什么是攝影測量?

攝影測量（Photogrammetry）是通過捕捉并拼接圖像信息來創(chuàng)建物理世界的數(shù)字模型的過程。

通過如今的“街景”功能，人們可以在決定去一家餐廳之前先使用現(xiàn)代化地圖工具進(jìn)行“偵察”，通過查看該地區(qū)的地標(biāo)來實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確的導(dǎo)航或模擬路途上的體驗(yàn)。

該技術(shù)就像是拼圖一般，需要先收集碎片，再把它們拼成一個更大的畫面。攝影測量中的“拼圖碎片”就是圖像。捕捉和收集的圖像越多，3D 模型就越真實(shí)、詳細(xì)。

攝影測量的工作原理

攝影測量技術(shù)還被用于建筑、考古等行業(yè)。

通過盡可能多地捕捉一個地區(qū)或環(huán)境的照片，攝影測量團(tuán)隊(duì)可以建立一個地點(diǎn)的數(shù)字模型以供查看和分析。

與使用結(jié)構(gòu)激光測量場景中各位置點(diǎn)的 3D 掃描不同，攝影測量使用實(shí)際圖像來捕捉物體并將其轉(zhuǎn)化成 3D 模型。這意味著攝影測量法的效果取決于數(shù)據(jù)集的質(zhì)量。因此，能夠覆蓋地點(diǎn)、紀(jì)念碑或文物每個部分的正確拍攝方式也十分重要。

攝影測量法的分類

如今，在拼接場景的過程中，人們會從不同角度為同一對象拍攝多張照片，然后使用專用應(yīng)用來處理這些照片，合并和提取其中重疊的數(shù)據(jù)，最終創(chuàng)建出 3D 模型。

圖片來源：3ds-scan.de

攝影測量法分為兩種：航空攝影測量和地面攝影測量。

航空攝影測量將相機(jī)置于空中，從高處拍攝照片。該方法通常用于較大或難以進(jìn)入的區(qū)域。航空攝影測量是林業(yè)和自然資源管理方面使用最廣泛的地理數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建方法之一。

地面攝影測量/近景攝影測量更側(cè)重于對測量對象的聚焦，并且通常依賴于手持相機(jī)或固定在三腳架上的相機(jī)所拍攝的圖像。這種方法能夠快速采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并捕捉到更加細(xì)節(jié)化的圖像。

利用 GPU 加速攝影測量流程

為了獲得最準(zhǔn)確的攝影測量結(jié)果，攝影測量團(tuán)隊(duì)需要使用大量高保真數(shù)據(jù)集。照片越多，準(zhǔn)確性和精度就越高。但團(tuán)隊(duì)可能需要更長時間和更多算力來處理大型數(shù)據(jù)集。

GPU 技術(shù)的最新進(jìn)展幫助解決了這個問題。用戶可以使用 NVIDIA RTX顯卡等先進(jìn)的 GPU 加快處理速度、保持更高保真度的模型，與此同時輸入更大的數(shù)據(jù)集。

例如，建筑團(tuán)隊(duì)經(jīng)常使用攝影測量技術(shù)顯示施工現(xiàn)場的進(jìn)展。一些公司通過拍攝施工現(xiàn)場來創(chuàng)建虛擬漫游，但如果系統(tǒng)性能不足，就會導(dǎo)致視覺體驗(yàn)不流暢，影響與客戶或項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的工作會議。

憑借 RTX 專業(yè) GPU 的大顯存，建筑師、工程師和設(shè)計(jì)師可以輕松管理海量數(shù)據(jù)集，從而更快創(chuàng)建并處理攝影測量模型。

考古學(xué)家 Daria Dabal 使用 NVIDIA RTX 拓展自己的攝影測量技能，創(chuàng)建并渲染出高質(zhì)量的文物和遺址模型。

攝影測量法利用 GPU 的強(qiáng)大性能協(xié)助照片的矢量化，加快成千上萬張圖片的拼接速度。依靠 RTX 專業(yè) GPU 的實(shí)時渲染和 AI 能力，團(tuán)隊(duì)可以加速 3D 工作流、創(chuàng)建逼真的渲染并實(shí)時更新 3D 模型。

攝影測量的過去和未來

攝影測量的概念可追溯到 15 世紀(jì)末，比攝影術(shù)的發(fā)明早了近四個世紀(jì)。攝影測量的基礎(chǔ)是達(dá)·芬奇創(chuàng)立的透視和射影幾何原理。

幾何透視是一種通過創(chuàng)建展示縱深的點(diǎn)，在 2D 平面描繪 3D 物體的方法。在這一基礎(chǔ)上，幾何、陰影、照明等方面共同組成了逼真的渲染圖。

攝影測量的進(jìn)步現(xiàn)在可以將用戶的 3D 可視化臨場感帶到新高度。這項(xiàng)技術(shù)還為其他開創(chuàng)性工具鋪平了道路，例如現(xiàn)實(shí)捕捉技術(shù)，該技術(shù)能夠采集關(guān)于現(xiàn)實(shí)狀況的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為用戶提供可靠、準(zhǔn)確的物理對象和環(huán)境信息。

NVIDIA Research 還在開發(fā)能夠使用少量圖像來快速生成 3D 場景的 AI 技術(shù)。

例如，Instant NeRF 和 Neuralangelo 能夠使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從幾十張靜態(tài)照片或 2D 視頻片段中渲染出完整的 3D 場景。Instant NeRF 可成為一個有力工具，通過線上圖書館、博物館、虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）體驗(yàn)和遺產(chǎn)保護(hù)項(xiàng)目幫助保存和共享文物。許多藝術(shù)家已在使用 Instant NeRF 從不同角度創(chuàng)建美麗的場景。

進(jìn)一步了解攝影測量

隨著攝影測量技術(shù)的進(jìn)步，物體、地點(diǎn)甚至工業(yè)數(shù)字孿生都可以被實(shí)時、立體地呈現(xiàn)，以便共享和保存。攝影測量正在被越來越多的行業(yè)所采用并且變得越來越容易接入。

博物館可以讓參觀者見到無法實(shí)地展示的物品或遺址；顧客可以通過增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）體驗(yàn)，在購買產(chǎn)品前了解產(chǎn)品如何與空間搭配；體育愛好者可以選擇視野最佳的座位。

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