photoscan無人機(jī)使用手冊(cè)

photoscan無人機(jī)使用手冊(cè)PhotoScan在無人機(jī)航空攝影測(cè)量中的應(yīng)用案例伴隨航空攝影測(cè)量技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)用低空無人飛機(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)，運(yùn)用老式的航空攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件處理無人機(jī)航攝數(shù)據(jù)時(shí)，工作量大，工作周期長(zhǎng)。AgisoftPhotoScan軟件是AGISOFT企業(yè)出品的3D掃描系統(tǒng)，在影像的迅速拼接，DEM、DOM迅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)的無人機(jī)影像數(shù)據(jù)為資料，運(yùn)用PhotoScan作為數(shù)據(jù)處理工具，就影像自動(dòng)迅速拼接、正射影像圖（DOM）及三維地表模型（DSM）的生成措施進(jìn)行了探討與研究。

1原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及來源運(yùn)用無人機(jī)航空攝影獲取影像數(shù)據(jù)，速度快，效率高，但無人機(jī)航測(cè)不一樣于老式的大飛機(jī)航測(cè)，由于它體積小，重量輕，姿態(tài)穩(wěn)定性方面不如大飛機(jī)，在飛行過程中伴隨自駕儀對(duì)其姿態(tài)的不停調(diào)整，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的旋片角。并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。不過伴隨科學(xué)技術(shù)的不停發(fā)展及處理無人機(jī)航測(cè)影像軟件的技術(shù)不停改善，以上問題已經(jīng)得到處理和驗(yàn)證。本測(cè)區(qū)影像數(shù)據(jù)就是通過無人機(jī)航空攝影測(cè)量技術(shù)所獲取的，其辨別率按設(shè)計(jì)規(guī)定為0.2米，設(shè)計(jì)航高為1100米，實(shí)行航飛合計(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的分析簡(jiǎn)介AgisoftPhotoScan是俄羅斯Agisoft企業(yè)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)工作流程無論是影像定向還是三維模型重建過程都是完全自動(dòng)化我們將PhotoScan引入無人機(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)踐成果得出它可以創(chuàng)立高辨別率的帶有真實(shí)地理參照的正射影像（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)無人機(jī)的用途及種類的不一樣，無人機(jī)所獲取的POS數(shù)據(jù)其文獻(xiàn)格式也各有不一樣，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---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：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，PhotoScan在處理這種大數(shù)據(jù)的任務(wù)時(shí)，根據(jù)航線圖的布局將整個(gè)區(qū)域提成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，最終再進(jìn)行合并、提取紋理。通過這樣的方法，首先可以有效的運(yùn)用計(jì)算機(jī)的性能特點(diǎn)，首先可以提高數(shù)據(jù)處理的效率。導(dǎo)入的影像必須是根據(jù)航線且持續(xù)，中間不能有空洞（圖5）。

圖53.3數(shù)據(jù)定向、點(diǎn)云提取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)完畢，無需人工另加干預(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人機(jī)在飛行過程中根據(jù)航線設(shè)計(jì)和飛行姿態(tài)所決定的。通過修改好對(duì)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)。雙擊圖片在圖片顯示的地方右鍵點(diǎn)擊“添加標(biāo)識(shí)”3.4立體建模老式測(cè)繪技術(shù)重要是單點(diǎn)精確測(cè)量，要用其采集數(shù)據(jù)進(jìn)行三建模就存在諸多問題，由于描述目的構(gòu)造的完整屬性需要采集大量的點(diǎn)，小則幾萬，多則幾百萬甚至幾千萬，這樣才能把目的完畢建模，在這里運(yùn)用AgisoftPhotoScan就處理了這個(gè)問題，它能從無人機(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)，即迅速重構(gòu)出目的的三維模型即線、面、體、空間等多種數(shù)據(jù)，再現(xiàn)事物真實(shí)的形態(tài)特性，是繼GPS技術(shù)后來又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)新突破(圖7)。

圖73.5賦予紋理建模完畢后,接下來的工作就是給模型賦予材質(zhì)，AgisoftPhotoScan可根據(jù)不一樣的規(guī)定,在打開的設(shè)置對(duì)話框中進(jìn)行調(diào)整，到達(dá)我們所需要的效果。材質(zhì)的最終來源及辨別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畢之后導(dǎo)出的，導(dǎo)出時(shí)可以調(diào)整辨別率大小、選擇投影類型，導(dǎo)出時(shí)可以分幅及整幅圖導(dǎo)出。導(dǎo)出格式一般為TIFF/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

圖10圖11需知：老式正射影像的獲取，是在數(shù)字微分糾正