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)的飛速進(jìn)展，利用低空無(wú)人飛機(jī)進(jìn)展航空攝影獵取遙感數(shù)據(jù)

已成為現(xiàn)實(shí)。但由于無(wú)人機(jī)飛行姿勢(shì)不穩(wěn)定，所獵取的影像存在旋片角大、畸變嚴(yán)峻等現(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AGIS0FT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鍥鉆礦區(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(D0M)及三維地表模型(DSM)的生成方法進(jìn)展了探討與爭(zhēng)論。

1原始數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及來(lái)源

利用無(wú)人機(jī)航空攝影獵取影像數(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)，由于它體積小，重量輕，姿勢(shì)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)

其姿勢(shì)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)到底不如專(zhuān)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)峻。不過(guò)隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)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)所獵取的，其區(qū)分率按設(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),獵取原始照片數(shù)據(jù)2185張1圖2)。

圖1圖2

2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，它依據(jù)多視圖三維重建技術(shù)，可以對(duì)任意照片進(jìn)展處

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)入具有肯定重疊率的數(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D0M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)立高區(qū)分率的帶有真實(shí)地理參考的正射影像（使用掌握點(diǎn)可達(dá)

5cm精度）以及高質(zhì)量帶有具體彩色紋理的數(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

依據(jù)無(wú)人機(jī)的用途及種類(lèi)的不同，無(wú)人機(jī)所獵取的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)格式做肯定的修改，讓其能順當(dāng)導(dǎo)入軟件PhotoScan當(dāng)中去，其格式如

圖4。

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在“地面掌握”界面…導(dǎo)入pos數(shù)據(jù)，并且對(duì)其參數(shù)進(jìn)展設(shè)置，如以下圖所示:

在“工具”中一一翻開(kāi)“相機(jī)校準(zhǔn)”一一對(duì)相機(jī)的精度進(jìn)展修正。

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）

舊機(jī)斥定

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豌1耽消1

像素尺寸=像元尺寸大小X4000；像元尺寸大小X3000；留意單位要是毫米。

要全都。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，由于在運(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:

Si招機(jī)標(biāo)走3兇

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3.2導(dǎo)入影像

本測(cè)區(qū)面積較大，獵取的影像數(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)展處理，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)展點(diǎn)云提取和立體模型建立，最終再進(jìn)展合并、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

像必需是依照航線且連續(xù)，中間不能有空洞(圖5)。

圖5

3.3數(shù)據(jù)定向、點(diǎn)云提取

AgisoftPhotoScan依據(jù)攝影測(cè)量的根本原理，依據(jù)最的多視圖三維重建技術(shù)，自動(dòng)

計(jì)算出照片的位置、姿勢(shì)等，其內(nèi)定向、相對(duì)定向及確定定向都自動(dòng)完成，無(wú)需人工另加干

預(yù)。軟件所需的根本數(shù)據(jù)只有影像、P0S數(shù)據(jù)及掌握點(diǎn)數(shù)據(jù)，影像的拍攝位置是由無(wú)人機(jī)在

飛行過(guò)程中依據(jù)航線設(shè)計(jì)和飛行姿勢(shì)所打算的。經(jīng)過(guò)修改好相應(yīng)格式的P0S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(lèi)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(lèi)。

網(wǎng)格1匾；■4"畫(huà)「

密集點(diǎn)云財(cái)■|分類(lèi)地面點(diǎn)

標(biāo)記

導(dǎo)入■選擇被遮4點(diǎn)…

導(dǎo)出

調(diào)整區(qū)域大小

相機(jī)校準(zhǔn)..，

偏好設(shè)置.一

a運(yùn)行腳本…

3.4立體建模

傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)主要是單點(diǎn)準(zhǔn)確測(cè)量，要用其采集數(shù)據(jù)進(jìn)展三建模就存在很多問(wèn)題，由于

描述目標(biāo)構(gòu)造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G