برای تولید ابر نقاط سه بعدی با کیفیت از چه نرم افزاری استفاده کنیم
مقایسه بین سه نرم افزار پردازش تصویر Pix4D و PhotoScan و OpenDroneMap
برای تولید ابر نقاط سه بعدی با کیفیت از چه نرم افزاری استفاده کنیم
هرکسی که در ارتباط با (structure-from-motion:SfM) فتوگرامتری باشد احتمالا این سوال را دارد که چه نرم افزار پردازشی برای تولید داده های دقیق ابر نقاط سه بعدی لازم است. خیلی از پکیچ های نرم افزاری وجود دارد که به شما اجازه ی تولید ابر نقاط سه بعدی از تصاویر اخذ شده توسط پهباد (یا هر UAV دیگری) را میدهد.هر کدام از این نرم افزارها وظایف و پارامترهای متفاوتی را برای پیاده سازی پردازش SFM و ابر نقاط متراکم با استفاده از الگوریتم ها ی ( Multi-view stereo:MVS ) فراهم میسازد.
به خوبی آگاه هستیم که صحت ابر نقاط SfM/MVS تحت تاثیر چندین فاکتور است از جمله ویژگی و مشخصات نوع زمین(مانند بافت سطح ).تاثیر زمین Terrain بر نرم افزارهای sfm خیلی سخت مشخص و بررسی میگردد. در این مطالعه اختلاف بین ابر نقاط تولید شده توسط سه نرم افزار پردازش تصویر مختلف مقایسه شده است.دو تا از این نرم افزارها شناخته شده تر Pix4D و PhotoScan است و نرم افزار open-source دیگری که یک سری ابزار جهت پردازش فراهم کرده است به نام OpenDroneMap
نوع terrain
5 منطقه متفاوت توسط پهباد فانتوم 3 تصویربرداری شده است.این مناطق شامل محیطهای باتلاقی و گلی، ساحل و موج شکنهای شیبدار شنی،جزایر جنگلی ، ساختمان و پارکینگ ماشین مسطح است.منطقه ساختمانی تنها منطقه ای است که امکان مقایسه ابرنقاط 3 بعدی در پرسپکتیو مایل را میدهد.
اپلیکیشن pix4d capture برای کنترل پرواز انتخاب شده است زیرا به کاربر انتخابهای متنوعی در تعیین مسیر پرواز (grid mission ,double grid mission,cicular mission) میدهد.کنترل پهبادها بصورت اتوماتیک بوده در نتیجه خطای انسانی در طول پروسه ی اخذ تصویر به حداقل رسیده است. همچنین رنج وسیعی برای ارتفاع پرواز پیشنهاد میدهد.امکانات دیگری از جمله سرعت،میزان همپوشانی تصاویر و زاویه دوربین را میتوان با این اپلیکیشن تنظیم کرد
پردازش داده :
اولین قدم در پردازش داده ها تعیین مدل کالیبراسیون است. که در هر سه پکیج نرم افزاری از مدل کالیبریشن یکسان استفاده شده است.مدل کالیبریشن در واقع مسئول مثلث بندی نقاط سه بعدی بر اساس پارامترهای داخلی دوربین است.مدل استفاده شده در این مطالعه مدل معمولی 5 پارامتری (R1,R2,R3,T1,T2) است که R1,R2,R3 اعوجاج شعاعی و T1,T2 اعوجاج مماسی را شرح می دهد.بعد از تایید مدل کالیبره ، تنظیمات نرم افزار به گونه ای انتخاب شده است که بیشترین شباهت تنظیمات در سه نرم افزار وجود داشته باشد.این تلاش به این منظور صورت گرفته است که اختلاف ابر نقاط به دلیل اختلاف در تنظیمات متفاوت به حداقل برسد.
در کل 15 ابر نقاط تولید شده است:
5 نوع منطقه زمینی متفاوت که توسط 3 نرم افزار پردازش شده است با یکدیگر مقایسه میشوند تا مشخص شود چقدر کیفیت ابر نقاط با یکدیگر تفاوت میکند و هر نرم افزار تا چه اندازه از عهده ی انواع پوشش مناطق بر می ایدپارامترهای آماری و و مشخصاتی که در هریک از ابر نقاط مورد بررسی قرار گرفته شامل موارد :تراکم ابر، فضای میانگین نقاط،تعداد کل نقاط،مینیمم و ماکزیمم ،میانگین و انحراف معیار x,y,z است.که در جدول ها این مقایسه صورت گرفته است.
پارامترتراکم ابرنقاط: نتایج pix4d و photoscan در تراکم فضا و تعداد نقاط بسیار به هم نزدیک است که در پوشش باتلاقی pix4d حدود 7.3% بیشتر از نقاط photoscan و 99.1% بیشتر از OpenDroneMap است.
در پردازش سواحل ماسه ای و موج شکن ها نتایج نشان میدهد که تعداد نقاط Pix4d به نسب PhotoScan 15.3% و به نسبت OpenDroneMap 99.2% بیشتر است.
در جزایر جنگلی Pix4d 53.9% تعداد نقاط بیشتری را به نسبت PhotoScan و 99.9% نسبت به نرم افزار دیگر تولید میکند.این اختلاف به دلیل false matching بر روی آب است که pix4d بهتر توانسته این مساله را مدیریت کند و photoscan نیاز به پردازش مجدد با تنظیمات منفاوت دارد.در بین کل مناطق پارکینگ ماشین بهترین تراکم نقاط را در هر سه نرم افزار داشته است.در منطقه پارکینک ماشین pix4d بهتر عمل کرده است. و این اختلاف تراکم در زمینهای اطراف پارکینک با پوشش علفهای کوتاه مشخص تراست .اما photoscan در پرسپکتیو مایل مناطق مسکونی بهتر از دو نرم افزار دیگر عمل کرده است و تعداد نقاط 26% بیشتر از pix4d و 96.6% بیشتر از OpenDroneMap است.
مقادیر میانگین،و انحراف معیار را در ادامه در غالب جداول ارائه شده است
StdDev X | Mean x | Max x | Min x | ||
Photoscan | 38/80 | 86/677291 | 47/677458 | 73/677116 |
باتلاقی و گلی |
Pix4d | 26/76 | 49/677291 | 69/677454 | 22/677122 | |
OpenDroneMap | 06/62 | 40/677301 | 48/677439 | 96/677163 | |
Photoscan | 15/61 | 25/680878 | 21/681064 | 48/680750 |
ساحل و موج شکن |
Pix4d | 17/60 | 92/680879 | 60/681062 | 11/680767 | |
OpenDroneMap | 69/52 | 07/680888 | 74/681054 | 17/680782 | |
Photoscan | 72/35 | 86/455426 | 97/455518 | 36/455302 |
جزایر جنگلی |
Pix4d | 95/38 | 72/455422 | 00/455518 | 28/455290 | |
OpenDroneMap | 67/40 | 14/455381 | 55/455454 | 70/455146 | |
Photoscan | 71/23 | 51/675710 | 31/675763 | 78/675653 |
پارکینگ ماشین |
Pix4d | 27/24 | 14/675710 | 37/675763 | 44/675651 | |
OpenDroneMap | 23 | 04/675712 | 22/675763 | 83/675653 | |
Photoscan | 6/18 | 46/669138 | 19/669182 | 70/669097 |
ساختمان |
Pix4d | 38/14 | 88/669137 | 85/669180 | 74/669098 | |
OpenDroneMap | 89/13 | 99/669137 | 11/669173 | 68/669102 |
StdDev Y | Mean Y | Max Y | Min Y | ||
Photoscan | 12/56 | 82/3058487 | 35/3058757 | 82/3058487 |
باتلاقی و گلی |
Pix4d | 39/53 | 82/3058487 | 74/3058751 | 28/3058497 | |
OpenDroneMap | 62/49 | 52/3058487 | 34/3058735 | 36/3058511 | |
Photoscan | 5/58 | 36/3062623 | 64/3062905 | 20/3062623 |
ساحل و موج شکن |
Pix4d | 18/57 | 21/3062623 | 29/3062900 | 30/3062626 | |
OpenDroneMap | 8/44 | 47/3062623 | 34/3062863 | 88/3062627 | |
Photoscan | 7/41 | 34/3685333 | 51/3685333 | 51/3685333 |
جزایر جنگلی |
Pix4d | 22/44 | 65/3685333 | 34/3685333 | 60/3685304 | |
OpenDroneMap | 51/41 | 32/3685333 | 51/3685333 | 03/3685245 | |
Photoscan | 8/35 | 10/3052731 | 75/3052731 | 89/3052731 |
پارکینگ ماشین |
Pix4d | 98/35 | 75/3052731 | 51/3052731 | 89/3052731 | |
OpenDroneMap | 73/34 | 51/3052731 | 89/3052731 | 89/3052731 | |
Photoscan | 55/17 | 60/3694415 | 51/3694415 | 51/3694415 |
ساختمان |
Pix4d | 17/14 | 16/3694415 | 60/3694415 | 14/3694417 | |
OpenDroneMap | 57/13 | 73/3694415 | 98/3694415 | 02/3694421 |
StdDev Z | Mean Z | Max Z | Min Z | ||
Photoscan | 77/0 | 88/76- | 48/63- | 88/76- |
باتلاقی و گلی |
Pix4d | 15/1 | 46/72- | 1/66- | 46/72- | |
OpenDroneMap | 1 | 7/9- | 73/3- | 7/9- | |
Photoscan | 24/1 | 16/46- | 14/28- | 16/46- |
ساحل و موج شکن |
Pix4d | 66/1 | 27/78- | 33/42- | 27/78- | |
OpenDroneMap | 85/0 | 62/39- | 05/33- | 62/39- | |
Photoscan | 25/11 | 44/120 | 44/120 | 15/55- |
جزایر جنگلی |
Pix4d | 98/6 | 36/96 | 36/96 | 29/46- | |
OpenDroneMap | 51/49 | 81/85 | 81/85 | 11/ 211- | |
Photoscan | 09/0 | 76/1 | 76/1 | 11/1 |
پارکینگ ماشین |
Pix4d | 09/0 | 83/1 | 83/1 | 66/0 | |
OpenDroneMap | 11/0 | 84/1 | 84/1 | 18/1 | |
Photoscan | 86/1 | 24/177 | 24/177 | 24/161 |
ساختمان |
Pix4d | 02/2 | 54/177 | 54/177 | 11/164 | |
OpenDroneMap | 14/2 | 09/166 | 01/176 | 09/166 |
شما باید وارد شده برای ارسال کامنت