攝影測(cè)量軟件評(píng)測(cè)
概要
過(guò)去，讓很多人對(duì)攝影測(cè)量望而卻步的因素，如今已經(jīng)得到改善，特別是價(jià)格和現(xiàn)有技術(shù)。這也為大規(guī)模應(yīng)用鋪平了道路，刺激行業(yè)開(kāi)發(fā)性能更強(qiáng)、更為友好的軟件。本文將介紹現(xiàn)有的相關(guān)軟件，覆蓋兼容性、價(jià)格、利弊以及一些重要細(xì)節(jié)，幫您快速了解產(chǎn)品特性，找到符合需求的解決方案。
涉及軟件
3DF Zephyr,
Meshroom, VisualSFM, RealityCapture, Agisoft Metashape, Artec Studio
平臺(tái)
Windows, macOS,
Linux, Debian, Ubuntu
價(jià)格范圍
免費(fèi) – $4,000
何為攝影測(cè)量？
公差基準(zhǔn)設(shè)定為1/500毫米時(shí)，您可能希望達(dá)到計(jì)量級(jí)設(shè)備的水準(zhǔn)。
對(duì)于語(yǔ)言純粹主義者而言，攝影測(cè)量的英文單詞photogrammetry從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，是指根據(jù)照片進(jìn)行可靠測(cè)量的過(guò)程。英文中的photo指光，gramma指書(shū)寫(xiě)，metron指測(cè)量。它的用途更加科學(xué)，或者說(shuō)更為工業(yè)化。質(zhì)檢、變形分析及其他高精度的測(cè)量案例中都能看到它的身影。
對(duì)于許多從事視覺(jué)藝術(shù)和遺產(chǎn)保護(hù)的人來(lái)說(shuō)，這個(gè)詞的定義很簡(jiǎn)單：將圖片轉(zhuǎn)換成3D模型。歷史學(xué)家用它來(lái)完成考古標(biāo)本的全彩數(shù)字模型，CGI藝術(shù)家用它為動(dòng)畫(huà)或游戲開(kāi)發(fā)快速構(gòu)建資產(chǎn)，包括一些業(yè)余愛(ài)好者，會(huì)3D打印模型，在共進(jìn)晚餐的客人面前，炫耀一番。
而我們認(rèn)為這是將2D圖片重構(gòu)為3D數(shù)據(jù)的一項(xiàng)技術(shù)。這一定義同時(shí)覆蓋了用于計(jì)量和CGI的攝影測(cè)量技術(shù)。
奧巴馬正坐在由50個(gè)LED燈和14個(gè)攝像頭組成的定制攝影測(cè)量裝置前。只需短短幾秒，就能從多個(gè)角度拍攝總統(tǒng)臉部，那么，我們也就能采集高品質(zhì)紋理數(shù)據(jù)，并后期與兩臺(tái)Artec Eva掃描儀采集的三維掃描合并，完成了首個(gè)國(guó)家元首的全彩3D雕像。圖片來(lái)源：美國(guó)白宮。
為何需要攝影測(cè)量？
阻礙專業(yè)人士使用攝影測(cè)量的技術(shù)和成本限制正在逐步消失。今天，一臺(tái)可以拍攝4K圖片的智能手機(jī)根本不足為奇。低成本3D打印機(jī)價(jià)格低至幾百美元，新一代愛(ài)好者完全可以自學(xué)攝影測(cè)量，從頭到尾自行在家制作3D模型，無(wú)需過(guò)多花費(fèi)。
對(duì)于計(jì)量領(lǐng)域，用戶傾向于使用攝影測(cè)量法，因其精度出色，盡管比激光跟蹤儀更便宜，但效果卻不相上下。
目前，市面上有免費(fèi)和付費(fèi)軟件，能幫您輕松完成圖片至3D模型的轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)在我們先介紹免費(fèi)軟件。
免費(fèi)攝影測(cè)量軟件
3DF Zephyr
優(yōu)勢(shì)
·
用戶友好
·
大量支持與培訓(xùn)材料
·
支持CAD繪圖、多線提取、生成截面、路徑和輪廓
·
使用激光雷達(dá)、TI、相機(jī)、視頻等其他設(shè)備數(shù)據(jù)
缺點(diǎn)
·
僅支持Windows
·
免費(fèi)版功能嚴(yán)重受限
輸出文件格式
ply, obj, fbx,
pdf 3D, u3d, dae, pts, ptx, xyz, txt, las, e57
操作系統(tǒng)
Windows
11/10/8.1/8 x64
3DF Zephyr有三個(gè)版本。完整版為頂配版，您可按月訂閱，也能一次性購(gòu)買永久許可。3DF Zephyr Lite版屬于中檔級(jí)別，其次為3DF Zephyr免費(fèi)版。免費(fèi)版支持構(gòu)建3D模型，但可用的相片數(shù)不能超過(guò)50。僅可使用NVIDIA GPU來(lái)優(yōu)化處理過(guò)程，導(dǎo)出選項(xiàng)也只支持JPEG格式紋理網(wǎng)格，以及導(dǎo)出至YouTube。3DF Zephyr免費(fèi)版的編輯工具也十分有限。盡管這些限制看起來(lái)讓人放不開(kāi)手腳，但如果只想進(jìn)行測(cè)試，感受一下軟件，完全綽綽有余。您可稍后升級(jí)至沒(méi)有限制的高級(jí)版本，享受點(diǎn)云、紋理網(wǎng)格、位置和距離等更多導(dǎo)出選項(xiàng)。此外，還能享受激光掃描儀文件格式支持、生成正射影像、以及測(cè)繪、地理信息系統(tǒng)和CAD工具。
下載鏈接：https://www.3dflow.net/3df-zephyr-free
Meshroom
優(yōu)勢(shì)
·
開(kāi)源
·
完全免費(fèi)
·
操作簡(jiǎn)便
·
活躍的開(kāi)源社區(qū)提供支持
缺點(diǎn)
·
和付費(fèi)軟件相比，功能有限
·
無(wú)macOS版本
輸出文件格式
abc, obj
操作系統(tǒng)
·
Windows
·
Linux
這款開(kāi)源解決方案建立在AliceVision框架之上，這是一個(gè)具有三維重建和攝像機(jī)跟蹤功能的計(jì)算機(jī)視覺(jué)算法框架。該軟件內(nèi)含簡(jiǎn)單易用的拖拽編輯器，您可調(diào)整工作流程或業(yè)務(wù)進(jìn)程，也可使用默認(rèn)的一鍵式工作流程。因此，操作靈活的Meshroom既適合初學(xué)者，又能滿足高級(jí)用戶的需求。
Meshroom能支持1000多張圖片，兼容其他3D建模軟件，例如Houdini、Blender、Maya和ZBrush。您可在其他3D建模軟件中編輯網(wǎng)格后，通過(guò)Meshroom為其增加紋理。庫(kù)中的額外算法可進(jìn)行3D重建、目標(biāo)識(shí)別等，也能為用戶所用。
VisualSFM
優(yōu)勢(shì)
·
3D生成工作流程相當(dāng)簡(jiǎn)單
·
完全免費(fèi)，無(wú)功能受限
·
文檔資料豐富
缺點(diǎn)
·
用戶界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單
·
需掌握一定命令行知識(shí)，才能更好控制
·
需其他軟件創(chuàng)建網(wǎng)格或清理點(diǎn)云
輸出文件格式
ply
操作系統(tǒng)
·
Windows
·
macOS
·
Linux
軟件名中的SFM是Structure from
Motion的首字母縮寫(xiě)。這是一項(xiàng)通過(guò)圍繞物體運(yùn)動(dòng)從而估計(jì)幾何信息的技術(shù)。當(dāng)觀察者改變位置，近距離物體似乎比遠(yuǎn)距離物體位移改變更大。若計(jì)算這些相對(duì)差異，就能發(fā)現(xiàn)目標(biāo)物體的三維結(jié)構(gòu)。人類也使用這項(xiàng)技術(shù)。VisualSFM為這些計(jì)算提供了圖形化的用戶界面。這是谷歌軟件工程師Changchang Wu編寫(xiě)的解決方案，無(wú)其他額外功能，用戶能根據(jù)2D圖像生成3D模型。
整個(gè)流程共分四步，您可選擇命令行而非圖形用戶界面來(lái)運(yùn)行。用戶將圖片導(dǎo)入VisualSFM、運(yùn)行特征檢測(cè)和圖像匹配，隨后稀疏重建，進(jìn)行稠密重建。VisualSFM提供個(gè)人、非營(yíng)利、學(xué)術(shù)用途免費(fèi)使用。
下載鏈接：http://ccwu.me/vsfm/index.html
付費(fèi)攝影測(cè)量軟件
RealityCapture
優(yōu)勢(shì)
·
用戶界面設(shè)計(jì)精良
·
功能齊全
·
全方位教程與支持
缺點(diǎn)
·
僅兼容Windows
輸出文件格式
jpg, png, XYZ,
XYZRGB, tiff, bmp, dib, rle, jpeg, jpe, jfif, exif, exr, tif, wdp, jxr, dds,
KML, KMZ, obj, ply, partlist, fbx, dxf, dae, bvh, htr, trc, asf, amc, c3d, aoa,
mcd, wmv, mp4
操作系統(tǒng)
Windows
價(jià)格
·
按輸入付費(fèi)：3500個(gè)點(diǎn)數(shù)$10；8000個(gè)點(diǎn)數(shù)$20
·
永久許可：$3750
RealityCapture是一款功能齊全的攝影測(cè)量解決方案，支持創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景、紋理3D網(wǎng)格、正投影、地理參考地圖等功能。該軟件用戶界面設(shè)計(jì)精良，功能豐富，既可讓軟件自動(dòng)完成簡(jiǎn)單任務(wù)，也可手動(dòng)控制更復(fù)雜的項(xiàng)目。
該軟件還配備合并圖像與激光掃描、創(chuàng)建三角水密網(wǎng)格、著色與紋理工具，以及正射投影、繪圖、距離/面積/體積測(cè)量功能。
下載鏈接：https://www.capturingreality.com/realitycapture
Agisoft
Metashape
優(yōu)勢(shì)
·
云和網(wǎng)絡(luò)處理能力
·
全面知識(shí)庫(kù)
·
功能豐富
缺點(diǎn)
·
專業(yè)版$3499，價(jià)位較高
·
標(biāo)準(zhǔn)版價(jià)格合理（$179），但功能十分有限，無(wú)中位價(jià)產(chǎn)品
輸出文件格式
·
紋理格式：JPG, TIFF, PNG,
BMP, OpenEXR, JPEG 2000
·
相機(jī)標(biāo)定格式：xml, ini, cal,
dat
·
網(wǎng)格與點(diǎn)云：obj, ply, pts,
las, laz, e57, u3d, dxf, oc3, cl3, 3ds, dae, abc, stl, fbx, wrl, glb, x3d,
osgb, kmz
操作系統(tǒng)
·
Windows
·
macOS
·
Debian/Ubuntu
價(jià)格
·
專業(yè)版：$3499
·
標(biāo)準(zhǔn)版：$179
Agisoft
Metashape是一款功能齊全的攝影測(cè)量解決方案，支持空中、近距、衛(wèi)星等各類圖像。該軟件共有兩個(gè)版本，頂配專業(yè)版和標(biāo)準(zhǔn)版。專業(yè)版提供密集點(diǎn)云編輯，有數(shù)字表面和數(shù)字地形模型（DSM/DTM）、正交馬賽克生成工具、激光掃描支持、距離/面積/體積測(cè)量等多項(xiàng)功能。此外，軟件還支持質(zhì)檢場(chǎng)景下的云處理、網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中注釋和測(cè)量處理結(jié)果、分散式團(tuán)隊(duì)協(xié)作。此外，還支持Python腳本和Java綁定，可用于定制自動(dòng)化和處理流程，也可定制其他具體工作流程。
標(biāo)準(zhǔn)版功能受限，提供了一些功能，包括攝影測(cè)量三角測(cè)量、密集點(diǎn)云生成與編輯、3D模型生成與紋理等。但沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)處理功能，也沒(méi)有Python模塊、Java庫(kù)和各類測(cè)量與分析工具。
下載鏈接：https://www.agisoft.com/downloads/installer/
Artec Studio
優(yōu)勢(shì)
·
簡(jiǎn)單易用
·
掃描至CAD功能
·
精度高達(dá)2微米
·
網(wǎng)格對(duì)齊至CAD簡(jiǎn)單快捷
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原生CGI與計(jì)量攝影測(cè)量功能
·
定期升級(jí)
·
海量文檔與支持材料
缺點(diǎn)
·
僅支持埃太科三維掃描儀
·
Apple計(jì)算機(jī)需使用Boot Camp
輸出文件格式
·
網(wǎng)格：OBJ, PLY, WRL,
STL, AOP, ASC, Disney PTEX, E57, XYZRGB
·
點(diǎn)云（僅限Artec Ray）：PTX, BTX, XYZ
·
參照標(biāo)記點(diǎn)：OBS
·
測(cè)量值：CSV, DXF, XML
·
CAD：STEP, IGES, X_T
操作系統(tǒng)
·
Windows
·
macOS下使用Boot Camp
價(jià)格
·
30天免費(fèi)試用
·
年度訂閱： $1200
·
終身許可，免費(fèi)升級(jí)： $2900
Artec Studio主要為三維掃描相關(guān)的工作流程提供環(huán)境和框架，同時(shí)也為攝影測(cè)量需求提供了強(qiáng)大功能。
對(duì)于和測(cè)量相關(guān)的案例，Artec Studio配有Artec計(jì)量套件插件，兩者可配合使用。Artec計(jì)量套件是市面上精準(zhǔn)的攝影測(cè)量解決方案之一，可替代激光追蹤器。您可導(dǎo)入圖像，并據(jù)此生成點(diǎn)云，用于測(cè)量相關(guān)的應(yīng)用，或在三維掃描大型物體和場(chǎng)景時(shí)，提供參照數(shù)據(jù)。
Artec Studio還配備相片紋理功能。用戶可以將相機(jī)中的圖像包裹在高分辨率、幾何精確的掃描數(shù)據(jù)上，并生成逼真的全彩3D模型。該軟件可以處理多達(dá)5億個(gè)多邊形，這意味著處理高分辨率大型物體也不是難題。
結(jié)論
可選擇的攝影測(cè)量解決方案范圍廣泛，且新產(chǎn)品不斷出現(xiàn)。本文我們列出的解決方案非常適合您開(kāi)始摸索，找到合適的產(chǎn)品。就功能而言，本文介紹的軟件能一定程度上反應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)主流產(chǎn)品的功能。您的選擇，必然是出于需求、專業(yè)水平、可用資源和個(gè)人偏好的綜合考量。
語(yǔ)言選擇
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