基于Pixi4D無人機圖像處理

周鵬 蔣興星

【摘要】：無人機作為一種新型的平臺和影像獲取方法，目前在國內(nèi)外的研究都還處于起步階段，理論和模型都不太成熟。本文介紹了國內(nèi)外無人機發(fā)展現(xiàn)狀以及無人機特點的基礎上，本文以某地區(qū)的資料數(shù)據(jù)為基礎，對無人機遙感圖像基于PIX4D mapper軟件進行了處理研究，目的在于提高現(xiàn)使用比較多、應用比較泛的軟件處理無人機遙感影像的精度和處理效率，進而擴大無人機遙感影像的應用領域。

【關鍵詞】：無人機 影像處理 DSM DOM

一、引言

隨著計算機技術的高速發(fā)展，攝影測量系統(tǒng)也發(fā)展的更加成熟，目前己步入數(shù)字攝影測量階段?，F(xiàn)在它己經(jīng)可以自動完成影像的幾何糾正、配準、信息提取，無需人為干擾。無人機遙感相較于航空遙感而言，成本低、技術簡單、具有機動性;相較于衛(wèi)星遙感而言對天氣依賴性小、實時便捷、具有靈活性：相對于地面遙感而言，它能獲取多角度、高分辨率的空間遙感影像。無人機遙感技術是在這三個傳統(tǒng)遙感技術基礎之上的進一步發(fā)展。

無人飛行器可按設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，一般的單位和個人都有能力負擔【2】。這些特點是傳統(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大了遙感的應用范圍和用戶群，因此無人機遇遙感具有廣闊的應用前景。

二、無人機影像獲取

無人機影像獲取周期短，時效性強，有利于快速得到影像，便于快速及時有效的統(tǒng)計。目前而言，盡管無人機已經(jīng)部分應用于遙感測繪各行業(yè)，由于圖片獲取及處理技術尚未完全成熟，目前尚不能完全取代傳統(tǒng)的“腳步丈量”。無人機數(shù)據(jù)獲取流程：無人機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、航線設計、飛行場地選擇、飛行前檢查、機載飛控檢查、數(shù)據(jù)預處理、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)化的無人機數(shù)據(jù)成像軟件，幫助用戶實現(xiàn)云計算功能，快速的生成最精準的報告，擁有自動生成正射影像的功能，從而能夠自動進行三維建模，幫助你在各行各業(yè)實現(xiàn)最佳的航拍監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析效果。集全自動、快速、與業(yè)精度為一體的無人機數(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，PIX4D mapper通過軟件自動空三計算原始影像外方位元素。利用PIX4 UAV的技術和區(qū)域網(wǎng)平差技術，自動校準影像。軟件自動生成精度報告，可以快速和正確地評估結果的質(zhì)量。提供了詳細的、定量化的自動空三、區(qū)域網(wǎng)平差和地面控制點的精度。Pix4Dmapper己廣泛應用于航測制圖、災害應急、安全執(zhí)法、農(nóng)林監(jiān)測、水利防汛、電力巡線、海洋環(huán)境、高校科研等領域。

（一）作業(yè)流程

先準備好原始數(shù)據(jù)包括影像數(shù)據(jù)、POS數(shù)據(jù)、相機參數(shù)和控制點坐標數(shù)據(jù);然后建立測區(qū)導入數(shù)據(jù)，全自動處理就生成了成果。

（二）實驗分析

（1）建立項目：導入影像數(shù)據(jù)和POS數(shù)據(jù)，選擇輸入輸出的坐標系;

（2）選擇處理選項模板：這里有11個模板可供選擇，3個標準模板：3D Maps（3D地圖）、3D Models（3D模型）、Ag Multispectral（農(nóng)業(yè)多光譜）;4個快速檢測模板：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-快速/低分辨率）、Ag RGB-Rapid/Low Res（農(nóng)業(yè)RGB—快速/低分辨率）;4個高級模板：Ag Modified Camera（農(nóng)業(yè)改制相機）、Ag RGB（農(nóng)業(yè)RGB）、Thermal Camera（熱成像相機）、ThermoMAP Camera（thermoMAP相機）。本次處理選用3D Maps模板;

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

（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。這樣無人機影像就可以應用于測繪生產(chǎn)等領域。

四、結論

無人機影像獲取周期短，時效性強，有利于快速得到影像，便于快速及時有效的統(tǒng)計。目前而言，盡管無人機已經(jīng)部分應用于遙感測繪各行業(yè)，由于圖片獲取及處理技術尚未完全成熟，目前尚不能完全取代傳統(tǒng)的“腳步丈量”。針對無人機圖像的像幅小、數(shù)量多、傾斜無規(guī)律、缺乏地面控制點等數(shù)據(jù)特點，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軟件對無人機遙感圖像做相似功能處理。運用PIX4D mapper軟件對無人機遙感影像進行圖像處理，在飛行現(xiàn)場就可以對數(shù)據(jù)進行快速處理檢查，發(fā)現(xiàn)問題方便及時處理。還對成果做了質(zhì)量報告分析，主要是對區(qū)域網(wǎng)空三誤差、相機自檢校誤差和控制點誤差。針對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。

【參考文獻】：

【1】 李先怡. 特征點匹配技術在無人機影像匹配中的研究與應用[D]. 西安科技大學， 2011.

【2】 韓友美. 優(yōu)化UAVRSF攝影測量高程精度的方案與技術研究[D]. 山東科技大學， 2008.

【3】 王聰華. 無人飛行器低空遙感影像數(shù)據(jù)處理方法[D]. 山東科技大學， 2006.

【4】 張宏偉. 矢量與遙感影像的自動配準[D]. 武漢大學， 2004.

作者簡介：周鵬（1994—），男，漢族，四川省大竹縣人，學生，在讀碩士，單位：重慶交通大學，研究方向：工程遙感與圖像處理。