Inpho与Photomod软件在无人机数字正射影像图制作中的对比

石平，鹿荻，申勇智

(贵阳市测绘院，贵州 贵阳　550002)



Inpho与Photomod软件在无人机数字正射影像图制作中的对比

石平*，鹿荻，申勇智

(贵阳市测绘院，贵州 贵阳550002)

摘要：当前利用无人机快速获取影像数据，制作正射影像图已成为常态，如何选择合适的航测成图软件进行生产成为生产单位考虑的问题。通过结合生产项目，进行测区试验，对常用于数字正射影像图制作的Inpho和近年推出的Photomod软件进行空三解算、DTM制作及滤波、正射纠正、镶嵌匀色等各功能的对比，分析该两种软件在各个处理流程下的优缺点，为测绘生产单位选择航测成图软件提供借鉴。

关键词：无人机；数字正射影像图；Inpho；Photomod；对比

1引言

无人机(Unmanned Aerial Vehicle，UAV)遥感，即利用先进的无人驾驶飞行器技术、遥感传感器技术、遥测遥控技术、通讯技术、GPS差分定位技术及遥感应用技术，进行自动化、智能化、专用化快速获取国土、资源、环境等空间遥感信息，完成遥感数据处理、建模和应用分析的应用技术。无人机遥感系统由于具有机动、低成本、成像分辨率高、实时对地观测及遥感数据快速处理等优势，已经成为世界各国争相研究的热点课题，现已从研究开发发展到实际应用阶段，大量应用于各行各业，成为现今的主要航空遥感技术之一。在测绘领域，采用无人机获取航空影像用于各类地图生产及三维地理信息模型建模已成为重要的手段之一，如何选择一款好的航测处理软件也成为生产单位的重要课题。

2Inpho与Photomod软件简介

2.1Inpho介绍

Inpho摄影测量系统是由世界著名的测绘学家Fritz Ackermann教授于上个世纪80年代在德国斯图加特创立，并于2007年2月加盟国际知名的Trimble导航有限公司。历经不断生产实践、创新发展，Inpho已成为世界领先的数字摄影测量及数字地表/地形建模系统，其模块化的产品体系使得Inpho极为方便地整合到其他工作流程中。Inpho主要包括空三加密处理模块：Match-AT、inBlock，3D数据提取：Match-T、Summit Evolution，数字地形建模：DTMaster、SCOP++，正射影像生产：OrthoMaster、OrthoVista等模块，还有专门针对无人机影像处理的UASMaster模块。

2.2Photomod介绍

Photomod系列软件产品是俄罗斯Racurs公司的集航空摄影测量、无人机航测、倾斜摄影测量、近景摄影测量、卫星影像遥感及卫星雷达遥感等数据后处理于一体的综合应用系统。是国际上最早的基于PC机的成熟商业摄影测量软件(1993年)，也是全球率先支持分布式并行运算的高效全数字摄影测量及影像、雷达处理系统，同时是目前支持GPGPU(通用计算图形处理器)技术最成熟的航摄、卫星影像后处理软件。主要包括系统启动核心Photomod Core、全自动空三加密Photomod AT、航片/卫片平差解算Photomod Solver、DTM/DSM自动提取及编辑Photomod DTM、自动正射纠正及镶嵌匀色Photomod Mosaic、影像立体测图Photomod StereoDraw、数字专题图制作Photomod Vector、一体化二三维采编Photomod StereoVector、基于Microstation和CAD平台立体测图Photomod StereoLink等模块。

3项目背景

3.1测区概况

贵阳市测绘院于2015年3月对贵阳市云岩区 132 km2范围进行无人机航测，摄区地理位置：北纬26°32′32″～26°41′19″，东经106°34′34″～106°47′38″，见图1。

该摄区西部、南部、东部地势比较平缓，北部低山，地形以低山、丘陵为主。摄区覆盖贵阳市大部分老城区，建筑密度大，还有部分超高层建筑。综合以上空域条件及地形地貌条件，并结合国家气象信息中心1971年～2010年累计年月平均值以及近些年的气候资料统计，该地区实施航空摄影比较困难，属于V类地区。

3.2无人机指标及相机情况

此次贵阳市云岩区摄区航摄项目使用瑞士SwingLet Pro无人机系统，配备POS飞行管理系统。采用 2 100 mm无尾飞翼，尾推动力布局，Epo+局部碳纤维机身，电动单发推进，载荷为 600 g，巡航速度为 65 km/h，续航时间为 70 min，起降方式为全自动弹射起飞，伞降回收。相机采用SONY NEX7成像系统，具备较高几何精度和成像性能，能够连续成像并高速存储大量数字航摄影像。其相机主距为 18 mm，像幅尺寸为 6 000×4 000像素，像素尺寸为 6 μm。

3.3航片成果

本次航摄共拍摄航片8 961张，摄区航线图如图2所示：

本次航摄在能见度大于2千米，云高满足摄影要求的情况下合理选择曝光量，摄区位于北纬26°的中纬度地区，航摄太阳高度角大于30°，满足规范要求，且采用定时自动曝光控制技术，使得航向重叠度达到75%，旁向重叠度达到50%，航向超出摄区边界不少于两条基线，旁向覆盖超出摄区边界大于50%像幅。

4Inpho与Photomod对比

4.1硬件配置情况及比较区域情况

本次影像处理采用的计算机配备4核Intel Xeon CPU E3-1231 v3@3.4 GHz，逻辑处理器为8线程，内存为 8 G。本次测试选择了云岩区某一测区分别采用Inpho和Photomod软件进行处理，生成正射影像。该测区共计273张航片，总数据量为 1.71 G。该测区(红色线表示)如图3所示：

4.2空三处理功能比较

在进行空三处理前，Inpho和Photomod软件均需进行自动连接点量测，即加密点的采集，采集完成后需要对自动生成的加密点进行采集精度检查。经测试，Inpho软件基本无需手工加点，对于山地、沙漠等弱纹理区域匹配精度较高，且生成的加密点数量较多。Photomod软件生成加密点在城市地区纹理较容易识别的地区也存在加密点间误差较大，需要手工加点的情况，且加密点数量与Inpho软件相比较少。

4.3DTM制作及滤波功能比较

DTM即数字地面模型，Inpho和Photomod软件均可以实现DTM的全自动化生成，无需人工干预。在滤波方面，二者均可以采用手动及自动模式对DTM进行滤波，采用自动模式进行滤波时，Inpho软件具有专门的滤波模块SCOP++点云分类滤波，能够很好地去除地表建筑物及植被信息从而获取测区范围DEM成果。Photomod软件的滤波功能较Inpho软件相比控制参数少，模式较为单一。滤波参数设置如图4、5所示：

此外，Inpho软件还可以使用DTMAster模块进行DTM的立体编辑，通过查看由DTM/DSM点云插值而成的等高线，Z值彩色曲面图，地貌晕渲图，批量进行地形置平，地形内插和空隙填平，可在立体三维下进行特征点、特征线采集，实现精细化DEM编辑。

4.4正射纠正功能比较

Inpho和Photomod软件均可将多种航空相机和卫星遥感传感器类型数据的空三成果和DEM成果导入进行正射校正，从而将中心投影的影像纠正为正射投影的正射影像。

4.5像片镶嵌匀色功能比较

Inpho和Photomod软件镶嵌时均能自动绕开大量房屋建筑物，减少人工编辑拼接线的工作量，分幅输出拼接成果以及以任意大小数据写入一个bigtiff文件。

在匀色方面，与Photomod软件相比，Inpho软件OrthoVista模块可以实现对单张影像进行调色，通过更改某张或某区域影像的灰度来实时直观地对比影像色调是否协调，匀色方式较Photomod软件更为灵活。如图6所示：

图6Inpho软件OrthoVista正射影像镶嵌匀色模块

4.6DOM生成效果及耗时比较

通过分别采用Inpho和Photomod软件进行正射影像制作，采用同一台计算机处理测试测区，正射影像DOM的制作均达到了良好的效果。各处理阶段耗时如表1所示：

从表1看出，在正射影像拼接效果相同的情况下，Inpho软件的生产效率要明显高于Photomod软件。

4.7软件其他功能比较

在支持传感器方面，Inpho和Photomod均可支持各种框幅式相机、数字CCD相机、自定义相机、推扫式相机以及卫星传感器获取的影像数据的处理，但Photomod软件在数据处理前还需进行影像格式转换，将其转换为Photomod软件自身的格式，便于快速处理。

在相机参数检校方面，由于某些相机未能及时检校或考虑到无人机飞行降落时的不稳定性，相机参数很有可能不准确，需要重新计算相机参数。Inpho软件可以在测区平差中自动计算新的相机参数并且自动运用新相机参数；而Photomod软件需要首先选取测区中的一部分航片做完一遍空三后反推得到相机参数，再将新的相机参数运用于整个区域重新进行空三处理。若某测区包含多个架次，则每个架次可能都需要分别计算新的相机参数，人工干预及耗时较Inpho软件多。

4.8软件综合对比

综合Inpho和Photomod软件的功能及表现，二者对比如表2所示：

生成的最终正射影像成果分别如图7、8所示：

从最终正射影像质量上看，Inpho和Photomod软件所生成的拼接线均能自动绕开大量建筑物，但仍存在少量需要手动编辑拼接线的情况，因此，若要得到合格的正射影像产品，该两种软件都需少量的人工编辑拼接线工作。此外，Inpho和Photomod软件所生成的正射影像在高架桥、高架路及高层建筑物上均存在少量的拉花、扭曲现象，但通过Inpho软件生成的正射影像像片边缘变形较Photomod软件小，全图匀色效果也较好。总体而言，Inpho和Photomod软件所生成的正射影像质量均能满足生产要求。

5结语

本文采用Inpho和Photomod软件对测试测区进行正射影像制作试验，分别在空三处理、DTM制作及滤波、正射纠正、像片镶嵌匀色、DOM生成效果及耗时、传感器支持、相机参数检校等方面进行了对比与分析，实验结果表明，二者在生成DOM效果方面大致相同，但Inpho软件匹配连接点效率更高，滤波、匀色模块较Photomod软件更为丰富，具有更少的人工干预及更高效的处理能力。Photomod软件各项功能集合为一个整体，功能较为完善，价格相对较低，性价比合理，适用于对价格敏感的中小测绘单位选择。

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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.

文章编号：1672-8262(2016)03-79-05

中图分类号：P231

文献标识码：B

*收稿日期：2016—03—14

作者简介：石平(1964—)，男，高级工程师，注册测绘师，主要从事工程测量、城市测量等方面的测绘技术管理工作。