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引言

计算机专业硕士在读，主要研究方向是特定目标大斜视角目标检测与定位。因为要做的是特定目标，公开数据集较少，经过多方考虑还是决定要自建数据集。最终考虑的解决方案还是 Blender + Python API 的方式，项目起名叫RealEarthStudio。
这系列文章主要对开发过程进行记录，方便我个人后续查看，也给相类似方向的同学提供一个思路。

【项目目录】：项目目录链接

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一、Blender软件介绍

Blender 是一款功能强大、完全开源且免费的跨平台 3D 创作套件，由荷兰开发者 Ton Roosendaal 于 1995 年发起，并自 2002 年起在 GNU GPL 协议下开源。它集成了建模、雕刻、动画、模拟、渲染、合成、视频剪辑、游戏开发乃至机器学习数据生成等多种功能于一体，广泛应用于影视特效、游戏开发、建筑可视化、科学可视化、教育研究以及人工智能训练数据合成等领域。

Blender 的核心优势在于其活跃的社区生态、高度可定制性以及对现代图形技术（如 Cycles 实时光追渲染器、Eevee 实时渲染引擎、几何节点系统等）的快速集成。近年来，随着 Python API 的完善和自动化脚本支持的增强，Blender 也逐渐成为科研与工程领域生成合成数据（Synthetic Data）的重要工具。

1.1 Blender 与其他主流 3D 建模软件对比

特性	Blender	Autodesk Maya	Autodesk 3ds Max	Cinema 4D
授权模式	✅ 完全免费开源（GPL）	❌ 商业付费（高昂订阅费）	❌ 商业付费	❌ 商业付费（有学生版）
跨平台支持	✅ Windows / macOS / Linux	✅ Windows / macOS	✅ Windows（macOS 支持有限）	✅ Windows / macOS
学习资源	✅ 极丰富（官方教程 + 社区）	✅ 专业培训多（影视行业标准）	✅ 游戏/建筑行业资源多	✅ Motion Design 领域强
建模能力	⭐ 强大（多边形/曲线/布尔/雕刻）	⭐⭐ 行业标杆（尤其角色建模）	⭐⭐ 建筑/产品建模优秀	⭐ 中等（侧重易用性）
动画与绑定	✅ 功能完整，但流程略复杂	✅✅ 行业标准（影视/角色动画）	✅ 游戏动画支持好	✅ MoGraph 工具极强（动态图形）
渲染引擎	✅ Cycles（物理准确）、Eevee（实时）	Arnold（默认）、V-Ray 等插件	V-Ray、Corona、Arnold 插件	Physical Render、Redshift（集成好）
脚本与自动化	✅ Python API 完善，适合批量生成数据	✅ MEL / Python，但封闭生态	✅ MAXScript / Python	✅ Python / COFFEE，但扩展性较弱
实时协作/云集成	❌ 较弱	✅ Autodesk Cloud 生态	✅ Autodesk 生态	✅ 与 Adobe After Effects 深度集成
适合人群	学生、独立创作者、科研人员、AI开发者	影视公司、大型工作室	游戏公司、建筑可视化团队	广告、动态图形设计师

1.2 总结

（1）Blender 的优点

• 完全免费开源：无授权费用，可自由修改源码，适合预算有限的个人或机构（如高校、军校）。
• 功能全面：从建模到渲染、合成、视频剪辑一应俱全，无需切换多个软件。
• 强大的社区支持：全球用户贡献插件、教程、资产库（如 BlenderKit）。
• Python 自动化能力强：非常适合用于批量生成带标注的 3D 数据集（如 RGB-D 图像、点云、分割掩码），在 AI 训练中极具价值。
• 持续快速迭代：每 3 个月发布新版本，紧跟技术前沿（如几何节点、体积渲染、AI 辅助建模）。

（2）Blender 的缺点

• 操作逻辑独特：快捷键和交互方式与其他商业软件差异较大，初学者需适应。
• 工业级管线兼容性有限：在大型影视/游戏项目中，与 Maya/3ds Max 的资产交换可能存在格式转换问题（尽管支持 FBX、USD 等）。
• 某些专业模块较弱：如高级角色绑定（Rigging）工具不如 Maya 成熟，流体/布料模拟精度略逊于 Houdini。

（3）其他软件简要评价

• Maya：影视动画行业的“黄金标准”，绑定和动画系统无可替代，但价格昂贵，学习曲线陡峭。
• 3ds Max：在建筑可视化和游戏建模中广泛应用，插件生态成熟（如 Forest Pack、RailClone），但界面老旧。
• Cinema 4D：以“易上手”著称，MoGraph 模块让动态图形设计极为高效，常用于广告和短视频制作，但建模和仿真能力相对有限。

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二、Blender软件下载

2025年11月18日 Blender 更新了 5.0 版本。

1. 官方网站链接：Blender官方网站
   

2. 点击 Download Blender 5.0 按钮，跳转进入如下页面：
   
   如果是 Windows 系统直接点击 Download Blender 即可下载，Windows下Blender安装文件为 *.smi 文件。
   如果是其他操作系统就根据自己的需要选择下载即可。

3. 软件安装部分基本和主流软件一样，这里就不过多赘述了，安装完毕后给大家看一下软件界面。
   

这里要说明的是：Blender是一个免费软件，第一次点击来应该会出现一个捐助（Donate）界面，大家可以根据自己的能力给软件制作团队一点支持。

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三、在Blender中安装BlenderGIS插件

BlenderGIS 是一个开源的 Blender 插件（Add-on），旨在将地理空间数据（Geospatial Data）直接导入到 Blender 3D 场景中，实现真实世界地形、影像、矢量地图等 GIS（地理信息系统）数据的可视化与三维建模。它由开发者 domlysz 维护，广泛应用于城市规划、环境模拟、军事仿真、灾害建模和科研可视化等领域。

简单来说：BlenderGIS = Blender + Google Earth + QGIS 的部分功能

3.1 核心功能

（1）自动下载并导入真实地形高程数据

• 支持从公开在线服务（如 SRTM、ASTER GDEM、OpenTopography）获取数字高程模型（DEM）。
• 自动构建带高度信息的 3D 地形网格。

（2）叠加卫星/航拍影像（底图）

• 可从多种在线地图服务（如 Google Maps、Bing Maps、OpenStreetMap、ESRI）下载对应区域的正射影像（Orthophoto）。
• 自动将影像作为纹理贴图到地形上，实现“所见即真实”的地表效果。

（3）导入矢量地理数据（如道路、建筑轮廓）

• 支持 Shapefile（.shp）、GeoJSON、KML 等常见 GIS 矢量格式。
• 可将道路、河流、行政边界、建筑物轮廓等转换为 Blender 中的曲线或网格对象，并保留属性信息。

（4）坐标系统支持

• 支持 WGS84（经纬度）、UTM 等常用地理坐标系。
• 可在 Blender 中保持真实世界比例和地理位置（单位：米）。

（5）批量处理与自动化

• 结合 Blender 的 Python API，可编写脚本自动下载特定区域的 GIS 数据并生成场景，非常适合用于大规模环境建模或 AI 训练数据生成（例如自动驾驶仿真中的城市场景）。

3.2 典型应用场景

领域	应用示例
城市规划	构建数字孪生城市模型，叠加规划方案进行可视化分析
军事仿真	快速生成作战区域的三维地形，用于战术推演或无人机路径规划
环境科学	模拟洪水淹没、滑坡风险区域，结合真实地形进行灾害评估
游戏/影视	制作基于真实地点的开放世界场景（如还原某座山脉或城市）
AI/计算机视觉	生成带地理坐标的合成数据集，用于遥感图像识别、SLAM 或无人机导航训练

3.3 安装方法

1. 从 GitHub 下载插件：
   官方仓库：https://github.com/domlysz/BlenderGIS
   GitHub有的时候比较卡，请耐心等候。
   这里给出已经下好的链接：BlenderGIS插件
   
   下载好之后不用解压！

2. 在 Blender 菜单栏中：

   • 编辑（Edit） → 偏好设置（Preferences） → 插件（Add-ons）
   • 点击 从硬盘安装，直接选择下载的 .zip 文件
   • 启用插件（搜索 “BlenderGIS” 并勾选）

3. 导入地图
   使用时点击确定之后可能会出现 No ImageIO 报错，这是因为首次启用插件时，它将尝试下载 ImageIO 模块所需的名为 freeimage 的额外库。如果下载失败，则底图功能将无法使用，并会引发 No ImageIO 错误。在这种情况下，可以手动安装 ImageIO 所需的库。
   
   可以在GitHub中下载所需的库：BlenderGIS需要的库（GitHub）
   也可以使用我上传的：FreeImage库（Windows版）
   
   将下载好的文件粘贴至： C:\Users\<用户名>\AppData\Roaming\Blender Foundation\Blender\<Blender版本号>\scripts\addons\BlenderGIS-master\core\lib\imageio\resources
   重启Blender软件即可正常使用。
   

⚠️ 注意：由于部分地图服务（如 Google Maps）限制爬取，建议优先使用 OpenStreetMap 或 Bing Maps（插件内置支持较好）。

3.4 优点与局限性

（1）优点

• 免费开源：完全集成于 Blender 生态，无额外成本。
• 真实地理精度：支持真实坐标和比例，适合科学与工程应用。
• 操作直观：通过 GUI 即可完成从地图选取到 3D 场景生成的全过程。
• 扩展性强：可结合 Blender 的材质、粒子、物理模拟等功能，增强场景表现力（如添加植被、水流、建筑模型等）。

（2）局限性

• 依赖网络：需联网下载 DEM 和影像数据，离线使用受限。
• 数据分辨率有限：免费 DEM（如 SRTM）通常为 30 米或 90 米精度，不适合微观地形；高精度数据需自行提供 GeoTIFF。
• 地图服务稳定性：部分在线服务可能因政策变更而失效（如 Google Maps 反爬机制严格）。
• 不支持动态更新：生成的是静态模型，无法实时同步地图变化。

3.5 与其他 GIS 可视化工具对比

工具	特点	与 BlenderGIS 对比
QGIS + Qgis2threejs	开源 GIS 软件，可导出简单 3D 场景	功能较弱，渲染效果远不如 Blender
ArcGIS Urban / CityEngine	专业城市建模工具，规则化生成建筑	商业软件昂贵，学习成本高，灵活性低
CesiumJS / Cesium for Unreal	Web/引擎级全球 3D 地理可视化	实时性强，但不适合精细建模与离线渲染
BlenderGIS	免费 + 高质量渲染 + 完整 3D 编辑能力	最适合需要“真实地理+艺术级表现”的用户

四、Blender的常用快捷键

类别	功能	快捷键	说明
通用操作	保存文件	Ctrl + S	保存当前 .blend 文件
	打开文件	Ctrl + O	打开已有 .blend 文件
	新建文件	Ctrl + N	创建新项目
	撤销	Ctrl + Z	撤销上一步操作
	重做	Ctrl + Shift + Z 或 Ctrl + Y	重做被撤销的操作
视图导航	旋转视图	中键拖动	围绕场景旋转视角
	平移视图	Shift + 中键拖动	移动视图中心
	缩放视图	滚轮滚动 或 Ctrl + 中键拖动	放大/缩小视图
	视图对齐到选中物体	Numpad .（小键盘句号）	聚焦选中物体
	前视图	Numpad 1	正面视角
	侧视图	Numpad 3	右侧视角
	顶视图	Numpad 7	顶部视角
	透视/正交切换	Numpad 5	切换投影模式
	相机视图	Numpad 0	进入相机视角
选择操作	选择物体	鼠标左键	默认选择方式（可在设置中改为右键）
	框选	B	拖拽框选多个物体或顶点
	圈选	C	按住左键画圈选择，按 Esc 退出
	全选	A	第一次全选，再按一次取消全选
	反选	Ctrl + I	反转当前选择状态
	选择相似元素	Shift + G	在编辑模式下选择相似的顶点/边/面
编辑模式操作	进入/退出编辑模式	Tab	在物体模式与编辑模式间切换
	移动	G	Grab（抓取）移动选中项
	旋转	R	Rotate 旋转
	缩放	S	Scale 缩放
	复制	Shift + D	Duplicate 复制并移动副本
	删除	X 或 Delete	弹出删除菜单（顶点、边、面等）
	挤出	E	Extrude 沿法向挤出面或边
	环切	Ctrl + R	Loop Cut 添加环形切割线
	填充面	F	Fill 在选中的边或顶点间创建面
	合并顶点	M	Merge 合并选中顶点（可选方式）
	倒角	Ctrl + B（顶点/边） Ctrl + Shift + B（仅顶点）	Bevel 倒角处理
	细分	W → Subdivide	对选中几何体细分（新版可能需在右键菜单中）
物体操作	添加物体	Shift + A	弹出添加菜单（网格、曲线、灯光等）
	应用变换	Ctrl + A	应用位置、旋转、缩放等变换
	原点操作	Ctrl + Alt + Shift + C（旧版） 或通过右键菜单	设置原点（新版建议使用 Object > Set Origin）
	父级绑定	Ctrl + P	将选中物体设为子级
其他实用	渲染图像	F12	使用当前相机渲染静态图
	查看渲染结果	F11	打开/关闭渲染结果窗口
	播放动画	Space 或 Alt + A	播放时间轴动画（取决于设置）
	打开侧边栏	N	显示/隐藏右侧属性面板
	打开工具栏	T	显示/隐藏左侧工具栏（部分版本已整合）
	搜索菜单	F3（Windows/Linux） Space（macOS，若未改键）	快速搜索操作命令

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