无人机的图像处理自动化为摄影测量产品

2019 年 4 月 21 日 无人机

如今，配备轻型航空相机的无人机用于捕捉航拍图像，并在各种类型的项目上创造真正的差异。这些图像作为不同摄影测量产品的基础，从2D地图到3D模型，由于硬件和软件开发能够创造新的可交付成果，它们开辟了全新的机会，从而提高了精度和速度回转。

几年前，当专业无人机被引入时，摄影测量界立即采用它们捕捉航拍图像。使用轻型数码相机的无人驾驶无人机为有人驾驶飞机的航空测量提供了更便宜的替代方案，特别是对于小规模测绘项目。摄影测量师立即开始尝试和开发针对特定用例的经济高效的解决方案，但由于“从图像到数字现实：地球遥控器”上展示的软件，技术可以带来的差异正在被提升到一个全新的水平。传感和摄影测量“事件。

摄影测量和UAS

Racurs是一家来自俄罗斯莫斯科的软件和服务提供商，在摄影测量领域活跃了25年。他们创建了一个名为PHOTOMOD的数字摄影测量系统，该系统于1993年首次推出，现已在80多个国家使用。该系统用于从各种成像系统获得精确的空间数据，并生成增值的制图数据产品。

无人机的普及导致创建了一个单独的面向无人机的软件产品，名为PHOTOMOD UAS，可自动将基于无人机的图像处理成摄影测量产品，如DSM(数字表面模型)，DEM(数字高程模型)，2D和3D矢量和正射影像。该系统允许由于分布式处理方法而提高处理性能，并且最有效地使用可用的计算能力。在全自动模式下，可以使用块布局创建，构建切割线，连接点搜索/测量，DEM构建和过滤等操作。

从意象到数字现实

“从图像到数字现实：地球遥感和摄影测量”，是Racurs每年举办的国际科学和技术会议的正式名称，与会者讨论摄影测量中的新趋势和技术，卫星数据和图像处理的使用案例，航测使用UAS等。该活动于去年9月在希腊克里特岛举行，由为期三天的会议计划组成，提供各种演示，展示无人机技术如何使摄影测量师的工作受益，包括数据采集，处理和摄影测量终端产品的交付。

在此次活动中展示了大量的航空测量和UAS展示，Racurs的PHOTOMOD UAS系统的一个特定用例是进行空中三角测量，或简单的航空三角测量。该术语指的是保证通过航空和卫星图像生成的摄影测量数据产品的高几何精度的过程，并涉及在无人机飞行之前测量的用于执行块调整的定向参数或地面控制点(GCP)的创建。稍后处理图像。

希腊摄影测量工程师Yannis Yannikis证明，PHOTOMOD UAS的精心智能配置可以实现空中三角测量的亚像素精度。在这种特殊情况下，使用带有机械快门的1英寸传感器的Phantom 4 Pro无人机用于捕捉和处理30个不同希腊村庄的图像。每个项目都从使用GNSS接收器测量的地面控制点标记开始。在制定飞行计划和用于捕获图像数据的实际飞行之后，使用PHOTOMOD UAS下载和处理地理标记的图像。使用可以精确测量的良好目标，预先校准的相机并使用PHOTOMOD UAS软件进行严格和仔细的调整，获得了良好的结果。

使用“非专业”无人机来映射项目

如上所述，使用普通的无人机和专业的摄影测量软件解决方案可以实现高精度。然而，许多无人机制造商提供廉价的非专业无人机，为专业和更广泛的测绘系统提供了有吸引力的替代方案。来自Racurs的研究员Alexey Smirnov讨论了他在绘图项目中如此受欢迎的大众市场UAS的经验。他的一个结论是，许多“业余爱好者”地图制作者并未意识到使用消费者型UAS进行地图项目的潜在缺陷，这可能导致不可预测(和无法使用)的结果。

使用相机捕获数据时，最重要的因素是传感器，它决定了数据质量。然而，无人机制造商在飞行时间不太重要的特征上相互竞争。此外，图像质量和准确性是两个不同的问题，因为传感器和GNSS系统之间没有关系。当使用无人机经销商或制造商的UAS时，无法预先预测准确度和图像质量，这就是为什么不能给出保证的原因。

为了证明他的观点，斯米尔诺夫展示了一些使用不符合专业制图标准的消费型UAS拍摄的地图图像。配备鱼眼摄像机的更便宜的系统导致图像具有强烈的视觉失真，使其不适合进行测量。其他示例显示更准确的结果，但图像之间的颜色差异显着。通常，不清楚为什么廉价的系统不会产生好的结果。最好的选择是使用专业的绘图系统，产生可靠的结果。

用于3D建模和VR / AR的航空影像

长期以来，摄影测量一直被高度数据所占据，导致从天线和卫星图像中衍生出各种3D模型。数字摄影测量工作站(DPW)用于立体成像，其中图像是相同的场景或对象使用两个单独的监视器但是从略微不同的角度或透视显示，暗示空间深度。在会议期间，德国专业3D硬件供应商Schneider Digital展示了其目前市场上最高分辨率的3D PluraView立体摄影测量监视器。该监视器得到了地理空间行业许多专业应用的支持。

涉及摄影测量的最新应用是VR / AR。虽然结合两个学科的用例并不多，但预计这将在未来发生变化。AR / VR目前存在的问题之一是，对于不同的垂直行业存在许多不同的应用，缺乏任何形式的标准化。许多垂直行业仍在努力寻找AR / VR有益且有利可图的应用。然而，摄影测量和VR / AR是一个很好的组合，因为VR / AR环境需要精确度来测量投影3D空间中物体之间的距离。

UAS和云

空间数据曾用于本地存储。目前，越来越多的数据在云中处理。对于在云中运行但通过Web浏览器或桌面客户端访问的软件应用程序也可以这样说。使用云基础架构带来了新的订阅模式，用户按小时付费而非固定许可成本。这对于资源有限的人，例如学生，可能是有益的。

虽然不同的软件公司已经创建了自己的云(Esri，Autodesk)，但是存在将各种软件程序组合在一个云环境中的替代方案。对于可能在单个工作流程中使用多个软件程序的软件用户，这可以是一个方便的解决方案。GeoCloud就是这样一个例子，一个基于Amazon Web Services的SaaS平台。它面向地理空间专业人士，软件供应商以及空间数据提供商。该服务最近才推出，但已经为各种类别提供了许多软件程序。

得到教训

无人机已成为用载人飞机捕捉航拍图像的可靠且具有成本效益的替代方案。在短短几年内，它们已经成为摄影测量领域的一个重要因素。随着无人机技术的不断完善和新传感器的不断发展，摄影测量师正在努力寻找使用无人机技术的新方法，以便为绘图项目获得更准确的数据。虽然更便宜的大众消费无人机可能看起来像是更昂贵的高端测绘系统的诱人替代品，但这些无法提供与专业系统相同的可靠最终结果。多年的现场经验和对图像处理的摄影测量软件的熟悉使专业人员能够获得更高的精度，从而产生更可靠的制图数据产品。随着3D GIS，3D城市模型和AR / VR等新应用领域的出现，摄影测量学科开辟了新的市场和用户。无人机将继续发挥巨大的规则来获取数据，这些数据将形成像Racurs和其他人能够提供的数据产品的基础。

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