倾斜摄影模型破洞的5大类型成因及解决方法

倾斜摄影模型在水面、墙面等等地方出现破洞是常有的事情，这个问题也算是航测内业中的一个“常客”，或者说是“顽疾”了。那么今天就和大家分享一下模型破洞的出现原因和通常的处理方式。

破洞的类型与产生原因

破洞类型有水面破洞；墙面破洞；桥底、树下破洞；女儿墙、广告牌破洞；楼顶破洞几种，下面我们来分别探讨它们出现的原因。

1?

水面、玻璃面破洞

水面与玻璃面破洞是模型生产中最常遇到的问题，这是因为水面和玻璃面本身特征点较少，软件在使用照片进行空三时很难提取到特征点，甚至导致照片无法匹配，所以输出的模型中水面和玻璃面通常是破碎或者空洞的。

2?

墙面破洞

墙面破洞产生的原因大致分为两类。

A：与上述水面破洞类似，大面积纯色墙面特征点较少，软件空三时很难提取到特征点，导致输出模型的墙面破洞或凹陷。

墙面破洞

墙面凹陷

B：建筑物群落过于密集，导致空中相机各视角无法拍摄到建筑物之间的缝隙处，没有照片参与此处的空三和贴图，那么输出的模型在缝隙处也就是破洞或者粘连的了。

建筑物缝隙处的破洞

建筑物缝隙出的粘连

3?

桥下、树下破洞

此类问题数量极多，尤其在城市建模中大量存在，广泛分布与大桥、过街天桥、高架桥以及密集树林等地方。

究其原因，与上述密集建筑缝隙处破洞类似，是相机在空中作业时无法拍摄到大桥和树木底部，导致软件无法提取此处的特征点，也就无法进行建模了。

大桥底部破洞

树下破洞

4?

女儿墙、广告牌破洞

事实上，此类破洞不仅仅只针对女儿墙和广告牌，许多薄的建筑物均存在这类问题，例如围墙、成片的栏杆、太阳能板等等。

虽然空中工作的相机各视角能正常拍摄到这类地物，但由于其较薄的物理结构，导致其特征点提取困难，墙上或广告牌上只存在少量特征点，导致最终输出的模型出现空洞。

女儿墙破洞

护栏破洞

5?

楼顶破洞

此类破洞通常在城市建模时出现，测区内高楼顶部建模不完整或完全没有楼顶部分，如下图建筑物高度为140米左右，楼顶部分出现大面积空洞，而旁边100米的建筑物楼顶却完好无损。

140米（左）与100米（右）楼顶对比

此类破洞出现的原因大多为楼顶重叠度不够。一般地，在进行高楼建模时，我们推荐高楼楼顶重叠度需要在航向65%，旁向55%及以上，若单次飞行不满足重叠度要求，那么可以在后续架次中补测高楼顶部，加大航高与重叠度，直到满足要求即可。

而上述测区中，设计航飞高度为180米，使用的相机为RIY-DG4 Pros，设计地面重叠度为航向85%，旁向80%，那么计算出100米高楼的楼顶重叠度为航向70%，旁向60%，满足建模要求。

但同样的设计航高下，140米高楼的楼顶重叠度仅为航向45%，旁向28%，这个参数则完全不能满足倾斜摄影的建模要求，也就导致楼顶出现了大面积的破洞。

140米高楼破洞

通常在城市建模过程中，因为存在大量高楼，且各高楼的高度参差不齐，为保证作业安全和地面分辨率的要求，会选择焦距较长的相机，而城市内空域时间有限，为保证作业效率，会选择全画幅/中画幅类型的相机。睿铂针对以上难点，推出了实景三维、智慧城市项目的作业利器——RIY-DG4 Pros和M10 Pro，长焦距、画幅大，单次作业即可满足建模要求，不必浪费效率进行补测。

破洞问题解决方案

已经阐述了各类破洞产生的原因，针对以上问题，应该如何解决它们呢？接下来这里就简单地提供几种方法。

1?

KML范围约束

KML水面破洞约束

2?

软件中建模设置

此方法对第2类墙面破洞和第4类女儿墙破洞有一定效果。在Processing setting–Hole filling中选择Fill all holes except at tile boundaries（填充除块边界外的所有孔洞），但填充完整的墙面也可能出现凹陷的情况。

Fill all holes except at tile boundaries设置

两种Hole filling设置的说明

两种Hole filling设置生成的模型效果

3?

选择合适的空三建模软件

业内广泛使用的空三建模软件有瞰景Smart3D、Context Capture、Mirauge 3D等，各软件都有其长处和优势。例如瞰景Smart3D软件可以自动进行水面识别和修复，Context Capture update16及以上拥有简单的修模功能，可以直接填充破洞和水面等等。

瞰景Smart3D自动水面修复

瞰景Smart3D（左）与DJI Terra（右）玻璃面效果对比

值得一提的是，我们发现航片的质量也对玻璃面的建模效果有影响。得益于其出色的光学器件性能，睿铂DG4Pros与M10Pro在玻璃面的建模效果就非常好。

4?

对模型进行修饰

上述各类破洞问题均能通过后期修模操作来解决，业内常用的修模软件有SVS MeshEditor、DP Modeler等，此类软件不仅操作易上手，而且功能强大，更是可以一键填充水面，修改纹理，并支持多种模型格式。想要深入了解的朋友们可以参考前面几期文章的内容。

水面修复效果

坝体模型修复效果

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