趙 明

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

Agisoft PhotoScan Professional軟件在無人機(jī)航空攝影數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

趙 明

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072)

Agisoft PhotoScan Professional是一款無人機(jī)影像自動生成高質(zhì)量三維模型的優(yōu)秀軟件，尤其在處理重疊度不夠的照片上有優(yōu)于同類軟件的能力。軟件能夠利用多視圖三維重建技術(shù)，對任意照片進(jìn)行處理，通過給予的控制點(diǎn)生成真實(shí)坐標(biāo)并且?guī)в性敿?xì)彩色紋理的三維模型，使用控制點(diǎn)可達(dá)5 cm精度，生成專業(yè)級別的攝影測量數(shù)據(jù)滿足工程需要，其成果輸出格式滿足大部分主流軟件所需，具有良好的通用性。

Agisoft PhotoScan Professional軟件;無人機(jī)攝影測量系統(tǒng);數(shù)據(jù)處理

0 前 言

隨著無人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，小型低空無人機(jī)攝影測量系統(tǒng)具有快速機(jī)動、操作簡單、使用成本低、危險性小、能獲取高分辨率影像數(shù)據(jù)等優(yōu)點(diǎn)。利用無人機(jī)進(jìn)行航測地形測繪、水電工程高陡邊坡調(diào)查、危巖體調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、交通不便的庫岸邊坡快速調(diào)查及樞紐建筑區(qū)地形地貌全貌影像拍攝等方面，有助于工程效率、質(zhì)量、準(zhǔn)確性、全局性、直觀性等方面的提升。

Agisoft PhotoScan Professional是一款無人機(jī)影像自動生成高質(zhì)量三維模型的優(yōu)秀軟件，軟件能夠利用多視圖三維重建技術(shù)，對任意照片進(jìn)行處理，通過給予的控制點(diǎn)生成真實(shí)坐標(biāo)并且?guī)в性敿?xì)彩色紋理的三維模型，使用控制點(diǎn)可達(dá)5 cm精度，生成專業(yè)級別的攝影測量數(shù)據(jù)。

Agisoft PhotoScan Professional軟件主要功能：

(1)自動空三加密;

(2)自動相機(jī)校準(zhǔn);

(3)自動成果定義;

(4)制作DEM、DOM成圖;

(5)自動生成點(diǎn)云;

(6)自動建模。

無人機(jī)航空攝影獲取影像數(shù)據(jù)的完整性是影響后期處理的重要因素，拍攝航線布置是一項(xiàng)重要的前置工作。拍攝航線一般采取往復(fù)折線法，保證拍攝照片一定的重疊率非常重要。

1 數(shù)據(jù)處理

1.1 項(xiàng)目的建立與照片導(dǎo)入與對齊

(1)項(xiàng)目的建立。打開PhotoScan軟件，在左側(cè)工作區(qū)點(diǎn)擊“添加堆塊”按鈕，添加堆塊，軟件自動創(chuàng)建新項(xiàng)目，準(zhǔn)備導(dǎo)入航片(見圖1)。

圖1 創(chuàng)建新項(xiàng)目

(2)照片導(dǎo)入與對齊。在軟件上方工具欄，點(diǎn)擊“工作流程”—“添加照片”，選擇要拼接的照片，期間可以對照片中地面控制點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記也可以作為連接點(diǎn)使用，當(dāng)作為連接點(diǎn)使用時，能在對齊照片中起到輔助連接作用。標(biāo)記作為控制點(diǎn)使用時，對應(yīng)地表建立的控制點(diǎn)可生成真實(shí)坐標(biāo)。接著點(diǎn)擊“工作流程”—“對齊照片”，軟件會根據(jù)航片坐標(biāo)、高程信息，相似度自動排列照片。對齊照片時，軟件會彈窗要求選擇精度，如果用于現(xiàn)場快速展示航片效果，可以選擇低精度，實(shí)現(xiàn)照片快速排列，最后點(diǎn)擊確認(rèn)，自動對齊照片(見圖2、3)。

圖2 照片導(dǎo)入

圖3 對齊后的照片形成的控制點(diǎn)與連接點(diǎn)

點(diǎn)擊標(biāo)記點(diǎn)——“標(biāo)記篩選照片”，人工標(biāo)記點(diǎn)照片與軟件自動識別匹配標(biāo)記點(diǎn)照片顯示(見圖4)。

圖4 篩選后匹配標(biāo)記點(diǎn)的照片

1.2 照片拼接處理

(1)生成密集點(diǎn)云。點(diǎn)擊“工作流程”—“建立密集點(diǎn)云”，同樣根據(jù)需求選擇質(zhì)量(見圖5、6)。

圖5 建立密集點(diǎn)云

圖6 密集點(diǎn)云

(2)生成網(wǎng)格。點(diǎn)擊“工作流程”—“生成網(wǎng)格”，表面模型選擇“高度場”，源數(shù)據(jù)選擇“密集點(diǎn)云”，面數(shù)根據(jù)成像質(zhì)量需求選擇“高”、“中”、“低”，形成3D模型(見圖7、8)。

圖7 生成網(wǎng)格

圖8 生成后的3D模型

1.3 DEM(數(shù)字高程模型)的生成

點(diǎn)擊“工作流程”—“Build DEM”，彈出對話框，選擇合適的坐標(biāo)系統(tǒng)，生成數(shù)字高程模型，形成等高線(見圖9)。

圖9 數(shù)字高程模型的生成

1.4 Orthomosaic(正射影像)的生成

點(diǎn)擊“工作流程”—“ Build Orthomosaic”，軟件根據(jù)數(shù)字高程產(chǎn)生正射影像(見圖10)。

圖10 正射影像的生成

1.5 成果輸出

Agisoft PhotoScan Professional軟件支持?jǐn)?shù)據(jù)分類輸出且輸出格式非常多，其中對于工程常用的有：

(1)密集點(diǎn)云導(dǎo)出XYZ Point Cloud，文件格式為*.txt，可作為其他測繪軟件的數(shù)據(jù)載體(見圖11)。

(2) 3D模型的導(dǎo)出，導(dǎo)出格式為*.DXF，可作為其他三維軟件的數(shù)據(jù)載體(見圖12)。

圖11 點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)出

圖12 3D模型的導(dǎo)出

(3)DEM數(shù)字高程模型的導(dǎo)出，導(dǎo)出格式為*.tif，為其他軟件數(shù)據(jù)載體，并且支持*.kmz格式(見圖13)。

圖13 DEM數(shù)字高程模型的導(dǎo)出

(4)Orthomosaic(正射影像)的導(dǎo)出，Orthomosaic(正射影像)導(dǎo)出為*.jpg與*.png格式，也可以生成*.kmz格式，生成文件可以在谷歌地球軟件里打開(見圖14～16)。

圖14 輸出正射影像照片格式

圖15 輸出的正射影像照片

圖16 輸出*.kmz格式到谷歌地球軟件

(5)等高線的導(dǎo)出，等高線導(dǎo)出格式為*.shp與*.dxf格式，*.dxf可作為其他軟件的數(shù)據(jù)載體。同樣等高線導(dǎo)出格式也支持*.kmz格式，生成文件后可以在谷歌地球軟件里打開(見圖17～19)。

圖17 *.shp格式的導(dǎo)出分為多邊形與折線的方式導(dǎo)出

圖18 *.dxf格式作為數(shù)據(jù)載體導(dǎo)入CAD中

圖19 輸出*.kmz格式等高線到谷歌地球軟件

2 結(jié) 語

Agisoft PhotoScan Professional是一款無人機(jī)影像自動生成高質(zhì)量三維模型的優(yōu)秀軟件，有易于使用直觀的圖形用戶界面、先進(jìn)的計(jì)算算法、高精度和高可靠性、高水平的自動化、批處理功能等特征，尤其在處理重疊度不夠的照片上有優(yōu)于同類軟件的能力。Agisoft PhotoScan Professional軟件在圖形處理中導(dǎo)入與地面對應(yīng)控制點(diǎn)情況下能生成專業(yè)級別的攝影測量數(shù)據(jù)，滿足工程需要，軟件處理后生成的三維真彩色模型，場景還原度高，可以作為地物地理信息提取的工作平臺,其成果輸出格式滿足大部分主流軟件所需，具有良好的通用性。

2017-02-06

趙明(1970-)，男，四川都江堰人，高級工程師，從事水電地質(zhì)勘察工作。

TP79;P231

B

1003-9805(2017)02-0044-03