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Agisoft+photoscan在无人机航空摄影影像数据处理中的应用.pdf

Agisoftphotoscan在无人机航空摄影

plication of Agisoft photoscan in UAV Aerial Photographic Image Data Processing

随着航空摄影测量技术的飞速发展，利用低空无人飞 机进行航空摄影获取遥感数据已成为现实。但由于无人机 飞行姿态不稳定，所获取的影像存在旋片角大、畸变严重 等现象。由于以上特点，利用传统的航空摄影测量数据处 理软件处理无人机航摄数据时，工作量大，工作周期长。 Agisoftphotoscan软件是AGISOFT公司出品的3D扫描系 统，在影像的快速拼接，DEM、DOM快速生成方面具有自 已的优势。本文以青海省格尔木市夏日哈木镍钻矿区的无 人机影像数据为资料，利用photoscan作为数据处理工具， 就影像自动快速拼接、正射影像图（DOM）及三维地表模 型（DSM）的生成方法进行了探讨与研究。 1原始数据的特点及来源 利用无人机航空摄影获取影像数据，速度快，效率高 但无人机航测不同于传统的大飞机航测，因为它体积小， 重量轻，姿态稳定性方面不如大飞机，在飞行过程中伴随 自驾仪对其姿态的不断调整，有时会产生较大的旋片角。 而且由于所搭载的相机毕竞不如专业大飞机航测所用的 相机，其影像畸变也较为严重。不过随着科学技术的不断 发展及处理无人机航测影像软件的技术不断改进，以上问 题已经得到解决和验证。 本测区影像数据就是通过无人机航空摄影测量技术 所获取的，其分辨率按设计要求为0.2米，设计航高为 1100米，实施航飞共计四个架次，布设40条航线，总航程 445.83公里，测区范围总面积达120平方公里（图1），获 取原始照片数据2185张（图2）。 2数据处理软件Agisoftphotoscan的分析介绍 Agisoftphotoscan是俄罗斯Agisoft公司研发的3D扫 描软件，这是一款基于影像自动生成高质量三维模型的软 件，它根据多视图三维重建技术，可以对任意照片进行处 理，小到考古摆件，大到大量航片数据处理，软件仅通过导 入具有一定重叠率的数码影像，便可实现高质量的正射影 像生成及三维模型重建，整个工作流程无论是影像定向还

某高层住宅剪力墙结构工程施工组织设计图2照片、航线接合图

是三维模型重建过程都是完全自动化。 我们将PhotoScan引入无人机航空摄影测量数据处理 应用当中，结合夏日哈木矿区无人机航飞数据，实现了航 测成果中DOM和DSM产品的生产(图3)。

实践结果得出它可以 创建高分辨率的带有真实 地理参考的正射影像（使 用控制点可达5cm精度） 以及高质量带有详细彩色 纹理的数字地表模型，并 可以将成果转换到大地坐 标或者工程坐标系中。 3数据生产流程（图3 31原始数据预处理

作业设备。根据无人机的用途及种类的不同，无人机所获 取的POS数据其文件格式也各有不同，这里首先要将 POS数据格式做一定的修改，让其能顺利导入软件 PhotoScan当中去，其格式如图4。

图4修改后的POS数据格式

3.2导入影像。本测区面积较大，获取的影像数量 多，PhotoScan在处理这种大数据的任务时，依照航线图自

Value Engineering

市局将整个区域分成4不测区块进行处理，平均每个块导 入500张左右照片数据，对每个块逐一进行点云提取和立 本模型建立，最后再进行合并、提取纹理。通过这样的方 去，一方面可以有效的利用计算机的性能特点，一方面可 以提高数据处理的效率。导入的影像必须是依照航线且连 续，中间不能有空洞（图5）。

3.3数据定向、点云提取。Agisoftphotoscan根据摄影 测量的基本原理，根据最新的多视图三维重建技术，自动 计算出照片的位置、姿态等，其内定向、相对定向及绝对定 向都自动完成，无需人工另加干预。软件所需的基本数据 只有影像、POS数据及控制点数据，影像的拍摄位置是由 无人机在飞行过程中根据航线设计和飞行姿态所决定的。 经过修改好相应格式的POS数据和2185张照片数 据分组导入PhotoScan中，自动定向及生成的点云数据 （图6）。

图6自动定向后生成点云数据

3.4立体建模。传统测绘技术主要是单点精确测量 要用其采集数据进行三建模就存在很多问题，因为描述目 标结构的完整属性需要采集大量的点，小则几方，多则厂 百方甚至几千方，这样才能把目标完成建模，在这里利用 Agisoftphotoscan就解决了这个问题，它能从无人机航拍 的原始照片数据中提取带有坐标信息的点云数据，即快速 重构出目标的三维模型即线、面、体、空间等各种数据，再 现事物真实的形态特性，是继CPS技术以后又一项测绘 技术新突破（图7）。

3.5赋予纹理。建模完成后，接下来的 赋予材质，Agisoftphotoscan可根据不同的要求，在打开的设 置对话框中进行调整，达到我们所需要的效果。材质的最终 来源及分避率大小与我所

石狮服装批发城（一期）工程后浇带施工组织设计方案图8模型赋予精细材质

3.6成果输出。数字正射影像DOM及数字地表模型 DSM的输出是在以上工作完成之后导出的，导出时可以 调整分辨率大小、选择投影类型，导出时可以分幅及整幅 图导出。导出格式通常为TIFF/GeoTIFF(*.tif)，数字地表模 型可导出为PDF或3DS等格式（图9.图10.图11)。

图9经过匀光匀色后 的正射影像图DOM

图10分辨率为0.2米矿山局部图

图11数字三维地表模型DSM(一侧）

本文从实际出发修改土石方围堰施工方案，以青海省格尔木市镍钻矿区利用无 人机获取的影像数据为基础资料，经过灵活应用软件的技 术特性，最后成功得出所需要的各项数据成果。结果表明， 利用Agisoftphotosca三维场景快速自动建模，快速生成正 射影像图的方法是目前无人机应急测绘较好的数据处理 技术平台，由于它是基于影像的，纹理数据可以从原始影 像中提取，所以可以方便快捷地建立逼真的三维场景模 型。它不仅可以应用到航空摄影测量当中，甚至可以延伸 到建筑、考古、矿山、应急救灾等多种领域。这一技术的推 广与应用必将有助于无人机航空摄影测量技术的进一步 发展。

1土做车 明.摄影测量学[M].武汉大学出版社，2005. [2]郑顺义，王瑞瑞，陈长军，张祖勋.基于立体相机的三维场 景建模[J].测绘通报，2008（02）. [3]陈玲，潘伯鸣，曹黎云.低空无人机航摄系统在四川地形测 绘中的应用城市勘测，2011（05）