概 述
Agisoft PhotoScan 專業版允許從一組具有相應參考信息的重疊圖像中生成地理參考稠密點雲,紋理多邊形模型,數字高程模型和正射影像。本教程介紹DEM / 正射影像以及三維建模生成工作流程的主要處理步驟,以便為具有地面控制點的一組圖像生成工作流程。
PhotoScan首選項
使用工具菜單中的相應命令打開PhotoScan首選項對話框:
在「常規」選項卡上為參數設置以下值:
立體聲模式:浮雕(如果您的圖形卡支持四路緩衝立體聲,請使用硬體)
立體視差:1.0
將日誌寫入文件:指定將存儲Agisoft PhotoScan日誌的目錄
在GPU選項卡中設置參數如下:
在對話框中檢查由PhotoScan檢測到的任何GPU設備。
使用少於兩個GPU時檢查「使用CPU」選項。
在「高級」選項卡上為參數設置以下值:
項目壓縮級別:6
保留深度圖:啟用
存儲絕對圖像路徑:禁用
檢查程序啟動時的更新:啟用
啟用VBO支持:啟用
添加照片
要添加照片,請從工作流菜單中選擇添加照片...命令或單擊位於工作空間工具欄上的添加照片按鈕。
在添加照片對話框中瀏覽源文件夾並選擇要處理的文件。點擊打開按鈕。
加載相機位置
在這一步,將來模型的坐標系使用相機位置進行設置。
注意:如果相機位置未知,則可跳過此步驟。然而,對齊照片程序在這種情況下需要更多時間。
使用「查看」菜單中的相應命令打開「參考」窗格。
單擊參考窗格工具欄上的導入按鈕,然後在打開對話框中選擇包含攝像頭位置信息的文件。
最簡單的方法是加載簡單的由字符分隔的文件(* .txt,* .csv),該文件包含每個攝像頭位置的x坐標和y坐標以及高度(攝像機方向數據,即俯仰角,俯仰角和偏航角值)也可以導入,但數據不是強制性的參考模型)。
在「導入CSV」對話框中,根據文件的結構指示分隔符,然後選擇要從其開始加載的行。請注意,#字符表示在對行進行編號時不計數的注釋行。通過在對話框的列部分設置正確的列號,為程序指示在每列中指定了什麼參數。建議在相應欄位中指定用於相機中心數據的值的有效坐標系。
在導入CSV對話框的示例數據欄位中檢查您的設置。
點擊確定按鈕。數據將被加載到「參考」窗格中。
如果EXIF元數據可用,也可以使用位於參考窗格上的導入EXIF按鈕來加載相機位置信息。
然後單擊參考窗格中的設置按鈕,然後在參考設置對話框中,如果尚未在導入CSV對話框中選擇它,則從列表中選擇相應的坐標系。
根據測量精度設置以米和度為單位的攝像機精度:
在傾斜攝影的情況下應該指定地面高度,並在所選坐標系中定義橢球體上方的平均地面高度。
點擊確定,相機位置將在模型視圖中使用其地理坐標進行標記:
如果在「模型」視圖中看不到任何內容,即使已導入有效的攝像機坐標,請檢查工具欄上是否按下了「顯示攝像機」按鈕。然後單擊位於工具欄上的重置視圖按鈕。
檢查相機校準
打開工具菜單→相機校準窗口。
默認情況下,PhotoScan根據EXIF的初始值估算相機對準和優化步驟中的內置相機參數。如果像素尺寸和焦距(均以毫米為單位)在圖像EXIF中缺失,並因此在相機校準窗口中,則可根據相機和鏡頭規格的數據在處理之前手動輸入它們。
如果使用預校準攝像頭,則可以使用窗口中的加載按鈕以一種支持的格式加載校準數據。為了防止在處理過程中通過PhotoScan調整預校準值,必須檢查固定校準標誌。
PhotoScan可以處理同一個項目中不同攝像機拍攝的圖像。在這種情況下,在攝像機校準窗口的左側框中會出現多個攝像機組,根據圖像解析度,焦距和像素大小進行默認分割。如果有必要,校準組也可以手動分割。
如果使用超廣角或魚眼角度鏡頭,建議在處理之前將相機類型從相框(默認)切換到魚眼。
對齊照片
在這個階段,PhotoScan找到重疊圖像之間的匹配點,估計每張照片的相機位置並構建稀疏點雲模型。
從工作流菜單中選擇對齊照片命令。
在「對齊照片」對話框中為參數設置以下建議值:
準確度:高(較低的準確度設置可用於在較短的時間內獲取粗略的相機位置)
對預選:參考+通用(如果相機位置未知 - 只能使用通用預選模式)
通過掩碼限制要素:禁用(如果任何區域被掩蔽,則啟用)
關鍵點限制:40,000
聯結點限制:4000
自適應相機模型擬合:啟用(讓PhotoScan失真參數估計)。
點擊確定按鈕開始照片對齊。在很短的時間內(取決於項目中的圖像數量及其解析度),您將獲得模型視圖中顯示的稀疏點雲模型。相機位置和方向在視圖窗口中用藍色矩形表示:
放置標記
標記用於優化相機位置和方向數據,這可以獲得更好的模型參考結果。
要生成準確地理參考的正交馬賽克,至少10 - 15個地面控制點(GCP)應均勻分布在感興趣區域內。
為了能夠遵循引導標記放置方法(這將更快,更容易),您需要首先重建幾何圖形。
從Workflow菜單中選擇Build Mesh命令,並在Build Mesh對話框中指定以下參數:
點擊確定按鈕。
然後,在建立幾何體(通常需要幾秒鐘才能根據稀疏點雲重建網格)時,通過雙擊照片窗格中的圖標在Photo View中打開一個GCP可見的照片。放大以在照片上找到GCP,並使用右鍵單擊相應位置中打開的照片上可用的照片上下文菜單中的創建標記命令將標記放置在圖像的對應點上:
在「參考」窗格中選擇標記。然後使用上下文菜單中的「按標記過濾」選項在「照片」窗格中過濾圖像,方法是右鍵單擊「工作空間」窗格中的標記標籤。
現在您需要檢查每張相關照片上的標記位置,並在必要時改進其位置,以提供最大的準確性。打開創建的標記可見的每張照片。按住滑鼠左鍵放大並拖動標記到正確的位置。對每個GCP重複描述的步驟。
輸入標記坐標
最後,從文件導入標記坐標。單擊參考窗格工具欄上的導入按鈕,並在打開對話框中選擇包含GCP坐標數據的文件。最簡單的方法是加載簡單的字符分隔文件(* .txt),其中包含標記名稱,x,y坐標和高度。
在「導入CSV」對話框中,根據文件的結構指示分隔符並選擇要開始加載的行。請注意,#字符表示在對行進行編號時不計數的注釋行。通過在對話框的列部分設置正確的列號,為程序指示在每列中指定了哪個參數。
此外,建議在相應欄位中指定用於相機中心數據的值的有效坐標系。
在導入CSV對話框的示例數據欄位中檢查您的設置:
點擊確定按鈕。數據將被加載到「參考」窗格中。
優化相機對齊
為了在計算相機外部和內部參數以及校正可能的失真(例如「碗效應」等)時獲得更高的精度,應該運行優化程序。如果地面控制點坐標幾乎精確地知道 - 幾釐米準確度(基於標記的優化程序),則特別推薦此步驟。
單擊「參考」窗格中的「設置」按鈕,然後在「參考設置」對話框中根據GCP坐標數據從列表中選擇相應的坐標系。
在優化之前,還可以使用編輯菜單→漸進式選擇對話框中的相應標準去除重投影誤差值最高的點。
在測量精度部分為參數設置以下值,並檢查是否選擇了與用於測量GCP的系統相對應的有效坐標系:
標記精確度:0.005(根據測量精度指定值)。
比例尺精度:0.001
投影精度:0.1
聯結點準確度:1
點擊確定按鈕。
在「參考」窗格中,取消選中所有照片並檢查要在優化過程中使用的標記。其餘未考慮的標記可用作評估優化結果的驗證點。建議使用攝像機坐標,其精確度遠低於GCP,因此可以排除機載GPS設備故障引起的攝像機位置異常。
單擊參考窗格工具欄上的優化按鈕。
選擇您想要優化的相機參數。點擊確定按鈕開始優化過程。
(對於DJI無人機相機,通常建議優化捲簾快門)。
設置邊界框
邊界框用於定義重建區域。
邊界框可以調整大小,並可以在工具欄的「調整大小區域」和「旋轉區域」工具的幫助下旋轉。
重要提示:邊界框的彩色邊指示將被視為地平面的平面,並且必須設置在模型下並與XY平面平行。如果要在高度場模式下構建網格,這對於航空數據處理工作流程來說是合理的,這一點很重要。
構建密集點雲
根據估算的攝像頭位置,程序會計算每個攝像頭的深度信息,將其合併為一個密集點雲。
從工作流菜單中選擇構建密集雲命令。
在「構建密集雲」對話框中為參數設置以下推薦值:
質量:中等(更高的質量需要相當長的時間,需要更多的計算資源,質量更低可用於快速處理)
深度過濾:積極(如果要重建的場景的幾何圖形複雜,具有許多小的細節或無紋理的表面,例如屋頂,建議設置「深度」深度過濾模式,對於不需要分類的重要特徵)
藉助位於工具欄上的選擇工具和刪除/裁剪工具,可以刪除密集雲中的點。
構建網格(可選:如果不需要多邊形模型作為最終結果,則可以跳過)
在密集點雲被重建之後,可以基於密集的雲數據生成多邊形網格模型。
從工作流菜單中選擇構建網格命令。
在「構建網格」對話框中為參數設置以下建議值:
表面類型:高度場
源數據:密集雲
多邊形計數:中(生成模型中的最大面數)高/中/低預設標籤旁邊的值基於密集雲中的點數,自定義值可用於更詳細的曲面重構。
插值:已啟用
點擊OK按鈕開始網格重建。
編輯幾何
有時在構建紋理圖集和導出模型之前需要編輯幾何圖形。
不需要的面可以從模型中刪除。首先,您需要使用工具欄中的選擇工具指定要刪除的面。所選區域在模型視圖中以紅色突出顯示。然後,要刪除所選內容,請使用工具欄(或Del鍵)上的刪除選擇按鈕或使用工具欄上的裁剪選擇按鈕刪除所有未選中的面。
如果原始圖像的重疊不夠,可能需要在幾何編輯階段使用「工具」菜單中的「關閉孔」命令來生成無孔模型。在「關閉孔」對話框中,選擇要關閉的最大孔的尺寸(以總模型尺寸的百分比表示)。
PhotoScan傾向於生成具有過度幾何解析度的3D模型。這就是為什麼建議在將網格導出到其他編輯工具之前對網格進行抽取以避免外部程序性能下降的原因。
要對3D模型進行抽取,請從「工具」菜單中選擇「抽取網格...」命令。在「網格細分」對話框中,指定應保留在最終模型中的面的目標數量。對於PDF導出任務或Web查看器上傳,建議將面數減小到100,000 - 200,000。
點擊確定按鈕開始網格抽取程序。
構建紋理(可選;僅適用於多邊形模型)
此步驟在正射影像導出工作流程中並非真正需要,但在導出之前可能需要檢查紋理模型,或者可能有助於精確放置標記。
從工作流菜單中選擇構建紋理命令。
在「構建紋理」對話框中為參數設置以下建議值:
映射模式:正射影像
混合模式:鑲嵌
紋理尺寸/數量:8192(紋理圖集的寬度和高度,以像素為單位)
啟用色彩校正:禁用(該功能對於處理亮度變化極大的數據集很有用,但對於一般情況,可以不選中以節省處理時間)
點擊確定按鈕開始紋理生成。
構建DEM
數字高程模型可以基於密雲或網格模型生成。通常第一選項是首選,因為它提供了更準確的結果(低多邊形模型,被用作源數據,可能導致DEM不準確),並允許更快的處理,因為可以跳過網格生成步驟。
從工作流菜單中選擇生成DEM命令:
應該根據用於模型參考的系統來指定坐標系。
在導出階段,可以將結果投影到不同的地理坐標系。
DEM生成過程完成後,可以通過雙擊「工作空間」窗格上的塊內容中的DEM標籤在正射視圖中打開重建的模型:
構建正射影像
從工作流菜單中選擇構建正射影像命令:
選擇正射鑲嵌生成過程所需的表面:網格或DEM,以及混合模式。
根據原始圖像的平均地面採樣解析度建議像素大小。根據表面大小和輸入像素大小,將計算正射影像的總大小(以像素為單位),並顯示在對話框的底部。
生成的正射影像可以以與數字高程模型類似的正射模式進行審查。通過雙擊工作區窗格中的正射影像標籤,可以在此查看模式下打開它。
導出正射影像
選擇導出正射影像→從文件菜單中導出JPEG / TIFF / PNG命令。
在導出正射影像對話框中為參數設置以下建議值:
投影:所需的坐標系
像素大小:所需的輸出解析度(請注意,對於WGS84坐標系統單位應指定度數。使用測量按鈕以米為單位指定解析度)。
以塊為單位拆分:10000 x 10000(如果導出面積較大,建議啟用「拆分塊」功能,因為在導出階段內存消耗相當高)
區域:設置應該投影並呈現為正射影像的模型部分的邊界。在正交視圖中繪製並標記為邊界的多邊形形狀也將被考慮用於正射影像導出。
應根據工作要求指定TIFF壓縮和JPEG質量。
BigTIFF格式允許克服大型正射影像的TIFF文件大小限制,但它不被某些應用程式支持。
單擊導出...按鈕,然後指定目標文件名並選擇導出文件的類型(例如GeoTIFF)。點擊保存按鈕開始正射影像生成。
導出DEM
選擇導出DEM→從文件菜單導出GeoTIFF / BIL / XYZ命令。
在導出DEM對話框中為參數設置以下推薦值:
投影:所需的坐標系
無數據值:不可見點的值; 應根據後處理應用程式的要求指定。
像素大小:所需的導出解析度
拆分塊:10000 x 10000(如果導出的區域很大,建議啟用塊拆分功能,因為在導出階段內存消耗相當高)
區域:設置模型部分的邊界,應該將其投影並呈現為DEM。此外,在Ortho視圖中繪製並標記為邊界的多邊形形狀將被考慮用於DEM導出。
單擊導出...按鈕,然後指定目標文件名並選擇導出文件的類型(例如GeoTIFF)。點擊保存按鈕開始DEM生成。
添加照片
要添加照片,請從工作流菜單中選擇添加照片...命令或單擊位於工作空間工具欄上的添加照片按鈕。
在添加照片對話框中瀏覽源文件夾並選擇要處理的文件。
點擊打開按鈕。
掩膜照片
建議掩蓋源照片上的所有不相關元素(背景,意外前景等)。
PhotoScan中的遮罩由包圍特定圖像區域的輪廓表示。通過添加或減少選擇在Photo View中修改當前蒙版。要切換到照片視圖,請雙擊工作區或照片窗格中的相應照片。
要創建選擇,請使用支持的選擇工具之一(可從工具欄或照片菜單中獲得)。直到使用工具欄中的「添加選擇」或「減去選擇」按鈕將其與蒙版合併為止,選擇才會合併到當前蒙版中。
在對齊照片處理階段(通過對齊照片對話框中的遮罩選項檢查約束特徵),可以忽略遮罩區域,並且在構建模型和構建紋理階段始終忽略遮罩區域。
對齊照片
在這個階段,PhotoScan為每張照片優化相機位置並構建點雲模型。
從工作流菜單中選擇對齊照片命令。
在「對齊照片」對話框中為參數設置以下建議值:
準確度:高(更高的準確度設置有助於獲得更準確的相機位置估計值。更低的準確度設置可用於在更短的時間內獲取粗略的相機位置)
預選對:禁用(用於快速處理大量照片可使用通用預選)
通過蒙版約束要素:啟用(如果蒙版覆蓋任何移動的對象,包括雲)或禁用(如果在拍攝期間所有蒙版區域都是靜態的)
關鍵點限制:40000
領帶限制:1000
點擊確定按鈕開始照片對齊。
設置邊界框
照片對齊完成後,優化邊界框的位置和方向以適合對象:
此步驟是可選的,因為PhotoScan會自動計算邊界框的尺寸和位置。
但建議檢查是否需要更正,因為幾何重建步驟僅處理體積內的點雲。
邊界框可調整大小,並可在移動和旋轉工具的幫助下旋轉。
構建密集點雲
根據估算的攝像頭位置,程序會計算每個攝像頭的深度信息,將其合併為一個密集點雲。
從工作流菜單中選擇構建密集雲命令。
在「構建密集雲」對話框中為參數設置以下推薦值:
質量:中等(更高的質量需要相當長的時間並需要更多的計算資源)
深度過濾:主動(如果要重建的場景的幾何圖形複雜且前景中有許多小細節,則建議設置「深度」深度過濾模式,以便重要功能不被分類)。
只有先前生成密集雲並且在PhotoScan首選項窗口中打開了保留深度貼圖選項時,才能使用重用深度貼圖標記。
藉助位於工具欄上的選擇工具和刪除/裁剪工具,可以刪除密集雲中的點。
構建網格
在密集點雲被重建之後,可以基於密集的雲數據生成多邊形網格模型。
從工作流菜單中選擇構建網格命令。
在「構建網格」對話框中為參數設置以下建議值:
表面類型:任意
源數據:密集雲
多邊形計數:高(高/中/低預設標籤旁邊顯示的值取決於密雲中的點數,自定義面數可以手動輸入。)
插值:已啟用
點擊確定按鈕開始構建幾何。
編輯幾何
有時在構建紋理圖集和導出模型之前需要編輯幾何圖形。
不需要的面可以從模型中刪除。首先,您需要使用工具欄中的選擇工具指定要刪除的面。所選區域在模型視圖中以紅色突出顯示。然後,要刪除選擇,請使用工具欄上的刪除選擇按鈕(或DEL鍵)或使用工具欄上的裁剪選擇按鈕刪除除了選定的所有面以外的所有面。
在某些情況下,在沒有插值的情況下構建幾何體可能會導致與主模型構件生成的小型非連接。為了簡化選擇和刪除這些組件,您可以使用編輯菜單中的漸進式選擇命令。
在漸進式選擇對話框中拖動滑塊以調整所選組件的大小。您可以在模型視圖中觀察選擇結果。
點擊OK按鈕完成選擇。
然後根據需要刪除選定的組件。
如果您的任務需要規則的拓撲結果,則可以通過「工具」菜單中的「查看網格統計信息...」命令來檢查網格是否存在可用的網格統計對話框中的任何不規則性。如果網格包含任何不規則性,請單擊修復拓撲按鈕以消除它們。
PhotoScan傾向於生成具有過度幾何解析度的3D模型。這就是為什麼建議在將網格導出到其他編輯工具之前對網格進行抽取以避免外部程序性能下降的原因。
要對3D模型進行抽取,請從「工具」菜單中選擇「抽取網格...」命令。在「網格細分」對話框中,指定應保留在最終模型中的面的目標數量。對於PDF導出任務或Web查看器上傳,建議將面數減小到100,000-200,000。點擊確定按鈕。
如果幾何圖形沒有內插地構建,為了在最後階段導出關閉模型,有必要在幾何圖形編輯階段從工具菜單中使用「關閉孔」命令。在「關閉孔」對話框中,選擇要關閉的最大孔的尺寸(以總模型尺寸的百分比表示)。
點擊OK按鈕開始關閉程序。
構建紋理
如果無紋理模型足以作為最終結果,則可跳過此步驟。
從工作流菜單中選擇構建紋理命令。
在「構建紋理」對話框中為參數設置以下建議值:
映射模式:通用
混合模式:鑲嵌
紋理大小/數量:4096 x 1(以像素為單位的紋理圖集的寬度和高度,並決定要導出到的紋理的文件數量。將紋理導出到多個文件允許歸檔最終模型紋理的更高解析度, 由於內存限制,對單個文件的高解析度紋理可能會失敗)
啟用色彩校正:禁用(該功能對於處理亮度變化極大的數據集很有用,但對於一般情況,可以不選中以節省處理時間)
點擊確定按鈕開始紋理生成。
導出模型
如果應該將模型導出到文件中,請從「文件」菜單中選擇「導出模型...」命令。
在另存為...對話框中,選擇要保存模型的文件夾,列印文件名並從列表中選擇首選文件類型。
點擊保存按鈕。
在「導出模型」對話框中指示所需的導出參數。請注意,可用的導出參數列表取決於所選的文件格式。
注意:導出的紋理將與具有相同文件名的3D模型存儲在相同的文件夾中(文件類型由用戶選擇)。
PhotoScan支持將模型直接上傳到Sketchfab和Verold資源。要在線發布您的模型,請使用File菜單中的Upload Model ...命令。
注意:要在空間中應用正確的模型方向,請在模型上傳之前使用「旋轉對象」工具。