超詳細的正射影像和DEM數(shù)據(jù)處理流程

只要遵循特定拍攝規(guī)范，任意數(shù)碼相機（專業(yè)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(shù)據(jù)處理。

若希望添加影像時，系統(tǒng)自動將標定數(shù)據(jù)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。

3. 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。

4. 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和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(shù)。

三、相機標定

多數(shù)情況下，軟件可依據(jù) EXIF 元數(shù)據(jù)自動完成相機標定。若缺少 EXIF 元數(shù)據(jù)，則需根據(jù)相機出廠參數(shù)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(shù)。

關鍵要求：必須錄入像元尺寸與焦距信息，且參數(shù)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(shù)據(jù)，建議為每條航帶單獨創(chuàng)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(chuàng)建分組。

若已在工作空間面板將影像分組，也可依據(jù)分組參數(shù)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(shù)，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(shù)，解算結果顯示在平差結果選項卡。

若影像元數(shù)據(jù)未保存標定參數(shù)，可通過文件導入、參數(shù)轉換或手動錄入三種方式補充。

從文件導入預標定參數(shù)

在初始選項卡點擊載入，選擇對應的標定參數(shù)文件即可導入坐標數(shù)據(jù)。

Metashape 支持以下標定文件格式：

Agisoft 相機標定（ .xml）、Australis 相機參數(shù)（ .txt）、Australis 7 版相機參數(shù)（ .txt）、PhotoModeler 相機標定（ .ini）、3DM CalibCam 相機參數(shù)（ .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(wǎng)格（ .dat）。

參數(shù)轉換

若標定參數(shù)由其他軟件生成，可使用參數(shù)轉換功能。點擊轉換按鈕：

在轉換標定參數(shù)彈窗中，選擇標定類型、手動錄入?yún)?shù)或從文件導入?yún)?shù)，設置完成點擊確定即可轉換。

手動錄入?yún)?shù)

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(shù)。

四、導入相機位置數(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)中，系統(tǒng)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?yún)⒖紨?shù)據(jù)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。

2. 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(tài)方位數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)，需勾選精度參數(shù)并指定對應列。

2. 3.點擊確定，參考坐標數(shù)據(jù)將載入?yún)⒖济姘濉?/p>

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(shù)據(jù)未做 GNSS/INS 接收機偏移修正，必須手動填寫偏移參數(shù)。

自 Metashape 2.2.1 版本起，軟件新增并優(yōu)化了 GNSS 與 INS 參數(shù)獨立設置功能。

GNSS 偏移

在工具 > 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(yōu)化 GNSS 偏移，由軟件自動精算偏移參數(shù)：

系統(tǒng)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(shù)優(yōu)化后，即可得到精確偏移結果。

INS 偏移

Metashape 中相機姿態(tài)角定義遵循以下軸向規(guī)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(tài)角均為零時，相機狀態(tài)：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(tài)非標準狀態(tài)，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(yōu)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(shù)。

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(yōu)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(tài)，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(qū)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(yōu)化標定參數(shù)，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(shù)據(jù)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(tài)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。

3. 2.在彈窗中選擇對齊參數(shù)，常規(guī)工程使用默認推薦參數(shù)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(jù)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(tài)；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。

3. 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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，后續(xù)手動設置。

3. 3.點擊確定，彈窗選擇全部同意完成標記點創(chuàng)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(tǒng)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(qū)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(yè)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(tǒng)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(yōu)化。

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

八、優(yōu)化相機對齊參數(shù)

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(yōu)化點云與相機參數(shù)，消除模型非線性變形。

優(yōu)化過程中，軟件會微調連接點坐標與相機參數(shù)，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(yōu)化的相機內方位參數(shù)。

• 估算連接點協(xié)方差：解算各連接點的協(xié)方差數(shù)值。

• 附加校正擬合：啟用后軟件會解算額外校正系數(shù)，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(shù)。

可勾選計算點云置信度，該參數(shù)代表生成單點所用到的深度圖數(shù)量。

參數(shù)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(shù)字地形模型（DTM），需先對點云進行分類濾波。

十、構建數(shù)字高程模型（DEM）

Metashape 支持生成并可視化數(shù)字高程模型，DEM 以規(guī)則格網(wǎng)高程值表征地表形態(tài)。

可基于連接點云、密集點云、深度圖、激光雷達點云、網(wǎng)格模型、瓦片模型、點云 + 激光雷達數(shù)據(jù)生成 DEM。

限制條件：僅 **.PSX 工程文件 ** 可執(zhí)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(qū)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(jīng)正射糾正生成，Metashape 支持拼接線編輯功能，優(yōu)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)源。

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