Agisoft PhotoScan在立面測量中的應用

邵萬里

(漳州市測繪設計研究院，福建 漳州 363000)

1 引 言

在城市化愈演愈烈的當今社會，新舊建筑的對比已愈發明顯，尤其是城市臨街舊建筑的立面，存在著材料老化、色彩斑駁等問題，破壞了城市街道的整體形象。隨著人們對城市景觀要求的不斷提高，各大中城市紛紛進行城市街道景觀整治工作[1]。作為街道立面整治工作或建筑物改(擴)建工程的重要基礎數據，建筑立面圖的繪制顯得尤為重要[2]。

建筑立面圖的測繪方法較多，常規方法包括全站儀野外測量、三維激光掃描、多基線數字近景攝影測量等。上述作業方法存在一些局限性，如作業強度大、設備昂貴、內業相對煩瑣等[3，4]。

本文提出的作業方法外業僅需手持數碼相機拍攝相片，并丈量一至兩個尺寸(已有現勢性強的大比例尺數字地形圖的情況下可省略此步驟)，用Agisoft photoscan軟件對拍攝的數碼相片進行內業處理，整個處理的流程中人工干預少。在作業強度、人員及設備投入、內業處理等環節均有較明顯改善。

Agisoft photoscan軟件是俄羅斯Agisoft公司研發的一款基于影像自動生成高質量三維模型的優秀軟件，它根據最新的多視圖三維重建技術，可對具有一定重疊率的數碼相片進行處理。整個工作流程無論是影像定向還是三維模型重建，過程都是完全自動化。

2 作業流程

2.1 作業流程圖(如圖1所示)

圖1 作業流程圖

2.2 獲取數碼相片

數碼相片的拍攝是整個作業流程中非常關鍵的環節，相片的分辨率、重疊度以及外界拍攝條件影響成果的精細程度。

拍攝要求及注意事項[5]：

選擇普通家用數碼相機即可；

避免使用超廣角和魚眼鏡頭；

固定鏡頭是首選。如果使用變焦鏡頭，焦距應設置為最大或最小值；

按圖2所示，盡量確保拍攝角度垂直于建筑物外墻面。

圖2拍攝角度

確保所需繪制立面圖的區域至少有2張相片覆蓋，對于一張相片無法拍全的建筑物立面，可將該立面分部分拍攝，但各相鄰部分需保證有60%(經驗值)重疊率。重疊度不夠的區域往往在建筑物邊緣部分。

2.3 建筑物立面已知尺度的獲取

利用現勢性好的1∶500數字化地形圖內業量取該立面的長度或寬度；若無地形圖等資料可利用時，需實地丈量兩興趣點之間的距離。

2.4 內業處理主要流程

(1)新建工程

建立工程文件，導入數碼相片，通過軟件自檢，在保證重疊度的前提下把相片質量值小于0.8的刪除，對于有漏洞的區域需要外業補拍。

(2)對齊照片

工程建立后，通過軟件“對齊照片”功能進行相片配準并提取連接點。可以通過“對齊照片”對話框修改匹配的精度等級以及點的密度等參數。圖3為提取點云后的連接點分布情況。

圖3 提取點云

(3)標定標記

從1∶500地形圖中量取建筑物長度為 10.85 m，將標記準確標定在相片上，并對兩個標記建立標尺，如圖4所示。

圖4 建立標尺

(4)優化圖片對齊方式

將連接點糾正到新建的獨立坐標系中，糾正后的點云尺度正確。

(5)生成密集點云

軟件可以生成可視密點云模型。基于相機的估計方位，計算每個相機的深度信息來合成密集點云。

(6)生成網格

根據生成的密集點云構建網格，Arbitratry表面類型可以用于任何對象的建模，如雕像、建筑物等。

(7)生成紋理

軟件在生成的網格上貼上建筑物的紋理細節，建模完成，如圖5所示。該模型不僅形象逼真，同時具有準確的尺度關系。

圖5 紋理模型(數字1-16為本文后期添加便于描述)

(8)立面圖繪制與成果導出

如圖6所示，利用軟件自帶的畫線、畫面等功能可直接在模型上進行立面圖的繪制，用導出功能將描繪的立面圖導出常用的DXF格式。

圖6 畫點、畫線、畫面功能

3 精度對比分析

在該立面上較均勻地量取一些特征點間的距離與外業全站儀采集數據進行對比，對比情況如表1所示：

尺寸對比圖 表1

4 結 語

本文簡述了用Agisoft photoscan軟件處理數碼相片并進行立面圖繪制的流程，并驗證該作業方式可靠。在已有現勢性強的大比例尺地形圖的前提下可避免架設全站儀進行重復測繪，即使在無現狀地形圖可利用的情況下外業也僅需量取一個尺寸即可。內業處理過程自動化以及軟件自帶的聯機并行處理功能均可大大提高內業工作效率。

手持拍攝對低矮建筑物比較適用，而對高層建筑物，可借助無人機進行拍攝。有進一步需求的測繪單位可借助手持云臺，對立面進行嚴格正射拍攝生成正射影像圖。設計人員可直接在正射影像圖上進行立面設計，改變以往需要邊設計邊參照現場拍攝回來的零散相片。