей, описанных на прошлых уроках вам необходимо
вооружиться камерой с хорошим разрешением матрицы от 5мп и выше (можно
использовать фотокамеру на смартфоне, если она удовлетворяет
характеристикам и формату вывода изображений (JPEG, TIFF, DNG, PNG,
OpenEXR, BMP, TARGA, PPM, PGM, SEQ, ARA)) и установленную на ПО Agisoft
Metashape. Обратите внимание, если у вас установлена Демо-версия
программы, то сохранить полученные результаты не представляется
возможным.

Для загрузки набора фотографий:

• Выберите пункт “Добавить фотографии” в меню Обработка (или нажмите
  кнопку
• “Добавить фотографии” на панели “Проект”) (рисунок — 10);
• В появившемся диалоговом окне выберите нужную папку с фотографиями и
  укажите
• конкретные файлы. Нажмите кнопку “Открыть”;
• Выбранные фотографии появятся на панели “Проект”.

Рисунок 10 – Вкладка Проект

Наложение масок.¶

Для достижения наилучших результатов реконструкции, программа Metashape
предоставляет возможность закрыть маской все второстепенные объекты на
исходных фотографиях (фон, поворотный стол и т. д.).

Рисунок 11 – Применение масок

Дважды кликните по фотографии, предназначенной для редактирования, на
панели “Фотографии”, чтобы открыть ее в рабочей области.

Выберите один из инструментов выделения на главной панели
инструментов:

Для выделения однородного фона используйте инструмент

“Выделение связных областей”.

Выберите инструмент “Выделение связных областей” на панели
инструментов, затем кликните внутри области, предназначенной для
выделения. Для добавления смежных областей в выделенную область,
кликните внутри области, которую надо добавить в выделение, удерживая
клавишу Ctrl.

Сохраните маску, нажав кнопку Добавить выделение на панели
инструментов.

Для изменения конфигурации маски используйте кнопки
Инвертировать выделение / Вычесть выделение на панели
инструментов.

Повторите описанную процедуру для каждой фотографии, для которой
необходимо наложение маски на второстепенные элементы изображения.

Области, закрытые маской, могут быть проигнорированы на этапе обработки
“Выровнять фотографии” (для этого подключите опцию “Использовать
маску для фильтрации соответствий” в диалоговом окне “Выровнять
фотографии”) и всегда игнорируются на этапах “Построить плотное
облако” и “Построить текстуру”.

Выравнивание фотографий

После того как фотографии были загружены в Metashape, необходимо
определить положение и ориентацию камеры для каждого кадра и построить
разреженное облако точек. Эти операции выполняются в Metashape на этапе
выравнивания.

Для выравнивания набора фотографий

1. Выберите пункт “Выровнять фотографии…” в меню Обработка (рисунок —
   12)

Рисунок 12 – Меню Обработка

1. В появившемся диалоговом окне выберите предпочтительные параметры
   выравнивания. Чтобы модель была сформирована максимально корректно
   рекомендуется выбрать точность от среднего. Обратите внимание,
   Высокая точность позволяет получить наиболее достоверное положение
   камеры, тогда как низкая точность может быть использована для грубого
   расчета положения камеры в кратчайшее время. Остальные параметры
   оставляем без изменений. Нажмите ОК, когда выбор сделан.

После выполнения процедуры выравнивания фотографий, мы можем наблюдать,
как во вкладке “Фотографии” над каждым конкретным снимком стоит зелёная
галочка. Это означает, что выравнивание выполнено корректно (рисунок —
13).

Рисунок 13 – Выравнивание снимков

Уже на данном этапе мы видим, как программа упорядочила наши снимки и
сформировала модель камер, относительно сделанных снимков и расстояния
от камеры до этих снимков.

Также мы можем беспрепятственно вращать нашу модель для оценки
промежуточного качества выравнивания и дальнейших выполненных процедур
кнопкой “Навигация” в панели “Инструменты”, наведя курсор и нажимая на
“Сферу модели” (рисунок 14).

Рисунок 14 – Вращение модели

На рисунке 14 видим, что все фотографии камеры успешно выровнялись.

Построение плотного облака точек¶

Metashape позволяет создавать и отображать плотное облако точек.
Основываясь на рассчитанных положениях камер, программа вычисляет карты
глубины для каждой камеры и на их основе строит плотное облако точек.
Metashape как правило генерирует очень плотные облака точек: такие же
плотные (если не плотнее) как облака точек LIDAR. Плотное облако точек
может быть отредактировано и классифицировано при помощи Metashape, а
также использовано для построения полигональной модели, карты высот или
тайловой модели. Наконец, плотное облако может быть экспортировано для
дальнейшего анализа в других приложениях.

Для построения плотного облака точек:

1. Выберите пункт “Построить плотное облако…” в меню “Обработка”.

Рисунок 15 – Пункт Построить плотное облако

1. В диалоговом окне “Построить плотное облако” установите необходимые
   параметры реконструкции. Также, как и в пункте “Выравнивания”,
   качество построения плотного облака точек зависит от времени его
   значения. Высокое качество позволяет получить наиболее достоверный
   расчёт плотного облака, тогда как низкая качество может быть
   использована для грубого построения в кратчайшее время.

Кроме того, возможно использование следующих дополнительных параметров.

Режимы Фильтрации карт глубины¶

На стадии построения плотного облака точек Metashape рассчитывает карты
глубины для каждого изображения. В случае, если текстура некоторых
элементов сцены плохо выражена, или изображение нечетко сфокусировано, а
также вследствие цифрового шума, некоторые точки могут быть неправильно
позиционированы. Для фильтрации выбросов Metashape имеет несколько
встроенных алгоритмов, которые могут применяться в зависимости от задач
конкретного проекта.

Мягкая

При сложной, с многочисленными мелкими деталями на переднем плане,
геометрии реконструируемой сцены, рекомендуется выбрать для параметра
Фильтрация карт глубины значение “Мягкая”. В этом случае важные элементы
сцены не будут исключены из построения. Мягкий режим фильтрации карт
глубины может быть также полезен при обработке аэрофотоснимков, если
область исследования содержит плохо текстурированные поверхности
(например, крыши зданий).

Агрессивная

При реконструкции области без значимых мелких деталей, рекомендована к
применению “Агрессивная” фильтрация карт глубины, чтобы исключить
максимальное число ошибочно позиционированных точек. Данное значение
параметра обычно рекомендовано для обработки аэрофотоснимков, однако в
некоторых проектах (см. комментарий для случая выше) может применяться
“Мягкая фильтрация”.

Умеренная

При использовании режима фильтрации карт глубины “Умеренная”, параметры
фильтрации устанавливаются на уровне, среднем между режимами “Мягкая” и
“Агрессивная”. С настройками можно экспериментировать, в случае
сомнений, какой из режимов фильтрации следует применить. Кроме того,
фильтрация карт глубины может быть “Отключена”. Однако использование
такого сценария не рекомендовано, так как он ведет к сильному увеличению
«шума» в плотном облаке точек.

После выполнения процедуры “Построения плотного облака точек” в
диалоговом окне нажимаем на значок “Плотное облако” (рисунок 16) и
видим, как программа в режиме плотного облака достроила необходимые
точки для построение полигональной модели.

Рисунок 16 – режим Плотного облака

Редактирование полученного облака точек.¶

На этапе построения облака точек можем наблюдать, что программа в
автоматическом режиме захватила и достроила не нужную нам часть белого
фона. Чтобы при дальнейшей обработке программа не считывала ненужные нам
части фона (или объектов) инструментом “Прямоугольного выделения”,
выделяем такую область и кнопкой delete на клавиатуре эти области
удаляем (рисунок — 17 и рисунок — 18).

Главное, не увлекаться данным инструментом выделения, так как если вы
удалите область облака точек самой модели, в дальнейшем она построиться
без учёта того облака.

Рисунок 17 – Процесс удаления фона

Рисунок 18 – Процесс удаления фона

Получение полигональной модели.¶

После редактирования плотного облака переходим к построение
полигональной модели.

1. Выберите пункт “Построить модель…” в меню “Обработка”.
2. В диалоговом окне “Построить модель” установите необходимые параметры
   “Реконструкции” (рисунок — 19) и нажмите ОК

Рисунок 19 – Окно Построить модель

Параметры реконструкции¶

Metashape поддерживает несколько методов восстановления трехмерной
полигональной модели и предоставляет ряд настроек, позволяющих выполнить
оптимальную реконструкцию для конкретного набора фотографий.

Тип поверхности

Произвольный тип поверхности может быть использован для моделирования
объектов любого вида. Этот тип следует выбирать для реконструкции
замкнутых поверхностей, таких как статуи, здания и т. д. Соответствующие
методы реконструкции не подразумевают никаких ограничений типов
моделируемых объектов, что достигается за счет использования большего
количества ресурсов памяти.

Методы, определяемые типом поверхности Карта высот, оптимизированы для
моделирования плоских поверхностей, таких как ландшафт или барельефы.
Этот тип объекта следует выбирать при обработке результатов
аэрофотосъемки, поскольку соответствующие методы требуют меньшего
количества ресурсов памяти, и, следовательно, позволяют обрабатывать
большее число изображений.

Исходные данные

Данный параметр определяет источник данных для построения трехмерной
полигональной модели. Значение параметра Разреженное облако может быть
использовано для быстрого создания полигональной модели на основании
только разреженного облака точек. Настройка параметра Плотное облако
позволит построить полигональную модель высокого качества, основываясь
на заранее восстановленном плотном облаке точек, однако время обработки
увеличится.

Количество полигонов

Устанавливает максимальное число полигонов в итоговой трехмерной
полигональной модели. Предложенные значения для параметра (Высокое,
Среднее, Низкое) рассчитаны на основании числа точек в предварительно
созданном плотном облаке: отношение равно 1/5, 1/15, и 1/45
соответственно. Эти значения отражают оптимальное количество полигонов
для модели соответствующей детализации.

Пользователь может самостоятельно задать желаемое число полигонов в
итоговой модели (Пользовательское значение параметра). Обратите
внимание, что слишком маленькое число полигонов ведет к построению
грубой модели, тогда как слишком большое их число (более 10 миллионов
полигонов) скорее всего создаст сложности при визуализации модели во
внешних программах.

Кроме того, возможна настройка следующих дополнительных параметров.

Интерполяция

Режим интерполяции Отключена подразумевает точную реконструкцию, так,
как только области, заданные в плотном облаке точек, будут
восстановлены. Обычно этот режим требует заполнения отверстий вручную на
стадии постобработки. При выбранном режиме интерполяции Включена (по
умолчанию), Metashape интерполирует информацию о каждой точке плотного
облака на поверхность круга определенного радиуса. Таким образом
некоторые отверстия могут быть заполнены автоматически, а оставшиеся
отверстия потребуют заполнения на стадии постобработки.

В режиме Экстраполированная Metashape создает полигональную модель без
отверстий с экстраполированной геометрией. Данный режим допускает
генерирование больших дополнительных областей, однако они могут быть
легко удалены вручную.

Рассчитывать цвета вершин¶

Если в исходных данных присутствует информация о цвете точек, текущая
опция позволит рассчитать цвета вершин полигональной модели, если это
необходимо (в соответствии с выбором пользователя).

После построения полигональной модели видим, что программа, посредством
достраивания, на основе плотного облака сформировала непрерывные
полигоны однородной модели: затенённого (рисунок — 20), сплошного
(рисунок — 21), и каркасного (рисунок — 22) (треугольного) типов.

Рисунок 20 – Затенённый тип

Рисунок 21 – Сплошной тип

Рисунок 22 – Каркасный тип

На этапе получения полигональной модели мы также можем удалить лишние
части построенной модели (или фона) инструментом прямоугольного
выделения и кнопкой Delete на клавиатуре, описанного в занятии 28, для
получения нужного результата.

Полученную модель мы можем легко экспортировать в формате STL или других
предложенных программой форматах для дальнейшего редактирования.

В общем меню нажмите “Файл – Экспорт – Экспорт модели” (рисунок — 23).

Рисунок 23 – Экспорт модели

Выберите нужный формат для экспортирования и назовите её для дальнейшего
сохранения.

После получения модели в формате STL или OBJ Вы можете экспортировать её
в редактор моделей, например, Autodesk Meshmixer.

Как только модель загружена, её нужно целиком выделить комбинацией
клавиш “Ctrl+A”. Во вкладке “Deform” выбрать “Transform” или нажать
горячую клавишу T. Далее, необходимо “вытянуть” наверх модель в рабочую
область моделирования (потянув за зелёную стрелку по оси Z). Если
необходимо, то можно модель повернуть, нажав на область между стрелками
(рисунки — 24, 25, 26).

Рисунок 24 — работа в MeshMixer

Рисунок 25 — работа в MeshMixer

Рисунок 26 — работа в MeshMixer

Чтобы убрать с поверхности мелкие артефакты, можно воспользоваться двумя
методами.

Первый метод — использование специальных “кистей”. Заходим в раздел
“Sculpt”, выбираем “Brushes” и подбираем необходимую кисть. В данном
случае мы должны убрать выпуклые артефакты, поэтому выбираем кисть,
которая сглаживает поверхность. Однако, в некоторых случая необходим
инструмент, вытягивающий полигоны наружу. На рисунке 27 и рисунке — 28
виден процесс “до” и “после” применения этого инструмента.

Рисунок 27 – до применения “Кисти”

Рисунок 28 – после применения “Кисти”

Второй метод несколько кардинальнее, пользоваться им надо с
осторожностью, так как программа достраивает модель в соответствии с
кривизной контура. Сначала необходимо выбрать полигоны, которые мы хотим
обработать с помощью инструмента “Select”, нажимаем кнопку “Delete”,
наводим курсор мыши точно на полученный контур и жмём два раза левой
кнопкой мыши. После этого, во вкладке “Edit” выбираем “Erase and Fill” и
проверяем результат. Процесс показан на цикле изображений ниже (рисунки
— 29, 30, 31, 32, 33).

Рисунок 29 — использование инструмента Erase and Fill

Рисунок 30 — использование инструмента Erase and Fill

Рисунок 31 — использование инструмента Erase and Fill

Рисунок 32 — использование инструмента Erase and Fill

Рисунок 33 — использование инструмента Erase and Fill

Второй метод отлично работает, когда вы не смогли сфотографировать
какую-либо область объекта, но она может быть достроена по имеющейся
поверхности.

Время на прочтение
9 мин

Количество просмотров 2.7K

Вступление

В прошлой моей статье, мы рассматривали как Litchi — альтернативный клиент для создания сценариев полета для DJI дронов, позволяет создавать 3d модели объектов бесплатно с использованием OpenDroneMap.
Сегодня, мы ознакомимся с функционалом Agisoft Metashape Professional — отечественным программным обеспечением для создания ортопланов и моделей и сравним его с OpenDroneMap.

Установка

Вы можете ознакомиться с системными требованиями тут. Сразу отмечу, что со средним ПК: (core i7 4790k, 16GB ram, RX580), Metashape не сможет обрабатывать наборы данных, более 1500-1700 фотографий в хорошем разрешении. После установки, выбираем опцию «Start a free 30-day trial».

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Требования к съемке

Настройки камеры

• Для корректной работы Agisoft, рекомендуется использоваться формат RAW с целью уменьшения количества шумов и использовать минимально возможный размер диафрагмы для получения максимальной резкости;

• Избегать размытия изображений;

• Наличие ND фильтра значительно помогает снимать объекты, которые сильно отражают свет.

Основные правила

• При съемке избегайте прозрачные или отражающие свет поверхности;

• Попадание в кадр нежелательных объектов на переднем плане;

• По возможности не допускайте изменения взаимного расположения объектов в процессе съемки;

• Снимайте блестящие объекты в облачную погоду;

• Делайте снимки с большим перекрытием;

• Наиболее важные детали рекомендуется снимать с 3 и более ракурсов.

Сценарии съемки

Agisoft представляет в своей документации ряд полезных рекомендаций для съемки плоских объектов и интерьеров.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

После cъемки объекта, рассмотрим процесс построения 3D модели.

Знакомство с интерфейсом

Agisoft Metashape обладает полным набором инструментов для создания, редактирования и измерения 3D моделей.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Cоздание первой модели

Для начала нам нужно импортировать изображения. Для этого кликаем правой кнопкой на chunk и выбираем фотографии или папку.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

После импорта, откроем пункт Workflow и нажмем на Align Photos.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Данный процесс необходим для идентификации камеры и элементов внешнего ориентирования.
Рекомендую использовать нижеуказанные параметры, так как неточно выровненные снимки могут значительно ухудшить качество модели.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

После выполнения всех вычислений, можно увидеть первый набор данных — разряженное облако точек и информацию о положении и ориентации камер.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

На основании положений камер, рассчитанных на первом этапе обработки и используемых снимков, Metashape может построить плотное облако точек. Для этого переходим в workflow, Build Dense Cloud. Уменьшение качества плотного облака позволяет быстрее обработать набор данных, но ухудшает качество.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

После выполнения вычислений можем увидеть сформированное плотное облако. Поскольку облако является набором точек для дальнейшего взаимодействия нам потребуется создать полигональную модель. Для этого переходим в Workflow, и выбираем Build Mesh. Стоит внимательно отнестись к параметрам quality и face count. При высоких значениях экспортируемая 3D модель может быть крайне большой и излишне детализированной.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

После построения mesh, создаем текстуру.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

После данных операций, можно будет увидеть готовую модель.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Постобработка

Agisoft Metashape предоставляет все необходимые инструменты, которые могут потребоваться для пост обработки.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Мы можем работать с полигональной моделью, что значительно упрощает процесс получение конечного результата. Во вкладке Tools -> Mesh, можно посмотреть детальную статистику о построенном объекте. Присутствует функционал исправления топологических нарушений, сглаживания и полигональной оптимизации. Подробнее о данных разделах можно ознакомиться в официальной документации.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Планирование полетов

В Agisoft Metashape Pro есть функционал, позволяющий выполнить качественную съемку объекта, с учетом внешних препятствий, ЛЭП и прочего.

Рассмотрим пример оцифровки дачного дома. Для начала необходимо сделать небольшую серию фотографий, чтобы Metashape Pro понял общую геометрию объектов.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Все готово, переходим во вкладу Tools и выбираем опцию Plan Mission.

• Focus on interesting zone — зона объекта, вокруг которого будет строится маршрут для оцифровки;

• Resolution — разрешение изображения. Чем меньше данное значение, тем ближе дрон будет подлетать к объекту и тем лучше будет результат. Обязательно включайте поведение дрона на Break при выполнении любых полетных инструкций;

• Image overlap — плотность изображений. Рекомендую использовать 80%;

• Safety distance — минимальная дистанция от объекта. При значениях менее 3х метров обязательно следите за поведением дрона. Полностью безопасными значениями считаются 10-15 метров;

• Min altitude — минимальная высота относительно изначально заданной точки Home;

• Restricted zone — запрешенная для полетов зона;

• Powerlines layer — слой электропередач;

• Home point — точка взлета дрона. Обязательно взлетайте ровно с той точки, которую вы отметили в интерфейсе.

После ввода данных, получаем карту полетов для дрона. Как можно увидеть, выполнить такой полет вручную невозможно.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Перед тем как экспортировать план полетов, зададим параметры исходной высоты. Выберем точку Home. Далее нужно нажать Export Camera Track и выбрать удобный формат экспорта. Agisoft Metashape Pro может экспортировать карты полета в csv специально для Litchi, что крайне полезно для дронов с отсутствием нативной поддержки путевых точек.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Сравнение с OpenDroneMap

В своей прошлой статье, я разбирал процесс установки и настройки бесплатного open source решения OpenDroneMap.

Платформы

У обоих решений все схоже. Присутствуют версии для Mac, Linux, Windows.

Использование вычислительных ресурсов

В отличие от Agisoft Metashape, OpenDroneMap может спокойно вычислять достаточно большие композиции с помощью процессора в 3-4 раза быстрее, однако в моих тестах, обработка 1000 изображений потребовала на 20% больше ОЗУ.

Agisoft Metashape очень хорошо использует ресурсы видеокарты, и как правило выигрывает по скорости построения модели на 5-10%.

Построение Ортоплана

Рассмотрим небольшой набор данных: OpenDroneMap извлек 11 млн точек на высоких настройках. Agisoft извлек 18 млн точек с высокими настройками.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Ортопланы практически идентичны.

Построение 3D моделей

Cравним обработанные текстурированные модели. Agisoft извлек 32млн. OpenDroneMap извлек 27 млн.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

Исходя из результата построения моделей,Agisoft показывает значительно лучше качество построения 3D моделей, чем OpenDroneMap.

Экспорт

• Agisoft поддерживает конвертацию и экспорт во внешние источники, такие как Sketchfab, Pointscene, PointBox, Cesium, 4DMapper.

• WebODM поддерживает экспорт в OpenArialMap, DroneDb. Поделиться моделью можно прямо из интерфейса.

Масштабирование/Кластеризация

Дорогой читатель, скорее всего мы с вами никогда не будем использовать данные продукты по максимуму. Однако, нам стоит учесть, что ими могут пользоваться крупные правительственные структуры, которым нужна собственная платформа, построенная на данных технологиях. Именно в таких сценариях, можно понять все плюсы и минусы, лимиты данного ПО.

Для начала разберемся как выглядит архитектура кластера в Agisoft Metashape Pro.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

• В качестве первичного входного узла используется сервер координатор, управляющий очередями задач. Он принимает односторонние соединения от клиентов и вычислительных нод. Так как его функционал весьма ограничен, он может быть запущен даже на микроконтроллерах. Присутствует функционал отказоустойчивости.

• Далее идут вычислительные узлы, выполняющие непосредственные расчеты. Они постоянно поддерживают соединение с сервером в ожидании получения задачи. Как только задача получена, узлы начинают расчеты, информируя сервер о ходе обработки. Результаты помещаются в общее хранилище данных, а информация о завершении процесса поступает на сервер. После этого вычислительный узел приступает к выполнению следующей задачи как только таковая становится доступна.

• Клиенты могут подключаться к серверу для контроля за выполнением и статусом операций на кластере. Возможно ставить новые задачи обработки Agisoft Metashape на кластерной конфигурации клиента, в то время как для контроля работы кластера используется Agisoft Network Monitor. Несколько клиентов могут быть подключены к серверу одновременно.

• Cистема хранения данных используется как клиентами так и вычислительными узлами. Она не идет «из коробки».

Из этого, мы выделяем особенности текущей конфигурации:

1. Весь кластер и клиенты должны находиться в рамках одной локальной сети и иметь одинаковый абсолютный путь до файлов. Это сильно препятствует возможности распределенной обработки данных, где клиентское устройство выступает одновременно в роле узла обработки и ему нужно обмениваться данными с другими членами кластера.

2. Сервер координатор используется исключительно для оповещений и координации.

3. Способа загрузки данных в самом Agisoft на систему хранения данных нет. Пользователю клиента необходимо монтировать сетевой диск, сохраняя единый путь, что может быть затруднительно при использовании разных OC.

4. Вычислительный узел использует ту же лицензию, что и клиент. Это значительно увеличивает затраты, не смотря на то, что узел не является полноценным «рабочим местом».

5. СХД — это ключевое звено, которое необходимо для функционирования всего кластера. Небольшой сбой сети, ПО или оборудования и все задачи встанут или будут начаты заново. Потребуется самостоятельно реализовывать механизмы отказоустойчивости.

OpenDroneMap — это cloud native приложение, которое поддерживает современный стек технологий и имеет полноценную микросервисную архитектуру.

Картинка с сайта: instruktiruet.ru

1. Пользователь загружает изображения в WebODM.

2. ClusterODM распределяет задачу и загружает наборы данных на узлы вычисления NodeODM.

3. Узлы NodeODM обрабатывают изображения, после чего пользователь может просмотреть результаты обработки в веб интерфейсе WebODM.

4. Из WebODM доступен экспорт конечных данных, можно поделиться моделью прямо в браузере.

Выделим важные моменты, которые обеспечивает архитектура OpenDroneMap:

• Сluster ODM имеет готовые возможности автомасштабирования для облачных провайдеров.

• Cluster ODM может дробить задачу на маленькие части и отсылает ее на узлы обработки NodeODM. Пользователю ничего не нужно настраивать.

• Узлы обработки могут отсылать результаты на S3 сервер. Это очень удобно, так как это снимает вопрос с хранением данных в рамках кластера и позволяет иметь несколько кластеров в разных местах мира, где все данные будут поступать в единую точку хранения.

• Все компоненты OpenDroneMap имеют контейнерные образы Docker, что позволяет бесплатно запустить вычислительный узел на любом устройстве. В условиях, где нужно оперативно сформировать кластер обработки данных из ПК — это спасение.

• На текущий момент существует значимый недостаток — полигональная модель и текстуры не сводятся в конечный проект. Возможность дробления проекта поддерживается только для плотных облаков точек, DEM и ортопланов.

• OpenDroneMap применяется для решения задач целых стран. Возьмем в качестве примера Австралийское масштабируемое облако для БПЛА.

Что общего у данных систем:

• У Agisoft и OpenDroneMap реализован механизм отказоустойчивости контроллера;

• Оба программных продукта не могут дробить операцию создания 3D моделей и текстурирования на разные ноды;

• Реализованы готовые облачные решения для обработки изображений;

• Присутствуют полноценные API;

• Присутствуют механизмы создания скриптов.

Верхнеуровневая сравнительная характеристика

Итог сравнения, я решил представить в виде таблицы. Каждый параметр будет оцениваться в рамках трехбальной системы.

Agisoft Metashape присутствует на рынке с 2010 года и имеет значительные преимущества по сравнению с OpenDroneMap, так данный продукт имел большее количество времени для оптимизации алгоритмов фотограмметрии и добавление функционала.

OpenDroneMap присутствует на рынке с 2013 года и использует открытый алгоритм OpenSfM, который может уступать коммерческим решениям в ряде сценариев, но при правильном подходе и настройке он позволяет стоить ортопланы и модели, которые незначительно отличаются по качеству от Metashape Pro. Архитектура OpenDroneMap базируется на современных принципах построения программного обеспечения и может масштабироваться для решения задач планетарного масштаба.

Итоги

В результате нашего анализа, можно прийти к выводу что оба решения имеют свое заслуженное место на рынке.

OpenDroneMap отлично справляется с ортопланами, и имеет современные принципы архитектуры, которая позволяет обрабатывать огромные наборы данных. Интерфейс OpenDroneMap позволяет сразу представить результаты вычисления при помощи ссылки.

Agisoft Metashape Pro выдает лучшие результаты в рамках создания 3D моделей, а также имеет готовый инструментарий для подготовки фотографий и постобработки моделей. Agisoft Metashape Pro лучше подходит для комплексных сцен, где используются разные технологии получения плотного облака точек. Программное обеспечение умеет самостоятельно планировать оптимальный маршрут полета для БПЛА.