基于Pixi4D無人機(jī)圖像處理

周鵬 蔣興星 重慶交通大學(xué) 重慶市南岸區(qū) 400074

一、引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，攝影測(cè)量系統(tǒng)也發(fā)展的更加成熟，目前己步入數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量階段?，F(xiàn)在它己經(jīng)可以自動(dòng)完成影像的幾何糾正、配準(zhǔn)、信息提取，無需人為干擾。無人機(jī)遙感相較于航空遙感而言，成本低、技術(shù)簡單、具有機(jī)動(dòng)性；相較于衛(wèi)星遙感而言對(duì)天氣依賴性小、實(shí)時(shí)便捷、具有靈活性：相對(duì)于地面遙感而言，它能獲取多角度、高分辨率的空間遙感影像。無人機(jī)遙感技術(shù)是在這三個(gè)傳統(tǒng)遙感技術(shù)基礎(chǔ)之上的進(jìn)一步發(fā)展。

無人飛行器可按設(shè)置好的飛行航線自主飛行、拍攝，航線控制精度高，飛行姿態(tài)平穩(wěn)【1】。系統(tǒng)成本及影像數(shù)據(jù)處理費(fèi)用較低UAVRS系統(tǒng)及傳感器成本與其它遙感系統(tǒng)無法相比，一般的單位和個(gè)人都有能力負(fù)擔(dān)【2】。這些特點(diǎn)是傳統(tǒng)遙感獲取方式所無法比擬的。大比例尺和高現(xiàn)勢(shì)性的遙感影像的獲取就成為一件比較輕松的工作，這就在一定程度上擴(kuò)大了遙感的應(yīng)用范圍和用戶群，因此無人機(jī)遇遙感具有廣闊的應(yīng)用前景。

二、無人機(jī)影像獲取

無人機(jī)影像獲取周期短，時(shí)效性強(qiáng)，有利于快速得到影像，便于快速及時(shí)有效的統(tǒng)計(jì)。目前而言，盡管無人機(jī)已經(jīng)部分應(yīng)用于遙感測(cè)繪各行業(yè)，由于圖片獲取及處理技術(shù)尚未完全成熟，目前尚不能完全取代傳統(tǒng)的“腳步丈量”。無人機(jī)數(shù)據(jù)獲取流程：無人機(jī)航空攝影的主要流程為成果圖需求分析、飛行前資料收集整理、航線設(shè)計(jì)、飛行場(chǎng)地選擇、飛行前檢查、機(jī)載飛控檢查、數(shù)據(jù)預(yù)處理、航攝質(zhì)量檢查、航攝資料整理等步驟【3-4】。

三、無人影像處理

Pix4Dmapper這是一款專業(yè)化的無人機(jī)數(shù)據(jù)成像軟件，幫助用戶實(shí)現(xiàn)云計(jì)算功能，快速的生成最精準(zhǔn)的報(bào)告，擁有自動(dòng)生成正射影像的功能，從而能夠自動(dòng)進(jìn)行三維建模，幫助你在各行各業(yè)實(shí)現(xiàn)最佳的航拍監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析效果。集全自動(dòng)、快速、與業(yè)精度為一體的無人機(jī)數(shù)據(jù)和航空影像處理軟件，即可將數(shù)千張影像快速制作成與業(yè)的、精確的二維地圖和三維模型。同時(shí)，PIX4D mapper通過軟件自動(dòng)空三計(jì)算原始影像外方位元素。利用PIX4 UAV的技術(shù)和區(qū)域網(wǎng)平差技術(shù)，自動(dòng)校準(zhǔn)影像。軟件自動(dòng)生成精度報(bào)告，可以快速和正確地評(píng)估結(jié)果的質(zhì)量。提供了詳細(xì)的、定量化的自動(dòng)空三、區(qū)域網(wǎng)平差和地面控制點(diǎn)的精度。Pix4Dmapper己廣泛應(yīng)用于航測(cè)制圖、災(zāi)害應(yīng)急、安全執(zhí)法、農(nóng)林監(jiān)測(cè)、水利防汛、電力巡線、海洋環(huán)境、高?？蒲械阮I(lǐng)域。

（一）作業(yè)流程

先準(zhǔn)備好原始數(shù)據(jù)包括影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、相機(jī)參數(shù)和控制點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)；然后建立測(cè)區(qū)導(dǎo)入數(shù)據(jù)，全自動(dòng)處理就生成了成果。

（二）實(shí)驗(yàn)分析

（1）建立項(xiàng)目：導(dǎo)入影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，選擇輸入輸出的坐標(biāo)系；

（2）選擇處理選項(xiàng)模板：這里有11個(gè)模板可供選擇，3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模板：3D Maps（3D地圖）、3D Models（3D模型）、Ag Multispectral（農(nóng)業(yè)多光譜）；4個(gè)快速檢測(cè)模板：3D Maps-Rapid/Low Res（3D地圖 -快速/低分辨率）、3D Models-Rapid/Low Res（3D模型-快速/低分辨率）、Ag Modified Camera- Rapid/Low Res（農(nóng)業(yè)改制相機(jī)-快速/低分辨率）、Ag RGB-Rapid/Low Res（農(nóng)業(yè)RGB—快速/低分辨率）；4個(gè)高級(jí)模板：Ag Modified Camera（農(nóng)業(yè)改制相機(jī)）、Ag RGB（農(nóng)業(yè)RGB）、Thermal Camera（熱成像相機(jī)）、ThermoMAP Camera（thermoMAP相機(jī)）。本次處理選用3D Maps模板；

（3）無人機(jī)影像處理：開始處理前檢查“處理選項(xiàng)” 設(shè)置（這里一般都是默認(rèn)），具體其他要求的設(shè)置。其中，目標(biāo)是大面積區(qū)域匹配選擇航拍網(wǎng)格或走廊型航線，目標(biāo)是單個(gè)物體匹配選擇自由飛行或傾斜拍攝。點(diǎn)云密度最好設(shè)置原始圖像，這樣生成的模型、DSM、DOM的精度才會(huì)高；

（4）輸出成果：完成本地處理后，就可以生產(chǎn)DSM、DOM、三維模型等。這樣無人機(jī)影像就可以應(yīng)用于測(cè)繪生產(chǎn)等領(lǐng)域。

四、結(jié)論

無人機(jī)影像獲取周期短，時(shí)效性強(qiáng)，有利于快速得到影像，便于快速及時(shí)有效的統(tǒng)計(jì)。目前而言，盡管無人機(jī)已經(jīng)部分應(yīng)用于遙感測(cè)繪各行業(yè)，由于圖片獲取及處理技術(shù)尚未完全成熟，目前尚不能完全取代傳統(tǒng)的“腳步丈量”。針對(duì)無人機(jī)圖像的像幅小、數(shù)量多、傾斜無規(guī)律、缺乏地面控制點(diǎn)等數(shù)據(jù)特點(diǎn)，從而造成的工作量大、效率低等問題，研究了適合該情況的圖像拼接方法和幾何糾正方法，采用PIX4D mapper軟件對(duì)無人機(jī)遙感圖像做相似功能處理。運(yùn)用PIX4D mapper軟件對(duì)無人機(jī)遙感影像進(jìn)行圖像處理，在飛行現(xiàn)場(chǎng)就可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速處理檢查，發(fā)現(xiàn)問題方便及時(shí)處理。還對(duì)成果做了質(zhì)量報(bào)告分析，主要是對(duì)區(qū)域網(wǎng)空三誤差、相機(jī)自檢校誤差和控制點(diǎn)誤差。針對(duì)生成的我們所需的三維模型、數(shù)字地面模型的和正射影像等產(chǎn)品。