photoscan無(wú)人機(jī)使用手冊(cè)

1、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)。Agisoft PhotoScan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鈷礦區(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

2、、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

3、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2   2 數(shù)據(jù)處理軟件Agisoft PhotoScan的分析介紹 Agisoft PhotoScan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

4、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PhotoSc

5、an當(dāng)中去，其格式如圖4。 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： 在“工具”中打開(kāi)“相機(jī)校準(zhǔn)”對(duì)相機(jī)的精度進(jìn)行修正。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）像素尺寸 = 像元尺寸大小 ×4000；像元尺寸大小×3000；注意單位要是毫米。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：3.2導(dǎo)入影像 本測(cè)區(qū)面積較大，獲取的影像數(shù)量較多，Pho

6、toScan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）。                                      &

7、#160;                                                              圖5 3.3 數(shù)據(jù)定向、點(diǎn)云提取 Agisoft PhotoScan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

8、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）。    圖6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

9、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Agisoft PhotoScan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)。                                    圖7一般的流程默認(rèn)就可以，如果需要做真正射就需要

10、將分類后的點(diǎn)云加入進(jìn)去，不需要就默認(rèn)可以。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)，Agisoft PhotoScan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T(mén)IFF/GeoTIFF(*.tif)，數(shù)字地表模型可導(dǎo)出為PDF或3DS等格式(圖9、圖10、圖11)。  圖9