基于Smart3D的小物件三维建模技术及应用分析

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基于Smart3D的小物件三维建模技术及应用分析

摘要：文章以Smart3D软件平台与倾斜摄影技术两个方面为基础，阐述了基于Smart3D的小物件三维建模技术的应用特点；通过试验分析的方式，对基于Sart3D的小物件三维建模技术的应用实践效果进行了研究与评价。

关键词：Smart3D软件平台；二维影像；三维立体模型 引言：

现阶段，随着社会各行各业信息化发展的程度越来越高，三维建模技术已成为了普遍应用于工业、军事、建筑、制造、教育等多个领域的重要技术类型。但结合行业经验来看，以数据测量为主要手段的传统建模方式应用流程相对繁琐，且需要耗费大量的人力、物力与时间成本，难以满足人们经济性、高效性的技术应用需求。在此背景下，我们有必要对基于Smart3D的小物件三维建模技术进行探究讨论，尝试寻找出成本更低、效率更高、效果优质的建模技术应用路径。

1 基于Smart3D的小物件三维建模技术的应用特点

Smart3D是一种快速三维场景运算软件，目前普遍应用于地图制图、城市规划、建筑设计、国防训练、媒体娱乐、工业生产、文化保护等多个领域当中，并受到了社会各界用户的广泛好评。Smart3D软件平台主要基于智能手机、激光雷达等各类终端设备的摄影传感数据，完成建筑、环境等三维模型的处理构建。所以从根本上来讲，Smart3D的技术原理主要为倾斜摄影技术。在倾斜摄影技术下，人们可以通过垂直、倾斜等不同角度，拍摄出目标物或目标场景的1组正片影像与4组斜片影像，从而获取到目标物或目标场景的完整信息[1]。 结合Smart3D软件平台与倾斜摄影技术两个方面，可得知基于Smart3D的小物件三维建模技术具有以下应用特点：（1）可在模型中全面反映出目标物及周边环境的真实状态；（2）数据信息需求量小，建模成品所占存储容量也相对较小，有利于网络发布；（3）设备工具类型宽泛，建模所需投入成本较低；（4）在Smart3D软件平台的运行机制下，可在无人工干预的情况下完成连续影像至三维立体模型的快速转换，因此具有建模快捷化、操作简单化、程序自动化的应用特点；（5）可实现obj、dae、osg、3MX等多种格式的数据输出，适用于各类主流应用平台，具有应用领域上的先进性与普适性[2]。 2 基于Smart3D的小物件三维建模技术的应用实践 2.1应用实践的试验准备

在试验中，三维建模的对象为表面纹理清晰、新鲜度高的苹果个体，试验用物主要为旋转台、佳能EOS M3相机、辅助照明设备等。试验建模的原理为：应用相机设备对苹果进行多视角、多层次的影像采集，从而得到角度多元化、可重叠性强的影像信息组。其后，将简单、连续的二维影像文件导入Smart3D软件平台，从而将照片中的特征点进行数据分析与密集匹配，进而寻找到其在苹果实物表面的具体坐标，从而绘制出三维立体模型。 2.2应用实践的试验过程

试验过程主要包括三个部分，即前期准备、影像采集与软件后期处理。

在前期准备阶段，主要应对相机设备的拍摄参数、照明设备的灯光强度进行调试，并确定苹果在旋转圆台上的摆放位置，以此作为二维影像的采集基础。


在影像采集阶段，应基于拍摄环境，对光照强度、拍摄参数、圆台位置作进一步调整。若为室内拍摄，应保证人工光源的充足性，并将圆台位置调整至苹果表面无阴影处；若为室外拍摄，则需要避免光照遮挡物出现。同时，基于苹果表皮的光滑性，还应避免高强度的阳光直射，以免发生反光现象，降低苹果表面纹理的清晰程度。基于此，试验选择在室外无遮挡的柔光环境中，将佳能EOS M3的拍摄参数调整为焦距55mm、感应器尺寸22.3mm。为确保照片图像的清晰稳定，在同一角度至少拍摄3张照片以上，并保证整组照片的重叠率大于60％[3]。

在软件后期处理阶段，主要实施以下步骤行为：（1）启动Contextcapture软件平台，新建一个工程并命名为“Ping Guo”；（2）连接相机设备与计算机，将拍摄好的照片组导入到工程当中，并删除图像模糊、重叠度低的照片；（3）对所有照片进行空中三角测量处理，以此找到图像在三维空间中的正确对齐状态，基于最小二乘法对不同模型航线的非线性改正参数进行运算获取，最终获得与照片组摄影图像相匹配的三维立体模型；（4）对

Contextcapture平台中的三维模型进行多格式导出。其中，3MX格式的模型可以Acute3D Viewer软件为呈现平台；obj格式的模型可以Geomagic Wrap软件为呈现平台。 2.3应用实践的试验评价

通过在呈现平台中观察Contextcapture软件处理后的三维立体模型，发现除了少部分无法重叠的漂浮碎片以外，苹果主体模型的产出效果极好，无明显的形变、模糊、破损、纹理淡化等问题。从初步来看，基于Smart3D的小物件三维建模技术具有较好应用效果[4]。 其后，利用Geomagic Wrap软件打开obj格式的模型文件，应用软件界面的流形功能模块，点击Delete对模型中的漂浮碎片进行直接删除。然后，再应用几何修复模块，对模型细节实施凸包抹平、破损修补、不均匀纹理替换等操作，使苹果模型的整体性更强、清晰度更高。试验的最终结果表明，在Smart3D软件平台的支持下，小物体三维建模技术可实现现实事物的高精度建模还原。但需要注意的是，应做好Smart 3D软件平台下Contextcapture软件与Acute3D Viewer、Geomagic Wrap等软件的联合应用，以实现处理后三维立体模型的再次修补完善，提高其应用价值。 结论：

综上所述，基于Smart3D的小物件三维建模技术集Smart3D软件平台与倾斜摄影技术的优势特点于一身，可通过摄影传感设备对目标物或目标场景进行二维影像采集，并在软件处理下生成三维立体模型。在该技术的应用实践中，整体信息处理流程具有投入需求低、操作流程快捷简单、输出格式多元化等特点，可充分满足人们经济性、高效性的建模技术应用要求。同时，模型图像还可通过Geomagic Wrap、Acute3D Viewer等软件进行进一步修整，继而达到更佳的模型加工效果。

参考文献：

[1]陈嘉琦，张寅，王淑晴.基于Smart3D的倾斜影像三维建模研究[J].河南科技，2018（25）：16-19.

[2]李莹，林宗坚，苏国中.Smart 3D数据的三维模型重建[J].测绘科学，2017，42（09）：88-93.

[3]熊强，王双亭，王晓宇，江振飞，胡倩伟，王春阳.基于Smart3D的倾斜摄影测量模拟系统三维建模[J].测绘工程，2018，27（07）：55-59.

[4]刘本宁，黄兵，张陈锋.倾斜摄影测量技术在三维建模中的应用[J].城市勘测，2018（01）：37-40.

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