王 丽

（山西华澳商贸职业学院，山西 晋中 030600）

无人机航空摄影技术是航空摄影领域中的一项重要手段，具有灵活快速、成本低廉、实时数据传输等方面的独特优势，现已成为应用较为广泛的空间数据获取手段，特别在应急数据获取和小范围测绘等方面存在独特优势。现阶段无人机航空摄影影像数据分析步骤是：首先进行影响配准，其次进行空三计算、平差处理和几何校准处理等一系列处理，最后进行影像镶嵌与正射校正处理。该处理方法存在对原始数据要求高、姿态参数精度要求高和控制点数据要求高的特点。在无人机软件系统的具体应用中，由于无人机对于地面影像获取可能会受到内部与外界的各种因素影响，因此其处理质量可能会存在某些问题。为避免此类情况的产生，在数据接收与采用处理软件进行影像数据处理前，研究人员需通过图像增强、图像校正等技术进行预处理，以此来确保测量效果[1]。Agisoft Photo Scan软件为无人机航空摄影影像数据的快速处理提供了可能。采用Agisoft Photo Scan软件可对数据进行自动快速拼接处理、生成数字正射影像处理和生成数字高程模型处理。本文将对无人机航空摄影测量系统概述和特点，以及影像数据快速处理技术进行分析探讨。

1 无人机航空摄影测量系统概述

1.1 硬件系统组成

无人机航空摄影测量硬件系统主要由两部分组成，分别为机载系统和地面监控系统，详见表1。

表1 无人机航空摄影测量硬件系统组成及主要功能

1.2 软件系统组成

无人机航空摄影测量软件系统主要由两部分组成，分比为航线设计软件和数据接收与处理软件，详见表2。

表2 无人机航空摄影测量软件系统组成及主要功能

2 无人机航空摄影测量技术主要优势

2.1 时效性强

相较于传统的人工测量以及卫星测绘技术，无人机航空摄影测量技术在测量中用时更短，可及时提供相应的地理信息。同时，无人机航空摄影测量技术也具有更大的测量范围，单台无人机每天可以对数十到数百平方千米的面积进行航空摄影。由此可见，无人机航空摄影测量技术的时效性很强。

2.2 简单可靠

无人机航空摄影为低空飞行，气候环境并不会对其产生过大影响，且该技术对于操作场地没有过高要求，只需确保起降场地平整即可。同时，无人机操作简单，相关操作技巧容易掌握。由此可见，无人机航空摄影测量技术具备简单可靠的优势。

2.3 数据获取快

通常情况下，无人机上均安装数码摄像机等的设备，可实现待测区域地理信息的快速获取，且具有较高的分辨率。同时，相应的可视化三维地理信息数据也将快速生成，从而有效满足实际工程测量需求[2]。

2.4 成本低

目前许多无人机航空摄影系统本身价格较为合理，应用和维修较为简单，加之操作人员有限，不需花费大量的人力资源成本。

3 无人机航空摄影测量影像数据快速处理技术

由目前的无人机航空摄影测量技术应用可知，其影像数据的快速处理主要通过Agisoft Photo Scan软件来实现。Agisoft Photo Scan软件中含有自动化三维场景建模技术，通过此项技术，可实现对无人机航空摄影影像数据的良好拼接，同时也可以对EDM模型以及数字化正射影像等三维模型进行建立，从而实现无人机航空摄影作业效率及其影像数据处理效率的显著提升。Agisoft Photo Scan软件可以为多种相机获取的影像数据处理提供支持，包括球面镜头、鱼眼镜头、单幅相机等，且能够为Python语言提供支持，并以脚本的形式实现自动化作业流程的良好控制[3]。在通过该软件进行无人机航空摄影影像数据的快速处理中，其主要处理流程包括无人机航拍数据准备、导入并对齐影像、生成密集点云、几何图元编辑、生成DEM、生成数字化正射影像以及成果导出七大部分，其主要流程示意图详见图1。

图1 Agisoft PhotoScan软件对无人机航空摄影影像数据快速处理的主要流程示意图

3.1 数据准备

无人机种类繁多和用途各有不同，不同无人机获取到的POS数据会产生不同的格式，基于此，在通过Agisoft Photo Scan软件进行无人机航空摄影影像数据的快速处理中，首先需要将POS数据转换为Photo Scan软件认可的格式。通常情况下，在无人机航空摄影影像获取中，其自身携带的IMU与GPS将会构成一个POS系统，从而在飞行中实现飞行姿态和WGS-84坐标等的数据获取，一些无人机航空摄影影像数据将会在拍摄时直接写入到GPS数据中。通过Photo Scan软件，可直接在照片EXIF信息中对其位置信息进行读取。由于无人机飞行姿态数据并非必要数据，不需在影像POS数据中将其导入。

3.2 影像导入与对齐

将无人机航空摄影影像添加到Photo Scan中，若航空摄影区域具有较大的面积，则需要分区处理，各个区域内的航空摄影照片不需要太多数量，便可实现计算机性能的充分利用，并实现航空摄影影像处理效率的进一步提升。若位置信息已经写入了航空摄影影像数据内，则不需要将影像POS数据导入，否则需导入。在照片导入之后，可对影像进行设置，包括相机精度、标尺精度、标记精度、坐标参考系等。之后是照片对齐处理，对齐精度可以按照五个级别进行划分，越低精度的照片，对其处理的速度也就越快。通过该软件中的三维多视图重建技术，便可对照片的姿态、位置等进行自动计算，并在此过程中实现影像的绝对定向、相对定向以及内定向处理。

3.3 密集点云生成

在具体处理中，Photo Scan软件可以相机位置作为依据，对其深度信息进行计算，并将其合并成单一形式的密集点云。密集点云的生成质量也可以按照五个等级进行划分，越高质量的密集点云处理速度就会越慢。在具体处理中，可根据实际需求来合理选择点云质量。比如，在进行灾害区域的应急航空摄影过程中，便可将点云质量适当降低，以此来提升其处理速度。对于部分点云数据，也可以按照实际需求对其进行剪裁或删除处理。若最终获得的模型结果需要一个三维多边形，则需要进一步做好网格构建，可借助于软件中的稽核员编辑功能；若最终获得的结果只需要是DEM以及正射影像形式，则不需构建网格[4]。

3.4 几何图元编辑

在网格生成之后，可借助于软件中的几何图元编辑功能将不需要的一些面元素删除。若无人机航空摄影获取的原始影像数据不具备足够的重叠度，网格模型可能会出现孔洞。对于孔洞，可通过Photo Scan将其关闭。对于获得的多边形模型，也需通过Photo Scan软件来生成相应的纹理。

3.5 DEM生成

DEM是以网格模型或密集点云为基础所生成的数字化高程模型。由于网格模型的生成步骤并非必须，且为了实现DEM精度的有效提升，在具体的DEM生成中，通常会将点云数据原作为其元数据，并根据实际需求来进行DEM分辨率的合理设置。在此过程中，需要将加密成果与自动化技术作为依托，在检测区域内形成立体模型，并做好相应的参数确定，保障区域内存在核线影像。在对此类数据进行采集时，可直接自动生成数据点和视差曲线，并根据实际处理需求编辑好曲线间隔，使其准确切入测量出地面信息，完整呈现出被测区域内的地理与地貌状态。在DEM模型的建立过程中，若需要将加密技术结合应用到测量区域中，则需要确定加密点，获得加密数据并生成相应的三角网，将特征点、特征线和特征面数据作为依据，可有效确保三角网的准确性。通过这样的方式，便可实现DEM模型的有效生成。

3.6 数字化正射影像生成

在通过无人机航空摄影测量技术进行测量的过程中，数字正射影像的生成是其影像数据快速处理中的一项主要内容。一般情况下，在数字化正射影像的生成过程中，需要将DEM模型用作其表面。对于数字化正射影像的具体尺寸，在具体处理中可将无人机航空摄影获取的影像原始分辨率平均值作为依据来确定。按照所选表面区域的面积和像素尺寸输入值，便可科学计算出数字化正射影像的生成尺寸，让数字化正射影像得以科学生成。

3.7 成果导出

在无人机航空摄影测量中，成果导出就是DEM模型的导出以及数字化正射影像的导出。在DEM模型的导出中，可根据实际需求来选择合理的像素大小以及地理投影。若DEM模型具有较大的范围，导出时占用的系统内存可能较大，可能会对其导出效果产生一定程度的不良影响。为有效避免发生这一问题，在导出过程中可采用非很快导出的方式来进行处理。通常情况下，只需采用绘制图形的方式将DEM的具体导出范围指出。在数字化正射影像的导出中，其设置方法与DEM模型导出十分相似。通过Agisoft Photo Scan软件的应用，可导出多种无人机航空摄影影像处理数据格式，包括World Wind Tiles格式、MBTileS格式、Goole Map Tiles格式、Goole KMZ格式、PNG格式以及JPEG格式等。对于Goole KMZ格式的结果，可添加到Goole Earth中进行查看[5]。通过这样的方式，便可实现无人机航空摄影测量高清影像的有效获取，且此类影像几乎能够达到无缝重叠效果。

4 结束语

无人机航空摄影测量技术是地理测量工作中的一种主流技术形式，该技术具有时效性强、简单可靠、数据获取快和成本低等应用优势。本文对无人机航空摄影测量系统概述和特点进行分析，同时通过分析无人机航空摄影测量影像技术的数据处理方式，提出使用Agisoft Photo Scan软件可实现影像数据的快速准确处理。Agisoft Photo Scan软件主要流程包括无人机航拍数据准备、导入并对齐影像、生成密集点云、几何图元编辑、生成DEM、生成数字化正射影像以及成果导出等内容，该技术可以提高无人机航空摄影测量影像数据处理效率。■