三维重建 国防科大研发"实景三维重建系统" 能把远方工地"搬"到眼前

聪明的鹰眼把远处的建筑工地“移到”前面

国防科技大学开发了一个“真实生活三维重建系统”，帮助规划者、工程师和指挥官根据遥远的真实场景和测量数据进行规划

←在国防科技大学系统工程学院计算相机实验室，研究人员正在演示智能鹰眼项目。长沙晚报记者肖照片

长沙晚报记者王斌实习生沈巍

“战略上，赢在千里之外。”这是对古代统帅的褒奖。国防科技大学开发的“实景三维重建系统”可以将遥远的建筑工地、战场、遗址的实景“移动”到我们面前，让决策者“沉浸式”地感受现场情况，获得具体数据，从而做出科学决策。

日前，记者走进国防科大系统工程学院计算相机实验室，戴上头盔，手持控制器，体验了名为“智能鹰眼”的“实景三维重建系统”。他感觉自己就像一只翱翔的雄鹰，既能俯瞰方圆几公里范围内的真实地形、建筑、道路，又能“自由遨游”，仔细查看各地的人员分布和车辆型号，精确度达到厘米级。

无人机飞行并记录下几平方公里内的真实场景

阳光灿烂，白云朵朵。记者在国防科大校园内的系统里“飞”着空，只看到教学楼的窗户反射出的美丽光线，不远处有人在田径赛场上奔跑，学校的最新消息在大展板上播放。管制员一抖，记者就“溜达进来空”到国防科大北门，哨兵正在查看进校车辆的证件，车牌号清晰可见。当控制器再次晃动时，记者“升”到顶部空，可以看到并漫游到更远的地方。

该项目的创始人张茂军教授告诉记者，无人机的一次飞行可以记录几平方公里内的真实场景。比如你家住在梅溪湖国际新城一栋楼的25楼，早上坐在你家阳台喝茶，几千米外就有无人机飞过。下午回到电脑摄像实验室进入系统，可以看到整个梅溪湖区域，甚至可以看到自己在阳台上喝茶。当然，花园大小、建筑形状和地面停车位数量的数据已经由系统计算和整理出来了。

令人惊讶的是，该系统实现了“真正的3D、可测量、全方位、可行走”，可以从天空空和地面的任何角度进行观察，三维呈现真实场景，系统模型、建模软件和硬件均自主开发。众所周知，谷歌街景是一款专门拍摄地面实景的街景车。“智能鹰眼”系统由无人机拍摄，搭载国内首款全画幅摄影测量相机，加上独创的建模软件，真实场景更加立体、宏观、立体、全方位，观察者可以“行走”到山的另一边、建筑物的侧面和后方、隐蔽的地方进行观察，系统可以自动生成测绘数据。

七个月克服了三大困难

“这是一个梦想，张茂君和团队用了24年才实现；这也是军令。我们在七个月内克服了困难，完成了任务。”国防科技大学系统工程学院计算相机实验室主任刘玉说。早在1994年，张茂军带领的团队就开始研究全景调查技术。后来团队开发了360度全动态视频监控系统，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，“真实场景三维重建系统”项目正式启动。

"我们目前的成就离不开多年的积累。"刘玉说，“我们以前做的更多的是视觉效果。其实我们更需要的是有测量意义的数据。例如，我们过去常常拍摄两栋建筑，并把它们放在屏幕上，让每个人都能看到。现在，我们不仅拍摄了两栋建筑，还对其进行了三维成像，测量了这两栋建筑的高度和建筑间距。”

该项目负责人徐伟告诉记者，该项目克服了三个困难:一是研制出中国第一台全画幅摄影测量相机；二是开发了三维现实生活模型软件工具；第三，漫游现实生活环境已经在应用程序中建立。

“啃”中国第一台全画幅摄影测量相机

刘玉说:“一个字:值得。其实一开始有点害怕。既然任务下来了，军人就要有拼搏的精神。8月，项目遇到大瓶颈。我们通过各种渠道寻找上下游的技术支持，一点一点的啃下每一个技术细节，一步一步的演示每一个算法，一点一点的调整修改。目前，该项目已完成原型系统的开发，下一步将在应用上进行反复改进，以实现为军队服务、促进国民经济发展的目标。”

张茂军说:“以前全画幅摄影测量相机在国内无法生产，也没有相关的建模软件，不确定因素很多。所以我们走的是自主研发之路，整个系统和产业链都是自主可控的。引人注目的是中国第一台全画幅摄影测量相机的成功研制。在短时间内，团队攻克了全画幅高速图像传感器采集、多传感器高速同步、卷帘快门效应校正技术等多项关键技术。”

谈话

记者:项目应用前景如何？

刘玉:“真实场景三维重建系统”的精度可以达到厘米级，具有制作简单、成本低廉、自动精确生成模型、漫游自由度高等优点。俗话说“站得高，看得远”，系统已经到了“飞得高，看得远，准，真”的地步。策划者、工程师或指挥官可以在3D中任意漫游场景，比如如何建造桥梁和隧道，如何规划城市，大规模事件的场景如何，敌军如何部署，他们可以通过系统掌握真实情况和数据。该系统还可以用于游戏开发、tai 空开发领域等。