基于Pix4D軟件的無人機(jī)影像成圖研究

劉望明 王棟 劉軍峰 柳新強(qiáng)

摘 要： 現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展愈來愈成熟，尤其是在測繪行業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，本文主要研究固定翼無人機(jī)航拍影像的正射影像成圖研究，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用甘肅某縣實(shí)測無人機(jī)影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，進(jìn)行影像的拼接研究。本文詳細(xì)介紹Pix4D軟件生成正射影像的制作流程，為無人機(jī)的大比例尺測圖提供可靠正射影像圖。

關(guān)鍵詞： 無人機(jī);Pix4D;正射影像

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，給整個(gè)測繪行業(yè)也帶了翻天覆地的變化，以前進(jìn)行大比例尺地圖的測繪需要測量人員帶著全站儀，每個(gè)碎步點(diǎn)都需要觀測，浪費(fèi)了大量的人力和物力，而且測圖效率非常低，隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，極大地提升了測圖的效率，但是仍然需要測量人員一個(gè)個(gè)碎步點(diǎn)去測量，無人機(jī)的出現(xiàn)，徹底改變了傳統(tǒng)測圖的方式，只需要一架飛機(jī)，兩三個(gè)輔助人員一兩天內(nèi)就可以完成傳統(tǒng)十幾人幾個(gè)月的工作量。本文主要針對固定翼無人影像的拼接生成正射影像進(jìn)行研究分析，采用PIx4D軟件處理野外航拍數(shù)據(jù)，得到正射影像圖。

1 軟件介紹

Pix4D軟件是一款專業(yè)的無人機(jī)影像后處理軟件，它主要針對無人機(jī)航拍影像進(jìn)行處理，生成DOM、DEM等產(chǎn)品，Pix4D的處理影像以野外測量像控點(diǎn)為主，進(jìn)行刺點(diǎn)后，進(jìn)行空三加密、建立模型，生成正射影像等產(chǎn)品，Pix4D軟件進(jìn)行影像處理時(shí)需要高性能電腦，因?yàn)楹脚挠跋竦臄?shù)據(jù)量較大，處理時(shí)間較長。

2 正攝影像生成

2.1 原始影像

本文所選取的航拍數(shù)據(jù)為甘肅省某縣的固定翼航拍數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)量較大，本文選取了其中419張連續(xù)的影像進(jìn)行處理研究，選取數(shù)據(jù)的航拍軌跡示意圖示如下圖1所示。

圖1為無人機(jī)航拍軌跡和控制點(diǎn)示意圖，紅色原點(diǎn)表示航拍的原始影像信息，圖中綠色十字為參與空三加密的控制點(diǎn)，紅色十字為成果檢核點(diǎn)，用來進(jìn)行后期成果精度的檢核。

2.2 正射影像生成

（1）正射影像拼接第一是導(dǎo)入實(shí)驗(yàn)選取的影像數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)導(dǎo)入Pix4D后，首先選擇影像的坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇，本次航拍數(shù)據(jù)的坐標(biāo)采用WGS84坐標(biāo)系統(tǒng)，選定坐標(biāo)系統(tǒng)后，導(dǎo)入航拍影像的POS數(shù)據(jù)，POS數(shù)據(jù)中包含每張影像在控制的拍攝時(shí)的姿態(tài)。

（2）刺點(diǎn)，將原始影像導(dǎo)入成功后，導(dǎo)入控制點(diǎn)文件，然后對照野外實(shí)測控制點(diǎn)進(jìn)行圖上刺點(diǎn)工作，野外控制如下圖2所示，刺點(diǎn)完成后就可以進(jìn)行空三加密處理。

（3）生成正射影像圖。原始影像經(jīng)過刺點(diǎn)、空三加密之后就可以生成正射影像，拼接生成的正射圖如下圖3所示。

2.3 拼接成果精度檢查

對拼接生成的正射影像質(zhì)量的評價(jià)，精度檢核是非常有必要的一項(xiàng)，只有符合航攝影規(guī)范的規(guī)定精度，才是合格的成果，該成果才可以應(yīng)用于測量項(xiàng)目中。精度檢核一般是將正射影像圖片提取的控制點(diǎn)坐標(biāo)和野外實(shí)際測量的坐標(biāo)從XYZ三個(gè)方向進(jìn)行對比分析。一般是將生成的成果導(dǎo)入ARGIS軟件中，根據(jù)野外實(shí)測相控檢核點(diǎn)信息，從圖上找到該點(diǎn)后，點(diǎn)擊相應(yīng)的控制位置進(jìn)行坐標(biāo)的提取，本文檢核點(diǎn)為12個(gè)，依次按照上述方法進(jìn)行圖片上檢核點(diǎn)坐標(biāo)的提取，等到圖片檢核點(diǎn)坐標(biāo)提取完成后，和實(shí)測野外檢核點(diǎn)進(jìn)行對比，看看每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)的ΔX，ΔY及中誤差ΔS，具體的對比信息如下表所示：

上表中XYZ三個(gè)方向的誤差都符合規(guī)范要求，說明無人機(jī)航拍影像生成正射影像的精度可以滿足大比例尺地形測繪，可以應(yīng)用在規(guī)劃、測圖等方面。

3 總結(jié)

采用Pix4D軟件可以處理批量航拍影像生成正射影像，由于無人機(jī)航拍影像數(shù)據(jù)量較大，處理時(shí)間較長，所以需要配置較高的電腦進(jìn)行，本文經(jīng)過對生成的正射影像進(jìn)行精度檢查得出，生成的正射影像的精度完全滿足大比例尺地形測繪的應(yīng)用，因此Pix4D軟件完全可以應(yīng)用在無人機(jī)航拍影像的數(shù)據(jù)處理中。

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基金項(xiàng)目： 陜西鐵路工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院2018年科研基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：KY2018-79）

作者簡介： 劉望明（1992—），男，碩士，助教，從事無人機(jī)數(shù)據(jù)處理方面研究。