Inpho、PhotoScan及Pix4D无人机正射影像处理软件对比

刘 坦

中铁武汉勘察设计研究院有限公司 武汉 430074

Inpho、PhotoScan及Pix4D无人机正射影像处理软件对比

刘 坦

中铁武汉勘察设计研究院有限公司 武汉 430074

Inpho、Pix4D及PhotoScan都是现在主流的无人机正射影像处理软件，本文不仅介绍了每款软件的系统及处理流程，并在相同数据条件下，对三款软件的操作性、空中三角测量、DTM及DOM制作、成果精度进行对比，分析了三种软件各自的特点，为选择正射影像制作软件提供了借鉴。

无人机；航测；DOM；Inpho；PhotoScan；Pix4D

0 引言

无人机（UAV-RS）遥感具有低成本、灵活机动、高时效、高分辨率等特点，正逐步成为主要的航空遥感技术之一。但由于其飞行姿态不稳定且装载非量测相机等因素，导致航片质量会不如传统航测，例如：航片角较大、重叠度不规则、像幅小、像片数量多、影像畸变大等[1]，因此对无人机影像处理软件提出较高的要求，如何选择一款合适的航测软件成为重要课题。

1 Inpho、PhotoScan及Pix4D系统简介及处理流程

1.1 Inpho

Inpho摄影测量系统是欧洲最著名的航空摄影测量与遥感处理软件之一，共有以下10个模块组成：①Applications Master（基础平台）、②Match-AT（自动空中三角测量）、③inBlock（测区平差）、④Match-T （DSM自动提取地形地表模块）、⑤DTMaster（DTM/LIDAR编辑软件）、⑥OrthoMaster（正射纠正）、⑦OrthoVista（镶嵌拼接）、⑧SCOP++（高效管理DTM）、⑨Summit Evolution（摄影测绘立体处理工作站）⑩UASMaster（无人机模块）[2]。

Inpho处理数据大致流程为，①导入数据：相机定义、导入影像、GPS设站坐标、控制点坐标、建立航线；②数字空三：标定控制点、初匹配、自动匹配、点剔除及调整匹配；③DSM生成：定义输出参数、生成DSM；④DOM生成：引入DSM、设置参数及正射纠正；⑤拼接匀光：添加影像、设置区域、设置参数及拼接匀光；⑥镶嵌线编辑及输出成果。

1.2 Pix4D

Pix4Dmapper来自瑞士的Pix4D公司，是世界级研究机构EPFL近10年的研究成果，主要是利用无人机来采集数据、航拍、测量，从而来进行无人机数据和航空影像处理，可自动生成影像，并且快速的生成专业的、精确的二维地图或者是三维模型。具有以下几个特色，①无需专业操作员、无需人为交互；②数据获取的当天即可得到结果；③可达到优于5cm的精度；④自动获取相机参数；④自动生成GOOGLE瓦片；⑤自动生成带纹理的三维模型；⑥生成正射校正镶嵌结果。

Pix4D处理数据大致流程为：①导入照片（格式为JPG或者TIFF，数量可达千张）和POS数据；②导入控制点文件；③根据不同要求，填写选项参数；④一“键”式全自动处理（包括：空三加密、DSM及DOM生成）；⑤正射影像编辑；⑥多格式输出（包括：正射影像图、数字表面模型、KML、三维模型、三维点云、空三结果和精度报告），生成的成果能够完美的和GIS、RS及摄影测量软件对接。

1.3 PhotoScan

Agisoft photoscan软件是AGISOFT公司研发的基于影像自动生成高质量三维模型的软件，支持JEPG、TIFF、PNG、BMP等多种格式。其主要优势有：①全自动和直观的工作流程；②GPU高性能计算能力；③可生成高精度超精细3D模型；④网格计算系统支持超大空间范围处理。

photoscan处理数据大致流程为：①按照拍摄顺序添加照片及POS数据（如没有可不导入）；②经纬度转换为投影平面坐标；③评估照片质量，删除较差照片；④对齐照片；⑤添加控制点及比例尺；⑥创建密点云；⑦创建TIN模型；⑧模型纹理贴图；⑨生成正射、正射镶嵌编辑；⑩输出DEM、DOM。

2 项目背景

2.1 测区概况

测区位于河南省信阳市罗山县东北方约40km，大广高速与淮息高速互通立交处，该处地形较平坦，交通便利，村庄建筑面积约为0.2km2，一层平顶房为主。

2.2 无人机型号及相机参数

Trimble UX5 HP差分型固定翼无人机，内置炭纤骨架，聚丙烯机壳，带有POSE系统，翼展为1米，采用弹射起飞，着落为机腹着陆。相机型号Canon EOS 5D Mark III，焦距35mm。

2.3 航片成果

飞行高度615米，航向重叠度75%，旁向重叠度70%，地面像素分辨率为0.11m，航摄面积为3.8km2，飞行时间21分钟，航带4条，像片数量101张。

3 实际处理流程对比

3.1 操作性对比

Inpho相比另外两款软件其操作步骤较多，需要调用各种模块，并且在图幅编辑及正射影像镶嵌时需另外打开OrthoMaster、OrthoVista模块；PhotoScan的操作难度基于其它两者之间，整个操作都在一个界面完成，步骤包括：对齐照片、建立密集点云、生成网格等七步，每步都需设置参数。Pix4D最为简单，总共三步，并且可在开始就设置好整个参数，然后一键操作就能出最终成果，最为简单。

3.2 空中三角测量对比

Inpho空中三角测量使用的是Match-AT模块，为目前最优秀的模块，在控制量测、POS平差、匹配能力等方面都要优于PhotoScan及Pix4D，但在保密点方面稍弱。Pix4D的空三测量的能力要优于PhotoScan，且出的空三、精度报告有具体的窗口分栏、内容详细。PhotoScan不是专门为正射影像制作开发的软件，部分连接点的匹配精度较差，需要少量人工干预，且处理效率及匹配方面都要弱于前两款软件。

3.3 DTM及DOM制作对比

Inpho软件中有专门的DTMaster、OrthoMaster及OrthoVista模块，功能强大，参数的可调性强，并能自动生成DTM、镶嵌线及DOM。Pix4D的DTM滤波方式较为单一，DOM镶嵌主要是依靠镶嵌图编辑器完成，均色方式较为单一，但自动化能力强；PhotoScan的优势在于三维模型重建及纹理添加。

3.4 空中三角测量及DOM精度对比

在试验区域利用GPS RTK进行精度的检验，Inpho的像点精度为 0.25，Pix4D 为 0.37，PhotoScan为0.42，都满足小于0.5像素的要求，结果表明，对于丘陵地区，三款软件都能满足1：1000地形图的精度要求，其平面精度都基本一致，但Inpho的高程精度要明显优于另两款软件。

4 结论与讨论

本次采用Inpho、Pix4D及PhotoScan分别对相同测区无人机航测数据进行处理，并且从操作性、空中三角测量、DOM及DOM制作、成果精度四个方面进行对比，结果表明三款软件都能满足1：1000成图需要，其中Inpho的功能强大，参数可调性大，精度最高，但操作较复杂，适合熟练人员使用。PhotoScan的优势在于可生成真正射影像且附带精细纹理，Pix4D具有操作简单，上手快，且专门针对无人机航测开发的，价格相对便宜，适合中小型测绘单位选择。

[1] 汪思梦，朱大明，王德智，杨永明.Inpho和MapMatrix在无人机遥感数据处理中的对比研究[J].安徽农业科学，2016,44（11）：264-267

[2]石平，鹿荻，申勇智，杨永明.Inpho与Photomod软件在无人机数字正射影像图制作中的对比[J].城市勘测，2016（03）：79

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