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      超詳細的正射影像和DEM數據處理流程

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      只要遵循特定拍攝規范,任意數碼相機(專業量測級與民用消費級均可)拍攝的照片,都適用于在 Agisoft Metashape 中進行航測數據處理。

      若希望添加影像時,系統自動將標定數據和影像坐標載入工程,請在 Metashape 首選項窗口開啟對應選項。操作:工具 > 首選項,切換至高級選項卡。

      一、添加照片

      1. 點擊菜單欄工作流 > 添加照片

      2. 在添加照片彈窗中,瀏覽至原始影像文件夾,選中待處理文件,點擊打開

      3. 加載完成的照片將顯示在工作空間面板中。


      二、內外方位元素

      影像拍攝瞬間的相機位置由內方位元素外方位元素共同定義。


      內方位元素包含:相機焦距、像主點坐標及鏡頭畸變系數。

      三、相機標定

      多數情況下,軟件可依據 EXIF 元數據自動完成相機標定。若缺少 EXIF 元數據,則需根據相機出廠參數手動配置初始內方位元素。


      可通過工具 > 相機標定查看內方位參數。


      關鍵要求:必須錄入像元尺寸與焦距信息,且參數單位需設置為毫米

      注意:同一臺相機拍攝的影像會自動歸入同一個標定組。若同時處理多條航帶數據,建議為每條航帶單獨創建標定組。



      操作:在相機標定表格中選中對應影像,右鍵選擇創建分組

      若已在工作空間面板將影像分組,也可依據分組參數拆分標定組:在相機右鍵菜單選擇拆分分組


      若已知相機標定參數,可設置標定類型為預標定(路徑:工具 > 相機標定 > 初始選項卡)。


      本案例采用自動標定模式,軟件會在影像對齊階段自動解算標定參數,解算結果顯示在平差結果選項卡。

      若影像元數據未保存標定參數,可通過文件導入、參數轉換或手動錄入三種方式補充。

      從文件導入預標定參數

      初始選項卡點擊載入,選擇對應的標定參數文件即可導入坐標數據。

      Metashape 支持以下標定文件格式:



      Agisoft 相機標定( .xml)、Australis 相機參數( .txt)、Australis 7 版相機參數( .txt)、PhotoModeler 相機標定( .ini)、3DM CalibCam 相機參數( .txt)、CalCam 相機標定( .cal)、Inpho 相機標定( .txt)、USGS 相機標定( .txt)、Pix4D 相機標定( .cam)、OpenCV 相機標定( .xml)、Photomod 相機標定( .x-cam)、Z/I 畸變網格( .dat)。

      參數轉換

      若標定參數由其他軟件生成,可使用參數轉換功能。點擊轉換按鈕:



      在轉換標定參數彈窗中,選擇標定類型、手動錄入參數或從文件導入參數,設置完成點擊確定即可轉換。

      手動錄入參數

      設置標定類型為預標定,即可在初始選項卡手動輸入各項標定參數。

      四、導入相機位置數據

      若添加影像前,已在 Metashape 首選項開啟自動載入坐標選項,且坐標信息保存在影像元數據中,系統會自動導入相機位置坐標。

      若坐標已存入 EXIF 但未開啟自動載入選項,可通過參考面板的從 EXIF 導入參考數據按鈕手動導入。(打開參考面板:視圖 > 面板 > 參考)

      本案例通過外部文件導入影像坐標:

      1. 1.在參考面板點擊導入,選中包含參考坐標的記錄文件,點擊打開

      1. 2.在導入 CSV 彈窗中,設置坐標系、選擇分隔符,指定各項坐標對應的列序號;若包含姿態方位數據,同步指定對應列。


      可按需填寫坐標與旋轉角的精度值;若有精度數據,需勾選精度參數并指定對應列。

      1. 3.點擊確定,參考坐標數據將載入參考面板。


      重要說明:務必填寫坐標和角度的測量精度,軟件默認精度為10 米、10 度,與實際工程精度不符。



      操作:在參考面板點擊設置,手動輸入精度值后確定。

      五、GNSS/INS 偏移設置

      若相機坐標是按傳感器安裝點(非相機光心)測量,需在工具 > 相機標定 > GNSS/INS 偏移選項卡中,錄入傳感器相對相機的偏移量。

      若導入的坐標數據未做 GNSS/INS 接收機偏移修正,必須手動填寫偏移參數。

      自 Metashape 2.2.1 版本起,軟件新增并優化了 GNSS 與 INS 參數獨立設置功能。



      GNSS 偏移

      工具 > 相機標定 > GNSS/INS 偏移選項卡,勾選啟用參考值,手動輸入 GNSS 偏移量。


      也可勾選優化 GNSS 偏移,由軟件自動精算偏移參數:



      系統將以相機為基準,解算 GNSS 接收機相對相機光心的偏移量;完成影像對齊與參數優化后,即可得到精確偏移結果。

      INS 偏移

      Metashape 中相機姿態角定義遵循以下軸向規則:



      偏航軸:豎直上下方向;俯仰軸:無人機左右機翼連線方向;橫滾軸:無人機機頭至機尾連線方向。


      姿態角均為零時,相機狀態:垂直朝下拍攝、影像為橫向畫幅、影像水平軸與無人機頭尾中軸線垂直。

      若相機安裝姿態非標準狀態,需在 GNSS/INS 偏移選項卡手動輸入對應的偏航、俯仰、橫滾角。勾選啟用角度參考值即可錄入 INS 偏移,角度符號遵循右手定則。也可勾選優化 INS 偏移由軟件自動標定。


      本案例無 INS 偏移,無需填寫相關參數。

      注意:若未知 GNSS/INS 偏移但需要軟件自動標定,工程中必須布設地面控制點、勾選坐標 / 角度優化選項,并先將偏移值初始設為 0 作為迭代初值。

      六、影像對齊

      Metashape 會解算每張照片的相機位置與姿態,并生成連接點云,這一過程即為影像對齊,包含空中三角測量與光束法區域平差。


      該階段軟件會提取影像特征點、跨影像匹配生成連接點,同時解算相機內外方位元素并優化標定參數,最終以連接點云和相機位置分布形式可視化結果。

      確認影像數據加載無誤后,即可開始對齊處理。


      若需在對齊過程中納入影像坐標與姿態角度,需在參考面板勾選坐標、角度參與平差選項。



      1. 1.點擊工作流 > 對齊照片

      2. 2.在彈窗中選擇對齊參數,常規工程使用默認推薦參數即可。


      若影像坐標精度未達到厘米級,不建議使用源預匹配模式;該模式依據實測相機位置篩選重疊影像 。


      源預匹配與通用預匹配不可同時啟用。 通用預匹配模式會先以低精度匹配算法篩選重疊影像對。

      1. 3.點擊確定,彈出進度窗口顯示處理狀態;可隨時點擊取消終止任務。對齊完成后,界面將顯示解算后的相機位置與連接點云。


      七、地面控制點(標記點)

      標記點可通過兩種方式添加:

      • 從獨立文本文件導入(字符分隔格式);

      • 在參考面板手動錄入。

      1. 1.在參考面板點擊導入,選中包含地面控制點(GCP)坐標的文件,點擊打開

      2. 2.若文件含地理坐標,在導入 CSV 彈窗設置坐標系、選擇分隔符,指定各坐標數據對應列序號。


      1. 若文件包含控制點精度值,需勾選坐標精度選項并指定對應列;本案例無精度數據,后續手動設置。

      2. 3.點擊確定,彈窗選擇全部同意完成標記點創建。


      控制點坐標導入后將顯示在參考面板;點擊工具欄顯示標記點,可在模型視圖中查看標記點(藍色旗幟標識)。


      若所有控制點測量精度一致,可在參考面板點擊設置,統一填寫標記點精度

      自 2.2.1 版本起,控制點與檢查點使用不同圖標區分顯示。



      在參考面板勾選對應標記點:勾選為控制點,取消勾選為檢查點

      航測作業使用 GNSS 定位時,影像坐標系與地面控制點參考坐標系間常存在系統偏移,Metashape 可解算該偏移量。


      前提條件:工程已布設地面控制點、控制點已在影像上精準刺點、參考面板已勾選影像坐標參與優化。

      消除并解算系統誤差操作:工具 > 相機標定 > GNSS 偏差選項卡,勾選優化 GNSS 偏差。影像對齊完成后,即可更新偏差參數。若已知固定偏移值,可勾選啟用參考值手動錄入參數。


      八、優化相機對齊參數

      軟件在影像對齊階段會解算相機內外方位元素;依托已知參考坐標,可通過優化點云與相機參數,消除模型非線性變形。



      優化過程中,軟件會微調連接點坐標與相機參數,最小化重投影誤差和參考坐標錯位誤差。

      • 自適應相機模型擬合:自動篩選需參與平差優化的相機內方位參數。

      • 估算連接點協方差:解算各連接點的協方差數值。

      • 附加校正擬合:啟用后軟件會解算額外校正系數,補償布朗畸變模型無法描述的高階鏡頭畸變,提升整體精度。

      九、生成點云

      點擊工作流 > 生成點云,在彈窗中設置重建參數。


      可勾選計算點云置信度,該參數代表生成單點所用到的深度圖數量。

      參數設置完成點擊確定,彈出進度窗口;可點擊取消終止處理。


      若需構建數字地形模型(DTM),需先對點云進行分類濾波。

      十、構建數字高程模型(DEM)

      Metashape 支持生成并可視化數字高程模型,DEM 以規則格網高程值表征地表形態。


      可基于連接點云、密集點云、深度圖、激光雷達點云、網格模型、瓦片模型、點云 + 激光雷達數據生成 DEM。

      限制條件:僅 **.PSX 工程文件 ** 可執行 DEM 構建,且工程必須完成坐標參考或尺度約束。

      操作步驟:點擊工作流 > 構建 DEM,在彈窗中設置 DEM 坐標系 / 投影類型,選擇柵格化數據源。


      設置完成點擊確定,等待處理完成即可。


      生成 DEM 后可提取等高線工具 > 生成等高線,選擇 DEM 為數據源,設置最低高程、最高高程及等高距(單位:米)。


      點擊確定后,工作空間面板將新增等高線矢量圖層;點擊工具欄顯示矢量,可在正射視圖中查看等高線。


      可使用選擇工具手動編輯等高線(如剔除樹木干擾區域多余線條)。



      等高線導出:在工作空間面板右鍵等高線圖層選擇導出等高線,或通過文件菜單導出;僅支持導出單一要素類型:多邊形或多段線。

      十一、生成正射影像

      正射影像由原始影像經正射糾正生成,Metashape 支持拼接線編輯功能,優化正射影像視覺效果,詳情可查閱官方拼接線編輯教程。


      注意:正射影像質量取決于原始影像對齊精度與建模表面數據源類型。


      操作步驟:點擊工作流 > 生成正射影像,在彈窗中設置坐標系 / 投影類型,選擇建模表面數據源。


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