photoscan無(wú)人機(jī)使用手冊(cè)

photoscan無(wú)人機(jī)使用手冊(cè)PhotoScan在無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用案例隨著航空攝影測(cè)量技術(shù)的飛速發(fā)展，利用低空無(wú)人飛機(jī)進(jìn)行航空攝影獲取遙感數(shù)據(jù)已成為現(xiàn)實(shí)。但由于無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)不穩(wěn)定,所獲取的影像存在旋片角大、畸變嚴(yán)重等現(xiàn)象。由于以上特點(diǎn)，利用傳統(tǒng)的航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件處理無(wú)人機(jī)航攝數(shù)據(jù)時(shí)，工作量大，工作周期長(zhǎng)。AgisoftPhotoScan軟件是AGISOFT公司出品的3D掃描系統(tǒng)，在影像的快速拼接，DEM、DOM快速生成方面具有自己的優(yōu)勢(shì)。本文以青海省格爾木市夏日哈木鎳鉆礦區(qū)的無(wú)人機(jī)影像數(shù)據(jù)為資料，利用PhotoScan作為數(shù)據(jù)處理工具，就影像自動(dòng)快速拼接、正射影像圖（DOM）及三維地表模型（DSM）的生成方法進(jìn)行了探討與研究。1原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及來(lái)源利用無(wú)人機(jī)航空攝影獲取影像數(shù)據(jù)，速度快，效率高，但無(wú)人機(jī)航測(cè)不同于傳統(tǒng)的大飛機(jī)航測(cè)，因?yàn)樗w積小，重量輕，姿態(tài)穩(wěn)定性方面不如大飛機(jī)，在飛行過(guò)程中伴隨自駕儀對(duì)其姿態(tài)的不斷調(diào)整，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的旋片角。而且由于所搭載的相機(jī)畢竟不如專業(yè)大飛機(jī)航測(cè)所用的相機(jī)，其影像畸變也較為嚴(yán)重。不過(guò)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展及處理無(wú)人機(jī)航測(cè)影像軟件的技術(shù)不斷改進(jìn)，以上問(wèn)題已經(jīng)得到解決和驗(yàn)證。本測(cè)區(qū)影像數(shù)據(jù)就是通過(guò)無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)所獲取的，其分辨率按設(shè)計(jì)要求為0.2米，設(shè)計(jì)航高為1100米，實(shí)施航飛共計(jì)四個(gè)架次，布設(shè)40條航線，總航程445.83公里，測(cè)區(qū)范圍總面積達(dá)120平方公里（圖1），獲取原始照片數(shù)據(jù)2185張（圖2）。圖1圖22數(shù)據(jù)處理軟件AgisoftPhotoScan的分析介紹AgisoftPhotoScan是俄羅斯Agisoft公司研發(fā)的3D掃描軟件，這是一款基于影像自動(dòng)生成高質(zhì)量三維模型的軟件，它根據(jù)多視圖三維重建技術(shù)，可以對(duì)任意照片進(jìn)行處理，小到考古擺件，大到大量航片數(shù)據(jù)處理，軟件僅通過(guò)導(dǎo)入具有一定重疊率的數(shù)碼影像，便可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的正射影像生成及三維模型重建，整個(gè)工作流程無(wú)論是影像定向還是三維模型重建過(guò)程都是完全自動(dòng)化我們將PhotoScan引入無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理應(yīng)用當(dāng)中，結(jié)合夏日哈木礦區(qū)無(wú)人機(jī)航飛數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了航測(cè)成果中DOM和DSM產(chǎn)品的生產(chǎn)（圖3）。圖3實(shí)踐結(jié)果得出它可以創(chuàng)建高分辨率的帶有真實(shí)地理參考的正射影像（使用控制點(diǎn)可達(dá)5cm精度）以及高質(zhì)量帶有詳細(xì)彩色紋理的數(shù)字地表模型，并可以將成果轉(zhuǎn)換到大地坐標(biāo)或者工程坐標(biāo)系中3數(shù)據(jù)生產(chǎn)流程3.1原始數(shù)據(jù)預(yù)處理及作業(yè)設(shè)備根據(jù)無(wú)人機(jī)的用途及種類的不同，無(wú)人機(jī)所獲取的pos數(shù)據(jù)其文件格式也各有不同，這里首先要將POS數(shù)據(jù)格式做一定的修改，讓其能順利導(dǎo)入軟件PhotoScan當(dāng)中去，其格式如圖4。

在“地面控制”界面---在“地面控制”界面---導(dǎo)入pos數(shù)據(jù)，并且對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如下圖所示:H地面控制設(shè)置坐標(biāo)系統(tǒng)WGS84/l.CMzone5011(EPSG::32B50)駟里精度鏡頭棱正啟用校正X:￥：避動(dòng):Z:取消間距:確定在“工具，，中——打開(kāi)“相機(jī)校準(zhǔn)”一一對(duì)相機(jī)的精度進(jìn)行修正。駟里精度鏡頭棱正啟用校正X:￥：避動(dòng):Z:取消間距:確定像主點(diǎn)坐標(biāo)，像元尺寸大小，相機(jī)焦距等參數(shù)輸入（此處要修正，否則變形會(huì)較大）

但機(jī)旨定Jnlxe!fc3sj：2Simages,4000^3000pin申酗類型：愧素尺寸M：翱E長(zhǎng)度M->初抬|調(diào)罄I類型：HiJjFll'irlIfH|去沫|去炯IMr仕豆校淮P2：pp|冊(cè)率iSmsF焦距任度|日晰可二DJI_D1S!.J?G地叩應(yīng)叩DJI_D1S3.J?G此叩應(yīng)叩LiJIJ134.J?G^000?300i：iLIJIJ13S.HG^000^3000EJIJ13G.PG^000^3000imjitSI.JT54MiQk：RXiim.oi^.但機(jī)旨定Jnlxe!fc3sj：2Simages,4000^3000pin申酗類型：愧素尺寸M：翱E長(zhǎng)度M->初抬|調(diào)罄I類型：HiJjFll'irlIfH|去沫|去炯IMr仕豆?；碢2：pp|冊(cè)率iSmsF焦距任度|日晰可二堂凳巖gHS

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FFFFFFFFFFpFFFFF201B20162016201B201B201B2016201B201&201BZDLB201B201B20162016201B要一致。然后輸入焦距長(zhǎng)度。無(wú)人精靈4畸變校正參數(shù)是：（這里可以輸入接近值，因?yàn)樵谶\(yùn)算過(guò)程中，軟件會(huì)自動(dòng)更正的）像元尺寸大小為1.58um；焦距長(zhǎng)度為3.61mm；輸入之后，像主點(diǎn)偏移量就會(huì)自動(dòng)改正。界面為:幅機(jī)彌定FC33J場(chǎng)images,4000^3000pin申酗類型：愧素尺寸M：翱E長(zhǎng)度m：|z.t.初抬I幅機(jī)彌定FC33J場(chǎng)images,4000^3000pin申酗類型：愧素尺寸M：翱E長(zhǎng)度m：|z.t.初抬I調(diào)整I睡:Idlo.snsoak】：O.I616CGk2:5：k3:[oTOC\o"1-5"\h\z寸：|1!:UUk4：5：ii^：ne：r仕豆?；碢2：囹懾,妙排率DJI_D131EQI_D1S!DJI_D1S3LiJI_D134LiJI_D13SLiJI_D13Gim.otsiDJI_D1：39EJI_DL40囹懾,妙排率DJI_D131EQI_D1S!DJI_D1S3LiJI_D134LiJI_D13SLiJI_D13Gim.otsiDJI_D1：39EJI_DL40DJIJJL4】￡|JI_D142DJI_D143￡OI_01^DJI_D14SLiJI_D14fiETCDI47.JT&■qnnonSOOn.J?G%帥應(yīng)S.J?G%帥應(yīng)S.JTG^000?3000.J?G^000^3000.J?G^000^3000.JTG4MiQ收。.JTij%口業(yè)3]頁(yè)1.JTG^OOOk.ZOOO.JTG如口thcSOCm.JTG如皿30[][].JTG-aOOOjiSOOO.JTG切皿3ODD.JTGWQ心QU.JTG%帥應(yīng)S.JTG^000^3000.JTG^000^3000rC33O*330rrssoTC33OTC33O20LBZDLB2015201B3.2導(dǎo)入影像本測(cè)區(qū)面積較大，獲取的影像數(shù)量較多，PhotoScan在處理這種大數(shù)據(jù)的任務(wù)時(shí)，依照航線圖的布局將整個(gè)區(qū)域分成4個(gè)測(cè)區(qū)塊進(jìn)行處理，平均每個(gè)塊導(dǎo)入500張左右照片數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)塊逐一進(jìn)行點(diǎn)云提取和立體模型建立，最后再進(jìn)行合并、提取紋理。通過(guò)這樣的方法，一方面可以有效的利用計(jì)算機(jī)的性能特點(diǎn)，一方面可以提高數(shù)據(jù)處理的效率。導(dǎo)入的影像必須是依照航線且連續(xù)，中間不能有空洞（圖5）。

.=*■==_旱豆si』_=_=琵三==二--===—=L-=:=.=*■==_旱豆si』_=_=琵三==二--===—=L-=:=〈H??fcLn.」?hr??-—I-AgisoftPhotoScan根據(jù)攝影測(cè)量的基本原理，根據(jù)最新的多視圖三維重建技術(shù)，自動(dòng)計(jì)算出照片的位置、姿態(tài)等，其內(nèi)定向、相對(duì)定向及絕對(duì)定向都自動(dòng)完成，無(wú)需人工另加干預(yù)。軟件所需的基本數(shù)據(jù)只有影像、POS數(shù)據(jù)及控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，影像的拍攝位置是由無(wú)人機(jī)在飛行過(guò)程中根據(jù)航線設(shè)計(jì)和飛行姿態(tài)所決定的。經(jīng)過(guò)修改好相應(yīng)格式的POS數(shù)據(jù)和2185張照片數(shù)據(jù)分組導(dǎo)入PhotoScan中，自動(dòng)定向及生成的點(diǎn)云數(shù)據(jù)（圖6）。Fi?攤ElFi?攤Elt\)nstrAinKnmk

可以人工添加匹配點(diǎn)（這個(gè)一般不需要）雙擊圖片在圖片顯示的地方右鍵點(diǎn)擊“添加標(biāo)記”分類地面點(diǎn)，設(shè)置里面的參數(shù)，以求取最大的數(shù)據(jù)分類。3.4立體建模傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)主要是單點(diǎn)精確測(cè)量，要用其采集數(shù)據(jù)進(jìn)行三建模就存在很多問(wèn)題，因?yàn)槊枋瞿繕?biāo)結(jié)構(gòu)的完整屬性需要采集大量的點(diǎn)，小則幾萬(wàn)，多則幾百萬(wàn)甚至幾千萬(wàn)，這樣才能把目標(biāo)完成建模，在這里利用AgisoftPhotoScan就解決了這個(gè)問(wèn)題，它能從無(wú)人機(jī)航拍的原始照片數(shù)據(jù)中提取帶有坐標(biāo)信息的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，即快速重構(gòu)出目標(biāo)的三維模型即線、面、體、空間等各種數(shù)據(jù)，再現(xiàn)事物真實(shí)的形態(tài)特性，是繼GPS技術(shù)以后又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)新突破（圖7）。

I!Hi]]Irltk'rwjirtiyTOC\o"1-5"\h\z'「a地感甲]slily:Fniium?(^nnwtryJyjwc.Snioodl■i''a(vrffljujil:2(XKMX)E'lllrrthrr^luJd:()EidrthrnsJinU:W0K「an婦0K「an婦3.5賦予紋理建模完成后,接下來(lái)的工作就是給模型賦予材質(zhì),AgisoftPhotoScan可根據(jù)不同的要求,在打開(kāi)的設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到我們所需要的效果。材質(zhì)的最終來(lái)源及分辨率大小與我們所獲取影像及質(zhì)量有關(guān)（圖8）。

圖83.6成果輸出通過(guò)file下面導(dǎo)出dom和dem數(shù)據(jù)。界面參數(shù)設(shè)置，如下圖所示數(shù)字正射影像DOM及數(shù)字地表模型DSM的輸出是在以上工作完成之后導(dǎo)出的，導(dǎo)出時(shí)可以調(diào)整分辨率大小、選擇投影類型，導(dǎo)出時(shí)可以分幅及整幅圖導(dǎo)出。導(dǎo)出格式通常為TIFF/GeoTIF