Inpho與Photomod軟件在無人機數字正射影像圖制作中的對比

石平，鹿荻，申勇智

(貴陽市測繪院，貴州 貴陽　550002)

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Inpho與Photomod軟件在無人機數字正射影像圖制作中的對比

石平*，鹿荻，申勇智

(貴陽市測繪院，貴州 貴陽550002)

摘要：當前利用無人機快速獲取影像數據，制作正射影像圖已成為常態，如何選擇合適的航測成圖軟件進行生產成為生產單位考慮的問題。通過結合生產項目，進行測區試驗，對常用于數字正射影像圖制作的Inpho和近年推出的Photomod軟件進行空三解算、DTM制作及濾波、正射糾正、鑲嵌勻色等各功能的對比，分析該兩種軟件在各個處理流程下的優缺點，為測繪生產單位選擇航測成圖軟件提供借鑒。

關鍵詞：無人機；數字正射影像圖；Inpho；Photomod；對比

1引言

無人機(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)遙感，即利用先進的無人駕駛飛行器技術、遙感傳感器技術、遙測遙控技術、通訊技術、GPS差分定位技術及遙感應用技術，進行自動化、智能化、專用化快速獲取國土、資源、環境等空間遙感信息，完成遙感數據處理、建模和應用分析的應用技術。無人機遙感系統由于具有機動、低成本、成像分辨率高、實時對地觀測及遙感數據快速處理等優勢，已經成為世界各國爭相研究的熱點課題，現已從研究開發發展到實際應用階段，大量應用于各行各業，成為現今的主要航空遙感技術之一。在測繪領域，采用無人機獲取航空影像用于各類地圖生產及三維地理信息模型建模已成為重要的手段之一，如何選擇一款好的航測處理軟件也成為生產單位的重要課題。

2Inpho與Photomod軟件簡介

2.1Inpho介紹

Inpho攝影測量系統是由世界著名的測繪學家Fritz Ackermann教授于上個世紀80年代在德國斯圖加特創立，并于2007年2月加盟國際知名的Trimble導航有限公司。歷經不斷生產實踐、創新發展，Inpho已成為世界領先的數字攝影測量及數字地表/地形建模系統，其模塊化的產品體系使得Inpho極為方便地整合到其他工作流程中。Inpho主要包括空三加密處理模塊：Match-AT、inBlock，3D數據提?。篗atch-T、Summit Evolution，數字地形建模：DTMaster、SCOP++，正射影像生產：OrthoMaster、OrthoVista等模塊，還有專門針對無人機影像處理的UASMaster模塊。

2.2Photomod介紹

Photomod系列軟件產品是俄羅斯Racurs公司的集航空攝影測量、無人機航測、傾斜攝影測量、近景攝影測量、衛星影像遙感及衛星雷達遙感等數據后處理于一體的綜合應用系統。是國際上最早的基于PC機的成熟商業攝影測量軟件(1993年)，也是全球率先支持分布式并行運算的高效全數字攝影測量及影像、雷達處理系統，同時是目前支持GPGPU(通用計算圖形處理器)技術最成熟的航攝、衛星影像后處理軟件。主要包括系統啟動核心Photomod Core、全自動空三加密Photomod AT、航片/衛片平差解算Photomod Solver、DTM/DSM自動提取及編輯Photomod DTM、自動正射糾正及鑲嵌勻色Photomod Mosaic、影像立體測圖Photomod StereoDraw、數字專題圖制作Photomod Vector、一體化二三維采編Photomod StereoVector、基于Microstation和CAD平臺立體測圖Photomod StereoLink等模塊。

3項目背景

3.1測區概況

貴陽市測繪院于2015年3月對貴陽市云巖區 132 km2范圍進行無人機航測，攝區地理位置：北緯26°32′32″～26°41′19″，東經106°34′34″～106°47′38″，見圖1。

該攝區西部、南部、東部地勢比較平緩，北部低山，地形以低山、丘陵為主。攝區覆蓋貴陽市大部分老城區，建筑密度大，還有部分超高層建筑。綜合以上空域條件及地形地貌條件，并結合國家氣象信息中心1971年～2010年累計年月平均值以及近些年的氣候資料統計，該地區實施航空攝影比較困難，屬于V類地區。

3.2無人機指標及相機情況

此次貴陽市云巖區攝區航攝項目使用瑞士SwingLet Pro無人機系統，配備POS飛行管理系統。采用 2 100 mm無尾飛翼，尾推動力布局，Epo+局部碳纖維機身，電動單發推進，載荷為 600 g，巡航速度為 65 km/h，續航時間為 70 min，起降方式為全自動彈射起飛，傘降回收。相機采用SONY NEX7成像系統，具備較高幾何精度和成像性能，能夠連續成像并高速存儲大量數字航攝影像。其相機主距為 18 mm，像幅尺寸為 6 000×4 000像素，像素尺寸為 6 μm。

3.3航片成果

本次航攝共拍攝航片8 961張，攝區航線圖如圖2所示：

本次航攝在能見度大于2千米，云高滿足攝影要求的情況下合理選擇曝光量，攝區位于北緯26°的中緯度地區，航攝太陽高度角大于30°，滿足規范要求，且采用定時自動曝光控制技術，使得航向重疊度達到75%，旁向重疊度達到50%，航向超出攝區邊界不少于兩條基線，旁向覆蓋超出攝區邊界大于50%像幅。

4Inpho與Photomod對比

4.1硬件配置情況及比較區域情況

本次影像處理采用的計算機配備4核Intel Xeon CPU E3-1231 v3@3.4 GHz，邏輯處理器為8線程，內存為 8 G。本次測試選擇了云巖區某一測區分別采用Inpho和Photomod軟件進行處理，生成正射影像。該測區共計273張航片，總數據量為 1.71 G。該測區(紅色線表示)如圖3所示：

4.2空三處理功能比較

在進行空三處理前，Inpho和Photomod軟件均需進行自動連接點量測，即加密點的采集，采集完成后需要對自動生成的加密點進行采集精度檢查。經測試，Inpho軟件基本無需手工加點，對于山地、沙漠等弱紋理區域匹配精度較高，且生成的加密點數量較多。Photomod軟件生成加密點在城市地區紋理較容易識別的地區也存在加密點間誤差較大，需要手工加點的情況，且加密點數量與Inpho軟件相比較少。

4.3DTM制作及濾波功能比較

DTM即數字地面模型，Inpho和Photomod軟件均可以實現DTM的全自動化生成，無需人工干預。在濾波方面，二者均可以采用手動及自動模式對DTM進行濾波，采用自動模式進行濾波時，Inpho軟件具有專門的濾波模塊SCOP++點云分類濾波，能夠很好地去除地表建筑物及植被信息從而獲取測區范圍DEM成果。Photomod軟件的濾波功能較Inpho軟件相比控制參數少，模式較為單一。濾波參數設置如圖4、5所示：

此外，Inpho軟件還可以使用DTMAster模塊進行DTM的立體編輯，通過查看由DTM/DSM點云插值而成的等高線，Z值彩色曲面圖，地貌暈渲圖，批量進行地形置平，地形內插和空隙填平，可在立體三維下進行特征點、特征線采集，實現精細化DEM編輯。

4.4正射糾正功能比較

Inpho和Photomod軟件均可將多種航空相機和衛星遙感傳感器類型數據的空三成果和DEM成果導入進行正射校正，從而將中心投影的影像糾正為正射投影的正射影像。

4.5像片鑲嵌勻色功能比較

Inpho和Photomod軟件鑲嵌時均能自動繞開大量房屋建筑物，減少人工編輯拼接線的工作量，分幅輸出拼接成果以及以任意大小數據寫入一個bigtiff文件。

在勻色方面，與Photomod軟件相比，Inpho軟件OrthoVista模塊可以實現對單張影像進行調色，通過更改某張或某區域影像的灰度來實時直觀地對比影像色調是否協調，勻色方式較Photomod軟件更為靈活。如圖6所示：

圖6Inpho軟件OrthoVista正射影像鑲嵌勻色模塊

4.6DOM生成效果及耗時比較

通過分別采用Inpho和Photomod軟件進行正射影像制作，采用同一臺計算機處理測試測區，正射影像DOM的制作均達到了良好的效果。各處理階段耗時如表1所示：

從表1看出，在正射影像拼接效果相同的情況下，Inpho軟件的生產效率要明顯高于Photomod軟件。

4.7軟件其他功能比較

在支持傳感器方面，Inpho和Photomod均可支持各種框幅式相機、數字CCD相機、自定義相機、推掃式相機以及衛星傳感器獲取的影像數據的處理，但Photomod軟件在數據處理前還需進行影像格式轉換，將其轉換為Photomod軟件自身的格式，便于快速處理。

在相機參數檢校方面，由于某些相機未能及時檢?；蚩紤]到無人機飛行降落時的不穩定性，相機參數很有可能不準確，需要重新計算相機參數。Inpho軟件可以在測區平差中自動計算新的相機參數并且自動運用新相機參數；而Photomod軟件需要首先選取測區中的一部分航片做完一遍空三后反推得到相機參數，再將新的相機參數運用于整個區域重新進行空三處理。若某測區包含多個架次，則每個架次可能都需要分別計算新的相機參數，人工干預及耗時較Inpho軟件多。

4.8軟件綜合對比

綜合Inpho和Photomod軟件的功能及表現，二者對比如表2所示：

生成的最終正射影像成果分別如圖7、8所示：

從最終正射影像質量上看，Inpho和Photomod軟件所生成的拼接線均能自動繞開大量建筑物，但仍存在少量需要手動編輯拼接線的情況，因此，若要得到合格的正射影像產品，該兩種軟件都需少量的人工編輯拼接線工作。此外，Inpho和Photomod軟件所生成的正射影像在高架橋、高架路及高層建筑物上均存在少量的拉花、扭曲現象，但通過Inpho軟件生成的正射影像像片邊緣變形較Photomod軟件小，全圖勻色效果也較好?？傮w而言，Inpho和Photomod軟件所生成的正射影像質量均能滿足生產要求。

5結語

本文采用Inpho和Photomod軟件對測試測區進行正射影像制作試驗，分別在空三處理、DTM制作及濾波、正射糾正、像片鑲嵌勻色、DOM生成效果及耗時、傳感器支持、相機參數檢校等方面進行了對比與分析，實驗結果表明，二者在生成DOM效果方面大致相同，但Inpho軟件匹配連接點效率更高，濾波、勻色模塊較Photomod軟件更為豐富，具有更少的人工干預及更高效的處理能力。Photomod軟件各項功能集合為一個整體，功能較為完善，價格相對較低，性價比合理，適用于對價格敏感的中小測繪單位選擇。

參考文獻

[1]答星. 基于OrthoVista的數字正射影像快速成圖的方法研究[J]. 測繪通報，2011(8)：54～56.

[2]方輝. 數字正射影像圖生產工藝流程及質量控制[J]. 城市勘測，2007(3)：70～72.

[3]曾文波. 利用Inpho軟件制作數字正射影像圖[J]. 地理空間信息，2014(4)：158～159.

[4]馬東嶺，崔健，丁寧等. 一種數字正射影像圖制作方法[J]. 測繪科學，2013，38(4)：188～189.

[5]戴小真. 基于Inpho系列軟件的數字正射影像圖的制作[J]. 現代測繪，2007，30(5)：27～29.

[6]李軍，盛新蒲，夏志宇等. 無人飛行器低空攝影技術探討[J]. 測繪科學，2011，36(4)：145～147.

[7]賈嬌，艾海濱，張力等. 應急響應中PixelGrid無人機遙感數據處理的關鍵技術與應用[J]. 測繪通報，2013(5)：62～65.[8]李德仁，李明. 無人機遙感系統的研究進展與應用前景[J]. 武漢大學學報：信息科學版，2014，39(5)：505～513.[9]周智勇. 基于無人機影像的真正射影像制作研究[J]. 城市勘測，2014(3)：27～30.

[10]張祖勛，張劍清. 數字攝影測量學[M]. 武漢：武漢大學出版社，2010：148～213.

Comparison Between Inpho and Photomod Used to Generate Digital Orthophoto Maps from Images of UAV

Shi Ping，Lu Di，Shen Yongzhi

(Guiyang Institute of Surveying and Mapping，Guiyang 550002，China)

Key words：UAV；DOM；inpho；photomod；comparison

Abstract：Nowadays，the use of unmanned aerial vehicles to fast acquire image data to generate digital orthophoto maps has become common. The selection of an approperiate softawre for the orthophoto maps generation needs to be considered for a company. In this paper，Inpho and Photomod which are commonly used to generate digital orthophoto maps are tested by a project and compared through aerial triangulation algorithm，DTM generation and filtering，ortho-rectification，and mosaic functions，and the advantages and disadvantages of each processing precedure are also analysed. The comparison result provides a valuable reference for the selection of the software for surveying and mapping companies.

文章編號：1672-8262(2016)03-79-05

中圖分類號：P231

文獻標識碼：B

*收稿日期：2016—03—14

作者簡介：石平(1964—)，男，高級工程師，注冊測繪師，主要從事工程測量、城市測量等方面的測繪技術管理工作。