Photoscan、Pix4d、UASMaster、TBC無人機影像處理軟體對比測評

前言導讀:

無人機資料採集僅僅只是測繪工作流程中的第一個環節,如何快速處理影像資料?如何生成高質量的交付成果?高效、智慧化的無人機影像處理軟體逐漸成為行業重點關注之一,市面上也衍生出了許多相關資料處理軟體。

本期由工程技術部大咖賀彥武根據Photoscan、Pix4d、UASMaster、Trimble Business Center(TBC)四款無人機影像處理軟體的特點,介紹每款軟體的特點及處理流程,並在相同資料條件下,對四款軟體的操作流程、成果精度等進行對比,為內業人員選擇無人機資料處理軟體提供參考。

Part01 對比測試背景

本期共進行兩次對比,第一次採用飛馬D2000型號無人機搭載D-CAM2000型號單鏡頭,單鏡頭畫素為2400萬,總共533張原始影像資料,對比軟體為:Photoscan、Pix4d、UASMaster;第二次採用大疆精靈4RTK型號無人機,單鏡頭畫素為2000萬,總共76張原始影像資料,對比軟體為:Photoscan、Pix4d、UASMaster、TBC。

資料採集過程均使用無人機差分RTK系統進行絕對定向,不使用外界控制點干預平差結果。對比軟體操作過程及結果僅針對軟體生產真正射影像及柵格資料的效果進行對比,測繪精度要求1:2000。

Part02 實際處理流程對比

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Photoscan軟體

01 軟體簡介

Photoscan是俄羅斯公司AgiSoft開發的一套基於影像自動拼接的軟體,該軟體擁有強大的融合演算法,在專案實際生產過程中表現優異,擁有廣大使用者群體。

02 資料匯入

將原始影像和pos資料直接進行匯入,這裡有兩種匯入方式,一種是匯入照片,另一種是匯入照片資料夾。

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03 對齊照片

照片和pos 匯入軟體後,進行下一步操作——對齊照片,也可以叫自由網空三。這一步實際上就是匹配相片同名點,從而建立影像連線點進行空三加密的步驟。對齊質量分好幾個等級,選擇的等級越高,所需要的時間也越長,相對質質量也會越好,這裡我們一般選擇中等即可。

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04 建立密集點雲

建立密集點雲的過程是所有過程中花費時間最長的一步,與對齊照片一樣,有多種質量可以選擇,這裡一般也是選擇中就可以了。

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05 建立DEM

建立DEM的元資料選擇密集點雲,也就是上一步中所建立的密集點雲,密集點雲的質量好壞將直接影響DEM的效果。

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06 建立DOM

建立DOM的源資料選擇DEM,這也意味著建立的DEM精度的好壞會影響最終DOM的質量。

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Pix4d軟體

01 軟體簡介

Pix4d軟體是由瑞士pix4d公司研發,是一款及集全自動、快速、專業精度為一體的無人機資料和航空影像資料處理的軟體。

02 資料匯入

Pix4d資料匯入方式是在建立工程檔案時候將準備好的照片和pos一同匯入的,並設定好需要的目標座標系統。這種匯入方式方便快捷,讓人理解起來也較為簡單。

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03 初始化處理

資料匯入完畢後,先進行初始化處理,選擇快速檢測,這一步驟也是相當於自由網空三進行連線點加密匹配。快速檢測的速度較快,快速檢測結束後再選擇全面高精度檢測。全面高精度檢測相對於快速檢測來說,加密點的數量會更多,空三演算法更精密。

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04 點雲和紋理

初始化結束後就可以生成點雲和紋理了,這裡也可以不選擇生成。如果不選擇生成點雲和紋理的話,整個正射影像的製作過程會快很多,但是效果會有所降低,這裡可根據情況選擇生成與否。

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05 DSM及正射影像

DSM及正射影像也就是最後的成果製作,可選擇一起生成或者只生成其一。也可以在點雲和紋理處選擇進行點雲分類,分類後的點雲可以僅使用地面點來生成DEM柵格資料。

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UASMaster軟體

01 軟體簡介

UASMaster軟體是透過對Inpho軟體的整合簡化,根據Inpho軟體的處理引擎開發出來的一款易用性強、功能全面的專用於無人機攝影測量的處理軟體。

具有以下功能特點:

一鍵式快速批處理或互動式分步處理

支援影像解析度達1億300萬畫素

全自動空三,相機自檢校,高密度點雲匹配與高精度正射影像建立

02 資料匯入

將相機引數、原始影像、pos、按照順序依次匯入軟體,然後創立航帶,UASMaster是一款非常精密的無人機資料處理軟體,原始資料提供的質量越高最後生產的成果資料也會越好。在匯入POS時可以根據我們的pos精度調整標準差大小以提高最終成果精度。

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03 建立影像金字塔

UASMaster可以透過建立影像內部金字塔的形式提高後續空三的效率。

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04 建立影像概覽

UASMaster可以快速建立正射影像的概覽圖用於提前觀看,也可根據概覽圖調整影像色彩、飽和度等,使最終成果影像達到我們想要的效果。

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05 連線點提取

連線點提取即自由網空三,可對連線點密度進行高、中、低的選擇,一般情況選擇中即可,選擇高的話提取時間相對會比較長,但得到的連線點密度也會更高,資料質量會更好。

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06 平差最佳化

UASMaster可透過計算原始影像的相機引數來得到更為準確的相機引數,從而最佳化影像的pos精度。

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07 表面生成及編輯

UASMaster可以對生成的DSM、DEM進行編輯,編輯方式可分為兩種。一種是對生成的點雲進行分類,將點雲分類為建築物點、地面點、植被點等類別,分類完後根據需要的表面類別選擇所需要的點雲種類;第二種是直接手動編輯表面,將建築物點等不需要的要素進行壓平。

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分類點雲示意圖

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手動編輯示意圖

08 建立正射影像

最後的正射影像可以一鍵生產,選擇相應的地面解析度大小,設定為經典正射影像即可。

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TBC軟體

01 軟體簡介

Trimble Business Center簡稱TBC,這是一款專業的點雲處理軟體,軟體功能豐富,內容涵蓋全面,其中攝影測量模組就是處理無人機資料的模組。

02 資料匯入

TBC目前可支援大疆、天寶、徠卡等型號的無人機資料,下面以大疆無人機資料為例進行測試。

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03 平差攝像點

點選平差攝像點,進行自由網空三。

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04 建立可交付成果

空三結束後就可以直接製作DEM、DSM、DOM或者點雲的成果了。

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05 傳送至UASMaster

TBC也可以將匯入的資料傳送到UASMaster進行處理,兩個軟體之間可以互動使用。

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Part03 成果及細節對比

01 D2000無人機影像處理成果及細節對比

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02 D2000無人機影像處理精度報告

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Photoscan精度報告

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Pix4d精度報告

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UASMaster精度報告

03 精靈4RTK無人機影像處理成果及細節對比

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04 精靈4RTK無人機影像處理精度報告

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Photoscan精度報告

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Pix4d精度報告

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UASMaster精度報告

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TBC精度報告

05 成果資料分析表

依次將資料按照操作流程進行匯入、空三、建立DOM影像,計算所耗費的時間,檢查其精度和DOM影像的質量。測試結果分別如下:

D2000無人機影像資料處理

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精靈4RTK無人機影像資料處理

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Part05 總結

在此次對比中,UASMaster作為一款專業、精密的無人機處理軟體,在處理效率和成果圖效果以及成圖精度在以上四款軟體中略有優勢;其次Photoscan的優勢在於可生成真正射影像且附帶精細紋理;Pix4D 具有操作簡單,上手快的優勢,且成本較低;TBC作為內業資料處理軟體可生成多種交付成果,且具有點雲分類、表面柵格製作、斷面分析等功能。

(*此次測評結果僅針對本次對比過程中整體無人機影像資料處理流程及輸出成果精度情況,歡迎在下方留言處提出更多見解。

文字:工程技術部賀彥武、市場部

圖片:工程技術部賀彥武