20160420无人机图像处理软件测试报告zjj

无人机数据快拼软件测试报告zjj一、无人机软件概述随着用户对大比例尺、高分辨率数据的需求，越来越多的无人机制造公司和无人机数据处理软件被应用于各行业中。无人机体形便捷、可实现多种场地起飞和快速转换，成本低、云下拍摄大比例尺、高分辨率影像数据。但无人机电池电量过小，飞行时间过短，着落不稳，不适合获取大面积影像数据。无人机数据处理系统主要分为测绘模块和快拼模块，测绘模块可人工干预，实现对控制点的筛选、修改和删除等编辑功能，获取的数据精度更准确一些。软件包括INFO、航天远景、适普、苍穹、泰坦；快拼模块无需人工干预，自动化流程程度较高，一键式作业完成数据准备、参数设定、空中三角测量、数据生成等多个步骤。软件包括PIX4D、PHOTOSCAN、EASYUAV、航天远景OKMATRIX。无人机数据主要包括相机数据、POS数据和相机参数（可选），POS数据的参数包括经度、纬度、高程、翻滚角（ROLLING\OMEGA）、俯仰角(PITCHING\PHI)、航向角(COURSE\KAPPA)。不同的软件对数据的要求不一样。在各个软件测试前，需要对POS数据进行检查、修改等操作，以建立正确的工程文件。应水土保持行业对数据质量的需求（误差在1米以内）。采用测绘模块的数据处理流程可以满足精度需求，但需要规范的流程化作业和精细的人工干预操作。快拼模块的精度往往取决于POS系统（定位仪（经纬度和高程）和IMU陀螺仪（飞行姿态））精度，处理后精度通过空三连接点平均精度进行查看。绝对精度根据需要，后续可添加控制点匹配步骤。报告以水保行业的需求为出发点，从快拼软件的数据处理流程、系统需求、数据性能精度、数据图面质量、距离面积量测、以及软件价格等几个方面进行比对分析与测试，为水保行业的广泛应用做前期调研。1、无人机图像处理软件数据处理流程目前无人机图像处理软件的数据处理流程如下图所示：测绘模块数据处理流程如下图所示快拼模块数据处理流程如下所示数据准备测区、模型创建创建立体模型核线冲采样光束法平差解算立体密集匹配连接点自动匹配相对定向模型连接生成DEM产品DEM编辑生成DOM影像拼接2、水土保持业务无人机需求流程拟定方案方案流程存在的问题优势最终误差可行性1测绘模块需专职人员进行操作。控制点文件不好获取（必精度准确，可达到绝对精度1米以内可控须是亚米级的数据）。2快拼模块精度不够，误差一般取决于原始POS系统误差，原始的POS定位系统不确定。解决方法为差GPS（架设基站等，不可取）山区误差可能会更大操作简单，快速利用无控3快拼模块+精校正（匹配）匹配算法（效果不明显）需要人员进行匹配和精校正若有亚米级底图，可以匹配。可控4基于国外软件二次开发开源代码一键式成图流程。价格便宜可基于sift算法、选择一种匹配模型进行影像纠正。二、测试软件功能及系统需求本测试选用了三款无人机数据快拼软件：瑞士的Pix4Dmapper1.1.3864bit、俄罗斯的PhotoScan1.0.464bit破解版以及中国的EasyUAV2.064bit。这三款软件具有以下几点共性：（1）都可以自动化地完成无人机数据的快拼处理；（2）都具备相机的自检校能力；（3）都支持任意航迹飞行的无人机影像处理；（4）都可以生成精细高程数据。1、测试软件系统需求2.1.1Pix4Dmapper系统需求软件配置需求：操作系统：64位WindowsXP/WindowsVista/Windows7/WindowsServer2008PDF阅读软件（浏览空三报告）GoogleEarth（查看KML数据，可选）硬件最低配置：CPU：Intel双核以上处理器内存：4GB及以上内存硬盘：100GB硬盘空间硬件推荐配置：CPU：Intel双Xeon处理器（6核），支持超线程内存：32GB及以上内存硬盘：2TB硬盘空间，推荐SSD硬盘显卡：NVIDIA芯片显卡，2GB显存，支持CUDA技术2.1.2Easy系统需求软件配置需求操作系统：64位WindowsXP/WindowsVista/Windows7/WindowsServer2008硬件最低配置：CPU：Intel双核以上处理器内存：4GB及以上内存硬盘：100GB硬盘空间硬件推荐配置：CPU：Inteli7八核或以上内存：16GB及以上内存硬盘：1TB硬盘空间，推荐SSD硬盘显卡：NVIDIA芯片显卡，2GB显存，支持CUDA技术2.1.3photoscan系统需求软件配置需求操作系统：64位WindowsXP/WindowsVista/Windows7/WindowsServer2008BasicConfigurationUpTo32GBRAMCPU:Quad-coreintelcorei7CPU.socketLGA1150or1155(Haswell.IVYBridgeorSandyBridge)Motherboard:anyLGA1150or1155modelwith4DDR3slotsandatleast1PCIExpresss*16slotRAM:DDR3-16004*4GB(16GBtotal)or4*8GB(32GBtotal)GPU:NvidiaGeforceGTX780orGeForceGTX980(optional)AdvancedConfigurationUpTo64GBRAMCPU:Six-coreintelcorei7CPU.socketLGA2011-v3or2011(Haswell-e.IVYBridge-EorSandyBridge-E)Motherboard:anyLGA2011-v3or2011modelwith8DDR3orDDR4slotsandatleast1PCIExpresss*16slotRAM:DDR4-2133orDDR3-16008*4GB(32GBtotal)or8*8GB(64GBtotal)GPU:NvidiaGeforceGTX780ti.GeForceGTX980orGeoForceGTXTiTANXExtremeConfigurationMorethan64GBRAMForprocessingofextremelylargedatasetsadualsocketIntelXeonWorkstationcanbeused三、测试数据为了保证测试数据涵盖情况的全面性，本测试选用三种不同的测试类型数据，涵盖了不同的飞行平台（较大型工业级无人机、较小型工业级无人机、大疆精灵3消费级无人机）、不同类型相机（万元级微单、千元级卡片机、百元级卡片机）、不同飞行高度（千米、数百米、数十米）、不同地貌类别（平地、城区、林区）、不同数据量（26张、256张、566张）。3.1测试数据一类别描述飞行拍摄概述大疆精灵3消费级无人机、百元级卡片机、数十米航高、平地、小数据量26张地区北京昌平相机大疆精灵3自带相机主距4mm平均航高60M相片尺寸4000×3000相片数量26总数据量128MB单张相片图如下图所示：3.2测试数据二类别描述飞行拍摄概述较大型工业级无人机、万元级微单、千米航高、城区、256张地区山西平遥古镇相机SONY微单DSC-RX1主距35mm平均航高1150M相片尺寸6000×4000相片数量256总数据量5.11GB单张相片图如下图所示：3.3测试数据三类别描述飞行拍摄概述较小型工业级无人机、千元级卡片机、百米航高、林区、566张地区马来西亚相机SONYDSC-WX220主距4mm平均航高175M相片尺寸4896×3672相片数量566总数据量4.39GB单张相片图如下图所示：3.4测试硬件环境系统：Windows7旗舰版x64，用于测试数据一。硬件环境如下表所示：类别描述CPUIntelCorei74790K3.60GHZ八核显卡NVIDIAGeForceGTX630m内存16GB硬盘1TB电脑类型台式机设备软件环境：WIN764bit专业版，用于测试数据二。硬件环境如下表所示：类别描述CPUIntelCorei74790K4.00GHZ八核显卡NVIDIAGeForceGTX980m内存16GB硬盘三星1TB固态硬盘电脑类型笔记本设备四、测试结果4.1测试数据一处理结果概率图如下所示：Pix4D空三点云图PhotoScan空三点云图EasyUAV空三点云图Pix4DDOMPhotoScanDOMEasyUAVDOMPix4DDSM渲染图PhotoScanDSM渲染图EasyUAVDSM渲染图4.1.1性能精度测试结果软件软件设置输出DOM空三精度（日志及报告获得）耗时Pix4Dmapper点云密度：Optimal(最优)、点云过滤、生成数字表面模型和正射影像分辨率：2.39cm、尺寸：8118×8497数据量：72.3MB0.31053像元29分钟05秒PhotoScan点云质量：Medium(中等)、生成数字高程模型和正射影像分辨率：2.4824cm、尺寸：8451×8423数据量：154MB0.868像元14分钟11秒EasyUAV空三连接点：中等、点云过滤、生成数字表面模型、数字高程模型和正射影像分辨率：2.3946cm、尺寸：8680×8592数据量：213MB0.873931像元8分钟27秒4.1.2局部图面质量检查分别从左上、右上、左下、右下、中间选取5个局部区域进行图面检查，选取位置如下图所示：Pix4D左上局部PhotoScan左上局部EasyUAV左上局部Pix4D右上局部PhotoScan右上局部EasyUAV右上局部Pix4D左下局部PhotoScan左下局部EasyUAV左下局部Pix4D右下局部PhotoScan右下局部EasyUAV右下局部Pix4D中心局部PhotoScan中心局部EasyUAV中心局部4.1.3距离面积量测测试从影像中量取相同位置道路的宽度以及树坑的面积，相对性测试距离面积量测的可信性。（量测时会有一定的人为误差）4.2测试数据二处理结果概略图如下所示：EasyUAV道路量测1.492501米Pix4D道路量测1.501751米PhotoScan道路量测1.515736米Pix4D树坑量测3.436153平方米PhotoScan树坑量测3.685735平方米EasyUAV树坑量测3.388099平方米4.2.1性能精度测试结果软件软件设置输出DOM空三精度（日志及报耗时Pix4D空三点云图PhotoScan空三点云图EasyUAV空三点云图Pix4DDOMPhotoScanDOMEasyUAVDOMPix4DDSM渲染图PhotoScanDSM渲染图EasyUAVDSM告获得）Pix4Dmapper点云密度：Optimal(最优)、点云过滤、生成数字表面模型和正射影像分辨率：7.443cm、尺寸：34231×29979数据量：1.55GB0.247248像元9小时32分钟PhotoScan点云质量：Medium(中等)、生成数字高程模型和正射影像分辨率：7.2453cm、尺寸：35132×31470数据量：2.83GB0.638像元5小时17分钟EasyUAV空三连接点：中等、点云过滤、生成数字表面模型、数字高程模型和正射影像分辨率：7.1226cm、尺寸：37025×33562数据量：3.47GB0.493像元1小时25分钟4.2.2局部图面质量检查分别从左上、右上、左下、右下、中间选取5个局部区域进行图面检查，选取位置如下图所示：Pix4D左上局部PhotoScan左上局部EasyUAV左上局部Pix4D右上局部PhotoScan右上局部EasyUAV右上局部Pix4D左下局部PhotoScan左下局部EasyUAV左下局部Pix4D右下局部PhotoScan右下局部EasyUAV右下局部Pix4D中心局部PhotoScan中心局部EasyUAV中心局部就目视解译而言，三种软件所做的快拼图局部图面质量均可，基本能够达到应用的需求。4.2.3距离面积量测测试从影像中量取相同位置道路的宽度以及房屋的面积，相对性测试距离面积