Wir erstellen Karten und 3D-Modelle aus einer Drohne / Sudo Null IT News

Einführung

Photogrammetrie ist die Wissenschaft der Messung von Fotos. Diese Konzepte gehen auf das 15. Jahrhundert zurück, als Leonardo da Vinci feststellte: „Perspektive ist nichts anderes als die Vision eines Objekts hinter einer glatten und vollkommen transparenten Glasscheibe, auf deren Oberfläche alle Dinge hinter diesem Glas wahrgenommen werden können. ”

Die Entwicklung von Open-Source-Software senkt die Eintrittsbarriere in Nischentechnologien. Früher waren solche Technologien in der Geodäsie weit verbreitet, aber jetzt wird Photogrammetrie in der Spieleentwicklung, VR / AR oder für die Erhaltung historischer Denkmäler des kulturellen Erbes verwendet.

Wahrscheinlich liegen viele DJI-Drohnen seit Monaten in den Regalen, und Sie stellen sich aktiv die Frage: Was kann man damit machen? Oder vielleicht möchten Sie sich eine Drohne kaufen, sehen darin aber nichts anderes als eine fliegende Kamera?

Lernen Sie WEBODM kennen – kostenlose, quelloffene, plattformübergreifende Software zum Erstellen von Karten, Erstellen von Punktwolken, Gelände und 3D-Modellen aus Luftaufnahmen.

Um loszulegen, brauchen wir 3 Dinge:

  1. Computer. Um 100-200 Bilder zu verarbeiten, benötigen Sie mindestens 16 GB RAM;

  2. Drohne. Es ist absolut nicht erforderlich, kommerzielle Versionen für das Mapping zu verwenden. Ich benutze DJI Mavic Mini;

  3. Geduld. Die Bildverarbeitung dauert mehrere Stunden.

Beginnen wir zunächst mit der Installation. Ich verwende die einfachste Methode, wie es mir scheint, und installiere WEBODM separat auf einer virtuellen Linux-Maschine. Andere Methoden werden beschrieben hier.

Installation

Als Beispiel betrachten wir die Installation auf Ubuntu 20.04:

sudo apt-get update && sudo apt-get upgrade -y

Benötigte Pakete installieren:

sudo apt-get install python3 pip git apt-transport-https ca-certificates curl software-properties-common -y

Fügen Sie den GPG-Schlüssel für das offizielle Docker-Repository zum Ubuntu-System hinzu:

curl-fssl | sudo apt key hinzufügen –

Hinzufügen des Docker-Repositorys zu APT:

sudo add-apt-repository “deb [arch=amd64] Brennstabil”

Aktualisieren Sie die Listen der Docker-Pakete aus dem hinzugefügten Repository:

sudo apt aktualisieren

Docker installieren:

sudo apt install docker-ce -y

Lassen Sie uns den Betrieb von Docker mit dem Befehl überprüfen:

sudo systemctl status docker ● docker.service – Container-Engine der Docker-Anwendung Geladen: geladen (/lib/systemd/system/docker.service; aktiviert; Herstellervoreinstellung: aktiviert) Aktiv: **aktiv (wird ausgeführt)**

Installieren Sie als Nächstes Docker Compose, ein Tool, mit dem Sie Containerumgebungen basierend auf YAML-Konfigurationsdateien ausführen können:

sudo apt-get install docker-compose-plugin

Prüfen, ob die Installation erfolgreich war:

gd@webodmtest:/# Docker Compose-Version Docker Compose-Version v2.6.0

WEBODM installieren:

git clone –config core.autocrlf=input –depth 1 cd WebODM chmod +x ./webodm.sh ./webodm.sh start

Wenn alles geklappt hat, dann siehst du am Ende diese 4 Zeilen.

Web-App | Herzliche Glückwünsche! └@(・◡・)@┐ webapp | ========================== webapp | Wenn keine Fehler vorliegen, sollte WebODM betriebsbereit sein! Web-App | Öffnen Sie einen Webbrowser und navigieren Sie zu

Öffnen Sie einen Browser und geben Sie die IP-Adresse in die Adressleiste ein

Von nun an können wir davon ausgehen, dass webodm erfolgreich installiert wurde.

Arbeitsprinzip von WEBODM

Um weitere Punkte zu verstehen, schweifen wir ein wenig ab zu den Prozessen, die bei der Datenverarbeitung in WEBODM ablaufen.

Die Software berücksichtigt 2 Arten von Daten:

  • Positionsmetadaten von Bildern, gnss, gcp;

  • Bilddateien.

Nach dem Laden werden die relativen Positionen der Bilder erkannt und mit den absoluten Koordinaten ausgerichtet, die charakteristischen Punkte (Merkmale) auf jedem Foto werden berechnet.

Als nächstes erstellt das Programm für jedes Bild eine Tiefenkarte und baut darauf basierend eine dichte Punktwolke auf. WEBODM kann sehr dichte Punktwolken erzeugen (mehr als 20 Millionen).

Eine dichte Punktwolke wird verwendet, um ein Netz eines Objekts (3D-Netz), ein Polygonmodell und eine Höhenkarte zu erstellen, eine Texturparametrisierung wird durchgeführt, und wir erhalten ein vollwertiges Farbmodell und einen Orthoplan als Ausgabe.

Kennenlernen der Oberfläche

Die WEBODM-Oberfläche ist recht intuitiv und wir können sofort mit der Bildverarbeitung beginnen.

Klicken Sie dazu auf die Schaltfläche „Projekt hinzufügen“, geben Sie einen Namen und eine Beschreibung ein.

Nach erfolgreicher Projekterstellung laden wir Bilder von der Drohne hoch.

PS Wenn Sie nur die Funktionalität testen möchten, aber keine korrekten Fotos gemacht haben, können Sie den Quellcode des Objekts, das in diesem Artikel vorgestellt wird, hier herunterladen Verknüpfung.

Nachdem Sie Bilder ausgewählt haben, machen wir uns mit den wichtigsten Flags vertraut, die für die Arbeit mit WEBODM erforderlich sind. Klicken Sie dazu neben den Optionen auf die Schaltfläche „Bearbeiten“:

  • max-concurrency – die maximale Anzahl von Threads, die in verschiedenen Prozessen verwendet werden sollen. Unter Berücksichtigung der Bildgröße von 2 MB wird durchschnittlich 1 GB RAM pro Thread zugewiesen. Dieser Parameter kann reduziert werden, wenn Sie nicht genügend RAM haben;

  • Ignore-gsd – wahr;

  • orthophoto-resolution – Verringern dieses Werts schärft das Bild;

  • feature-quality – Allgemeiner Parameter der 3D-Rekonstruktionsqualität. Die hohe Einstellung ermöglicht Ihnen die beste Qualität;

  • pc-quality – legt die Qualität der Punktwolke fest. Eine höhere Qualität erzeugt dichtere Punktwolken, erhöht jedoch die Verarbeitungszeit um fast das Vierfache und erfordert mehr Ressourcen.

  • mesh-size – die maximale Anzahl von Scheitelpunkten. Durch Erhöhen dieses Parameters auf 300.000–600.000 kann die Qualität von 3D-Modellen in städtischen Umgebungen erheblich verbessert werden.

  • Mesh-Octree-Tiefe – Erhöhen Sie die Mesh-Tiefe, um mehr Scheitelpunkte zu finden. Parameter größer als 11 verbessern die Rekonstruktion komplexer Modelle erheblich.

  • pc-tile – Reduziert die benötigte RAM-Menge, indem große Szenen in Kacheln aufgeteilt werden.

Nach dem Hochladen der Dateien wird die Bildbearbeitung eingeleitet. Durchschnittlich werden 200 Bilder in etwa 1 Stunde verarbeitet. Nachdem wir den Status “Fertig” haben, untersuchen wir unser 3D-Modell.

Vor uns befindet sich ein Fenster zum Betrachten von 3D-Modellen, die aus Punkten gebildet wurden. Wir können die Details erhöhen, indem wir den Schieberegler “Punktebudget” nach unten drehen und die “Splat-Qualität” ändern.

Wir können auch sehen, wo im Raum jeder Schuss war.

Es stehen auch Instrumente zur Messung von Abstand, Volumen und Neigungswinkel zur Verfügung.

Sie können Ihr 3D-Modell auch teilen. Der Empfänger des Links kann Ihr Modell ansehen und herunterladen, ohne sich registrieren zu müssen. Es gibt auch ein vorgefertigtes HTML-Iframe, mit dem Sie dieses Modell direkt auf Ihrer Website platzieren können.

Schnelle Tipps zum Fotografieren

  • Wenn Sie ein kleines Motiv fotografieren, z. B. ein Denkmal, sollten Sie darauf abzielen, eine vollständige Sphäre um das Motiv herum zu erhalten. Das geht sogar ohne automatischen Flug – wenn deine Drohne über intelligente Flugmodi oder ähnliches verfügt, kannst du das manuell in nur 15-20 Minuten erledigen.

  • Die Beleuchtung ist für die Photogammetrie sehr wichtig. Gute Ergebnisse können bei klarem und sonnigem Wetter erzielt werden.

  • Um Orthopläne zu erstellen, benötigen Sie zusätzliche Software (DroneDeploy, Litchi).

Ergebnisse

WEBODM ist eine einfach zu bedienende, kostenlose Software zum Erstellen von Orthoplänen und 3D-Modellen, die mit kostenpflichtigen Lösungen durchaus konkurrenzfähig sein kann. Jeder kann sich mit Photogammetrie vertraut machen, einen Computer und ein UAV haben.

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