游戏应用|空地模型实景融合，还原《黑神话：悟空》游戏场景

古色斑驳，巍峨险峻，是历史的低语，诉说着千百年的沧桑与辉煌；飞檐翘角，雕梁画栋，凝聚着时代的文明与智慧。在数字化浪潮下，我们利用实景三维技术，翻开了中华古建筑这本伟大的史诗。

PART01
三维重建数字化
实景融合开创作业新思路
本次项目应国内某游戏公司邀请，由乘风创新团队主导开展。
在这里插入图片描述

传统的游戏场景制作受限于建模技术，往往还原效果不佳，缺少立体与真实感；同时需耗费大量的时间与人力成本。
将更具性价比的实景三维方案运用于游戏开发，可以为游戏世界构建出更全面精细的场景模型，为用户带来更身临其境的沉浸体验。

项目组通过空地一体异源实景三维模型融合方案对《黑神话：悟空》中出现的悬空寺、应县木塔、云岗石窟等场景进行数字化三维重建，打开真实世界的数字孪生大门。
在这里插入图片描述

空地一体异源实景三维模型的融合，其基本原理是通过预处理获取的数据，利用统一的空间定位参考进行配对和配准，确保不同数据源的模型在相同坐标系下进行无缝融合集成，最终实现数据成果的一致性和整体性，为游戏场景的开发制作最大程度地保留艺术化创作空间。

设备方案项目组采用大疆经纬M350 RTK飞行平台挂载赛尔PSDK 102S V3倾斜摄影相机，以及SHARE SLAM S10实景三维激光扫描仪。
在这里插入图片描述

PART02
凌空飞渡远眺山河
贴近摄影复刻空中奇迹

悬空寺，自北魏起便以悬崖为基，云雾为裳。主体建筑总长约32米，楼阁殿宇40间，三面环廊合抱，六座殿阁交叉，中间栈道飞架，错落有致，呈“一院两楼”格局分布。

在这里插入图片描述

险峻独特的地理环境，层叠错落的建筑布局，项目工作险象环生。得益于赛尔PSDK 102S V3加持，“变高往复”手法险中取胜。
寺庙嵌于双面悬崖峭壁中，信号严重遮挡，加之峡谷地形，作业期间伴随风切变现象影响，在安全与效率之间不作取舍，项目组采用人工手飞的方式开展贴近摄影任务。
在这里插入图片描述

作业人员通过调整相机正视悬空寺将山体中的寺庙恰好覆盖，以5米为递增高度，利用横移加变高往复的拍摄方式，再根据光照条件调节相机的作业参数，最终耗时40分钟，完美采集影像数据。

因为寺庙的结构复杂，纹理细节繁多，无人机无法完成的场景，项目组人员选择登阁寺庙采用SHARE SLAM S10手持式扫描仪进行点云数据采集。
在这里插入图片描述

SHARE SLAM S10扫描仪，雷达的点云数据可以跟相机的影像数据做到实时结合，快速地获取到悬空寺室内空间的完整结构跟细节。
同时S10的点云成果细节丰富，色彩更生动，每处细节也可真正做到精准还原。
在这里插入图片描述

相较过去传统的古建筑测量方式，手持式三维激光扫描这种完全非接触式测量在安全性、效率等方面具有绝对的优势，且出来的成果能够满足项目精度要求。

在内业环节，项目组将赛尔PSDK 102S V3倾斜摄影相机采集的影像数据与SHARE SLAM S10实景三维激光扫描仪采集的点云数据进行了系列的融合集成操作。
在这里插入图片描述

最终输出的悬空寺实景融合模型，大到周边坡岩，小到木栏裂痕，都能清晰重现。同时因为倾斜摄影模型包含了外立面以及顶部信息，很多传统考察看不到的飞檐、屋瓦结构，在融合模型中也都清晰可见。
在这里插入图片描述

PART03
天宫高耸峻极神工
数字孪生天下第一塔

佛宫寺释迦塔（应县木塔），全塔纯木结构，整体“眀五暗四实为九”，外显五层六重檐，斗拱应用54种，远观一柱擎天，近看百尺莲开，享有“天下第一塔”之美誉。

项目组临立木塔之下，穿堂而过的，是来自千百年前的风。

要精准还原木塔的每一处细节，将千百年的智慧与工艺转化成可应用的高质量数字资产，赛尔PSDK 102S V3&SHARE SLAM S10出奇制胜。
项目组在正式作业前，进行了报备跟环境勘探，同时布设了连接点以提高后期内业模型拼接融合的效果。

木塔的周边麻燕环飞，为了避免跟这群“木塔守卫”发生碰撞，项目组采用了低速手飞的方式进行作业：将相机的俯仰角调整到0°正视木塔进行贴近环绕飞行，最大程度地捕获木塔细节。
在这里插入图片描述

在贴近摄影结束后，项目组通过S10来进行地面围廊及室内空间的扫描。
塔内雕刻精美，彩绘生动，赛尔S10的广角相机与赋色算法的优异性能得以彰显；同时因为S10的移动物体消除算法，能有效避免人流对扫描作业造成的干扰，扫描出来的点云成果细节饱满，纹理丰富且干净。
在这里插入图片描述

后续在内业数据处理时，项目组只需将PSDK 102S V3捕获的天空端数据模型与SHARE SLAM S10扫描的地面端点云模型通过连接点进行配对配准，并进行系列二次优化操作，就能够达到空地模型完美融合的目的。

PART04
雕饰奇伟庄严法相
实景还原中华石刻史诗

云岗石窟，一部凝结了中华民族智慧与艺术的石刻史诗。窟外山体延绵，窟内鬼刻神劖，主要洞窟45个，雕刻面积18000多平方米，其中大小造像59000多尊，最高造像达17米。

石窟外部的贴近摄影使用赛尔V3就能够轻松应对，最大的挑战还是来自石窟内的点云数据的扫描。
因为都是高浮雕造像，细节繁多，且石窟内光线微弱，要高度还原造像的形态、色彩、纹理等信息，还需要精准获取对应的空间位置，这对设备及作业人员的要求极高。

项目组在作业前先规划出了多条有交叉且带同向重叠的路线便于扫描闭环，减少累计误差，提高数据定位精度。
对于室内空间及造像的细节信息获取，得益于赛尔S10搭载的两个自研广角相机，单镜头1200万像素，可实现超高色彩还原度，同时内置的SLAM与赋色算法可实现高度还原石窟造像的细节纹理。
在这里插入图片描述
石窟外部街道绵长，无法进行闭环扫描；赛尔S10的一体式RTK，可以稳定提供带地理坐标且优于5厘米的点云数据。而且S10预留的1/4接口设计，可以延长作业触达距离，即使是窟顶绕莲飞升的平棋藻井，也能轻松扫描。
在这里插入图片描述

PART05
空地数据实景融合
推动传承创新中华文化遗产
最终项目组将三大景区的倾斜摄影模型跟点云模型，通过空间配准、模型衔接、接边匀色处理等操作完成融合集成。
在这里插入图片描述

赛尔PSDK 102S V3倾斜摄影相机 & SHARE SLAM S10实景三维激光扫描仪的设备组合，可以最大程度地捕获、留存古建筑丰富的细节之美，为后续游戏场景的应用制作奠定精细化基础。