Agisoft Metashape 教程：从入门到精通

软件简介与核心概念

在开始之前，我们需要了解几个核心概念,这能帮助你更好地理解整个流程。

1. 什么是摄影测量？ 就是通过拍摄大量物体的照片，利用计算机视觉算法，从二维图像中恢复出三维几何信息的技术，它就像给物体做无数个“CT扫描”,最终拼凑出完整的三维模型。

2. Agisoft Metashape 是什么？ Agisoft Metashape 是一款专业的摄影测量软件，它能将普通相机拍摄的照片转换成高精度的三维模型、正射影像、点云和数字高程模型，它广泛应用于文物数字化、地理测绘、建筑建模、影视特效、游戏资产制作等领域。

3. 工作流程核心步骤：

   • 对齐照片: 软件自动分析所有照片，找出照片之间的共同点（特征点），并计算出每张照片在空间中的精确位置和姿态,这是整个流程的基础。
   • 构建密集点云: 在对齐的基础上，生成数百万甚至数十亿个带有真实色彩的三维点,构成物体的精细表面。
   • 构建网格: 将这些密集的点连接起来，形成一个由无数个小三角面组成的、完整的3D模型表面。
   • 生成纹理: 将原始照片的颜色信息“贴”到模型表面,形成逼真的彩色模型。
   • 后期处理: 对模型进行优化、修复、简化等操作,以满足不同需求。

详细操作教程：以一个小物件为例

我们将以扫描一个小雕像为例,走完整个工作流程。

第一步：前期准备与照片拍摄

硬件准备：

• 相机： 任何数码相机（单反、微单、甚至手机）都可以，但高像素和大光圈镜头效果更好。
• 三脚架： 强烈推荐！ 使用三脚架可以保证相机位置稳定,提高照片对齐的成功率和精度。

拍摄技巧（至关重要！）：

• 环绕拍摄： 围绕物体进行水平拍摄，确保每个角度都有覆盖，通常建议拍摄3-5圈,每圈张数根据物体复杂度决定。
• 上下拍摄： 从上到下，再从下到上,覆盖物体的顶部和底部。
• 重叠率：
  • 水平重叠： 相邻照片之间至少有 60%-80% 的重叠区域。
  • 垂直重叠： 上下排照片之间至少有 70%-80% 的重叠区域。
• 光线： 尽量在均匀、柔和的光线下拍摄，避免强烈的阴影和高光，阴天是最佳选择，如果室内,使用柔光箱。
• 焦距： 使用中长焦（如50mm或85mm）可以减少透视畸变，效果更好，如果使用广角，要离物体远一些,否则边缘会严重变形。
• 对焦： 手动对焦到物体，然后锁定对焦环，防止相机自动对焦时跑焦,确保整个物体都在景深范围内。
• 格式： 使用RAW格式拍摄,保留最多的图像细节。

拍摄示例： 将雕像放在三脚架中间，调整好高度和焦距，旋转三脚架云台，每旋转30度拍一张，拍完一圈后，调整三脚架高度，再拍一圈，重复3-5圈，将相机放低到地面，向上拍摄,再举高到顶部向下拍摄。

第二步：导入与对齐照片

新建项目： 打开 Agisoft Metashape，点击 文件 -> 新建。

导入照片： 将你拍摄的所有照片拖拽到软件窗口中，或者点击 工具 -> 添加照片 选择文件夹。

对齐照片：

• 在左侧的 Chunk (区块) 选项卡中,选中所有照片。
• 点击菜单栏的 对齐照片。
• 在弹出的对话框中，设置 精度，对于初学者，选择 高 即可。
• 点击 确定,软件开始计算。

检查对齐结果：

• 对齐成功： 软件会弹出一个提示，告诉你生成了多少个相机和连接点，你可以在3D视图中看到相机的位置（白色小图标）。
• 对齐失败： 如果没有提示，或者相机位置很乱，说明对齐失败，可能的原因：
  • 照片重叠率不够。
  • 照片模糊或反光严重。
  • 物体表面缺乏纹理（纯色或反光）。
  • 相机移动太快,没有稳定。
  • 解决方法： 重新拍摄，或尝试在 对齐照片 对话框中将 精度 设置为 中等 或 低，先尝试对齐成功,再手动优化。

第三步：构建密集点云

照片对齐成功后,我们就可以生成精细的3D点云了。

• 选中 Chunk。
• 点击菜单栏的 构建密集点云。
• 在弹出的对话框中，选择 质量。
  • 高/超高质量：生成非常密集的点云，精度高，但耗时很长,占用大量内存。
  • 中等质量：在速度和质量之间取得平衡,适合大多数情况。
  • 低质量：速度快，点云稀疏,适合快速预览。
• 点击 确定，开始计算，计算完成后，你就可以在3D视图中看到一个彩色的、密集的点云模型了。

第四步：构建三维网格

点云只是离散的点,我们需要把它变成一个连续的表面。

• 选中 Chunk。
• 点击菜单栏的 构建网格。
• 在弹出的对话框中，选择 类型。
  • 表面类型：推荐使用 高精度 或 中等地形。高精度 会生成更平滑的表面，但可能产生一些“悬浮”的三角面。中等地形 是一个很好的折中。
  • 源数据：选择 密集点云。
• 点击 确定，稍等片刻,一个由三角面构成的模型就生成了。

第五步：生成纹理

现在模型是“灰白色”的,我们需要给它贴上颜色。

• 选中 Chunk。
• 点击菜单栏的 生成纹理。
• 在弹出的对话框中，进行设置：
  • 纹理类型：选择 通用。
  • 映射模式：选择 通用。
  • 分辨率：选择一个合适的值，8192 或 16384，分辨率越高，纹理越清晰,但文件也越大。
  • Blending mode (混合模式)：选择 MIP 贴图,可以有效减少纹理接缝处的颜色差异。
• 点击 确定，软件会开始渲染纹理，完成后,你的模型就有了逼真的颜色。

第六步：导出模型

模型完成后,我们通常需要将其导出到其他软件中使用。

• 点击菜单栏的 文件 -> 导出模型。
• 选择你需要的格式：
  • OBJ：最通用的3D模型格式，包含几何体和纹理,推荐使用。
  • FBX：常用于游戏和动画软件,包含动画信息。
  • PLY：点云格式。
  • 3DS：较老的3D软件格式。
• 在导出选项中，确保勾选了 生成纹理,并设置好纹理分辨率。
• 点击 确定，选择保存位置,完成导出。

高级技巧与常见问题

标记与校准

如果你需要获得精确的尺寸（例如用于测绘），或者你的照片不是用三脚架拍摄的（手持）,就需要使用标记。

• 方法： 在被扫描物体上放置几个已知尺寸的标靶球，或者在场景中放置一个已知尺寸的标定板（如棋盘格）。
• 操作：
  1. 在照片中手动标记这些标靶或标定板的点。
  2. 在 Chunk 选项卡中，右键点击 标定,输入标靶之间的实际距离。
  3. 在 对齐照片 对话框中，勾选 使用参考标记,然后运行。
  4. 这样，软件就会根据这些已知尺寸来缩放整个模型,使其具有真实的世界坐标和尺寸。

**2. 处理大型场景（如地形、建筑