国防科大研发"实景三维重建系统" 能把远方工地"搬"到眼前

[来源:长沙晚报]

智能鹰眼,把远方工地“搬”到眼前

国防科大研发“实景三维重建系统”,助力规划师、工程师、指挥员根据远方实景和实测数据运筹帷幄

←国防科大系统工程学院计算摄像实验室内,科研人员正在展示智能鹰眼项目。长沙晚报记者 小刘军 摄

←国防科大系统工程学院计算摄像实验室内,科研人员正在展示智能鹰眼项目。长沙晚报记者 小刘军 摄

长沙晚报记者 王斌 实习生 申潇轶

“运筹帷幄,决胜千里之外。”这是古代对统帅的赞美之辞。国防科技大学研发的“实景三维重建系统”,能把远方工地、战地、场地的实景“搬”到眼前,让决策人员“身临其境”地感受现场情况,获取具体数据,由此进行科学决策。

日前,记者走进国防科大系统工程学院计算摄像实验室,戴上头盔,手拿控制器,体验号称“智能鹰眼”的“实景三维重建系统”,感觉自己就像一只翱翔的雄鹰,既可以俯瞰方圆几公里之内的真实地形地貌、建筑物、道路情况,也可“自由漫游”,细细查看各地人员分布、车辆型号,精确度可达厘米级。

无人机飞一趟,记录数平方公里范围内的实景

阳光灿烂,白云朵朵。记者在系统中“飞”在国防科大校园上空,只见教学楼上的窗户折射出漂亮的光芒,不远处的田径场上有人正在跑步,大展示牌上播着学校的最新消息。控制器一摇,记者“空中漫步”到了国防科大北门,哨兵正在检查入校车辆证件,牌照号码清晰可见。控制器再一摇,记者“升”上高空,可以看到并漫游到更远处。

项目创始人张茂军教授告诉记者,无人机飞一趟,可以巨细无遗地记录数平方公里范围内的实景。打个比方,你家住在梅溪湖国际新城某小区某栋25楼,早上坐在自家阳台上喝茶,几千米外有无人机飞过。你下午再来计算摄像实验室进入系统,就可以纵览整个梅溪湖片区,甚至可以看到在阳台上喝茶的自己。当然,小区的花园大小、建筑物形状、地面车位数量等数据都已被系统运算并整理好了。

令人称奇的是,这套系统实现了“真三维、可测量、全方位、可漫步”,可从天空、地面任意角度观测,实景立体呈现,且从系统模型、建模软件到硬件,都是自主研发的。大家知道谷歌街景是由专用街景车(相机安放在车上)在地面上拍摄实景。而“智能鹰眼”系统由无人机拍摄,搭载全国首台全画幅摄影测量相机,加上独创的建模软件,实景更三维、更宏观、更立体、更加全方位,观测者可以“漫步”到山岭另一边、建筑物侧后方、隐蔽处进行观察,系统还能自动产生测绘数据。

7个月攻克了三大难关

“这是一个梦想,张茂军和团队花了24年时间才实现;这也是一道军令,我们7个月攻坚克难,完成了任务。”国防科大系统工程学院计算摄像实验室主任刘煜说。早在1994年,张茂军带领团队便开始进行全景侦查技术研究。后来,团队研发出360度全景视频监控系统,在天安门广场、APEC峰会会场等重要场所发挥了作用。今年5月,“实景三维重建系统”项目正式启动。

“我们现在的成果,离不开多年的积累。”刘煜说,“我们之前做的,更多的是一种视觉效果,实际上更需要的是具有测量意义的数据。打个比方,我们之前是把两栋楼拍下来,放在屏幕上让大家去看。现在,我们不仅拍下了两栋楼,还做出它的三维成像,测量出这两栋楼的高度、楼间距等数据。”

项目负责人徐玮告诉记者,项目攻克了三道难关:一是研发了全国首台全画幅摄影测量相机,二是开发了三维实景模型软件工具,三是在应用上构建了可漫游的实景环境。

“啃”出全国首台全画幅摄影测量相机

刘煜说:“千辛万苦一个字:值。其实我一开始也有点怵,任务既然下来了,军人嘛,就要有打硬仗的气概。8月,项目碰到了大的瓶颈。我们通过各种途径在上下游找技术支撑,啃骨头一样一点点地把各个技术细节啃下来了,每一个算法都步步论证,一点点地调整修改。目前,项目已完成原型系统开发,下一步将在应用中反复改进,达到既能为军服务又能促进国民经济发展的目的。”

张茂军表示:“之前国内不能生产全画幅摄影测量相机,没有相关的建模软件,有很多不确定因素。所以,我们走的是自主研发的路子,整个系统和和产业链都自主可控。引人关注的是,全国首台全画幅摄影测量相机的研制成功。团队短时间内先后攻克了全画幅图像传感器高速采集、多传感器高速同步、卷帘快门效应矫正技术等多项关键技术。”

对话

记者:项目应用前景如何?

刘煜:“实景三维重建系统”精确度可至厘米级,有制作简单、成本低廉、模型生成全自动且精确、漫游自由度高等优点。俗话说“站得高,看得远”,系统已经达到了“飞得高,看得远、准、真”的地步。规划师、工程师或指挥官坐在办公室,可以3D任意漫游现场,比如桥梁隧道要怎么建、城市如何规划、大型活动现场情况如何、敌人兵力如何部署,都可以通过系统掌握真实情况和数据。系统还能运用于游戏开发、太空开发领域等。

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