6.3. 摄影测量软件在线视频

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大家好！现在让我们来谈谈软件产品。

正如我们已经说过的，所有程序都使用提取特征图像元素的方法。

这些方法非常耗费资源。

如果不发展计算能力，那么数字如此大规模的摄影测量将是不可能的。

相对便宜的DJI Phantom系列无人机的出现也是对该市场发展的巨大推动力。

当然，数字摄影的出现已超过30年。

现在，摄影测量软件市场正在迅速发展。

仅在十年前，它还处于起步阶段，但是现在我们可以放心地说，

现代工程测量，农业，采矿，博物馆工作和考古学离不开数字摄影测量方法。

让我们来看看主要的软件产品，它们的优势和简要的历史。

让我们从Metashape软件开始。许多人都知道它的原名Photoscan。

该软件是由位于圣彼得堡Agisoft公司开发，

它是世界上最先进，最着名的软件之一。

Metashape允许您处理使用RGB或多光谱相机（包括多相机系统）获得的图像，

将图像转换为密集点云，纹理多边形模型，

地理参考正射影像和数字高程/地形模型（DTM / DTM）。

进一步的后处理使您可以从模型表面去除阴影和纹理变形，

计算植被指数并用于创建农业活动的处方文件，

自动对密集点云进行分类。

为了搜索公共点，Metashape使用一种算法，首先该算法在单个照片中找到“特殊”点，

基于唯一的描述符来识别这些点。

如果在两个或更多识别出一个点，则该点成为匹配项。

在跟随框架对齐后----摄影三角测量。

使用光束法区域网平差（Bundle Block Adjustment） 来实现此过程。

光束法区域网平差是对连接方法的一种解释，

这是解决摄影三角测量的最严格方法。

该计算可以包括锚点的坐标（摄影中心或参考点）以及标记在框架上的投影。

所有参数都可以设置权重，即参与计算的规模。

在深度图的基础上构建密集的云，然后使用半全局匹配算法进行构建。

该算法的本质在于，对于立体对的左图像中的每个像素，

右图像中都有一个对应的像素。

将左图像的每个像素与具有相应纵坐标的右图像的像素的行进行比较。

然后，对于整个图像，形成一个立方体（平行六面体），

其中每个像素对应于一个“行”单元格，

图像中的像素行对应于该立方体的一个纵向截面。

多维数据集的元素是匹配条件的值，对其进行分析以找到每个像素的最小值。

另外，分析围绕给定像素的八个方向上的相邻像素之间的关系。

结果显示，对于左图像的每个像素，找到了纵向视差的相应值，

并因此找到了稠密模型的点的空间坐标（正向交会的解决办法）。

该软件不仅用于创建正射影像图和数字地形图，还用于三维建模，

尤其是用于电影和游戏设计中的三维模型。

许多好莱坞和开发公司都在他们的作品中使用Metashape。

例如，电影《疯狂的麦克斯》和即将上映的电脑游戏《赛博朋克2077》使用了大量的三维模型技术。

市场上的第二个主要参与者是一套名为Pix4D的软件。

瑞士公司Pix4D自2011年以来一直在开发软件产品。

故事起源于欧洲最大的理工大学----洛桑联邦理工学院（EPFL）的计算机视觉实验室。

主要产品是Pix4D Mapper。

这是一个通用的摄影测量平台，可让您解决与Metashape相同的任务。

Pix4D系列软件最重要的优势之一就是Pix4D Capture软件的可用性。

这是一个方便的智能手机应用程序，

您可以使用它控制DJI的任何一台无人机并将其转变为专业工具

设定飞行任务，将项目保存在云中。

DJI用户建立了一个显而易见的连接----

在哪个程序中飞行就在哪对此进行了处理。

总的来说，软件与Metashape的操作模式大致相同。

除Capture外，该软件系列还包括BIM，fields, react, model。

Pix4D BIM是个使用数字摄影测量方法来监控目标的建造和其生命周期。

该功能着重于测量挖方量/堆积土壤，

比较在不同时间模型中发生的变化，比较计划/事实。

我们还注意到云接口的存在，以便于处理来自不同城市甚至国家的数据。

Pix4D fields用于农业任务。

它使您可以计算植被指数，查找受压植被的区域，

发布精确耕作技术的处方，还可以在不同日期进行比较。

Pix4Dreact是个针对紧急救援的方案。

它可以在几分钟内获取正射影像图，以备紧急救援使用。

该程序相对于标准版本具有简化的功能。

Pix4Dmodel是一个扩展，允许您构建高度详细的图块模型。

源数据是在Pix4DMapper中处理航拍的结果。

还实现了编辑模型工具的高级功能。

另个值得关注的软件是Bentley ContextCapture。

它以前称为Acute3D，在2015年被Bentley收购，此后已紧密集成到所有Bentley产品中。

主要优势：与Bentley集成。

该公司的CAD和GIS系统在某些地区占据了60％的市场。

因此，新功能被添加到已经熟悉的产品中，从而大大扩展了它们的潜力。

能够共同处理来自激光雷达和照片的���据。

场景之一是在建立模型时使用扫描数据作为框架。

该程序的算法非常适合处理超大型照片集----并行化机制可完美工作。

使用ConextCapture程序创建城市模型，例如赫尔辛基，格拉茨，巴黎。

另一俄罗斯着名的软件----PHOTOMOD数字摄影测量系统。

它结合了诸如SIFT算法之类的现代方法以及传输到计算机的经典摄影测量技术。

Photomod是个需要掌握相当复杂知识的软件，

但是设置的微妙和灵活性使其在专业人士中很受欢迎。

PHOTOMOD允许您从数据收集到建立摄影三角测量到三维地形建模。

PHOTOMOD支持所有可能的拍摄系统，

甚至可以为最复杂的光学系统创建不同的配置文件，

例如，对于带有扫描镜头的相机（Vision MAP A3）。

该软件的主要优势之一是支持立体对的立体显示。

灵活设置的能力及广泛的矢量化工具使PHOTOMOD DSP成为该领域的领导者。

立体模式用于例如航空影像的立体方法中，用于准备森林税收。

值得注意的是，PHOTOMOD是俄罗斯开发的第一个数字摄影测量系统。

该程序的第一个版本于1994年发布，

此后定期进行更新并随着新功能的发展而增长。

除上述程序外，还有以下几点值得一提：

3DF Zephyr，alityCapture，nFrames，ReCap，UAS Master。

所有这些产品都实现了根据照片构建正射影像图，

数字地形图和三维模型的可能性。

每个制造商都试图与其他制造商脱颖而出，

但这将始终基于我们之前讨论的理论。

开源摄影测量产品值得特别提及。

其中最成功的是OpenDroneMap。

该软件的功能类似于先前描述的产品，

针对该代码的开放性进行了调整，

并且能够根据该软件改进和编写自定义算法

这并不是说该软件的界面和可用性与商业产品相对应。

但是，作为交换，您可以获得免费的灵活配置。

客户通常难以掌握开源软件（如Linux）

ODM支持大众操作系统（Windows，Linux，MacOS）。

该程序对计算机性能提出了很高的要求。

ODM支持JPEG源图像，即将添加GeoTiff格式。

在处理后的输出中，我们得到一个标准集：

正射影像图，DTM和DTM，纹理3D模型，分类点云。

您可以在我们的“摄影测量数据处理”课程中熟悉ODM中的摄影测量数据处理的基础知识。

我的同事爱德华·卡扎科夫（Eduard Kazakov）详细描述了所有阶段。