如何使用OpenDroneMap對航拍圖像快速建模
當你駕輕就熟地用無人機拍攝了某個地區的航拍圖像後,除了分享到微信朋友圈裡,還可以做些什麼呢?或許 OpenDroneMap 能助你開啟思路。
OpenDroneMap 是一個開源的航拍圖像處理工具,可以把航拍圖像進行點雲、正射影像和高程模型等轉換處理。
一般的無人機用的都是「傻瓜式」的相機,其實這跟你用手機或普通數碼相機拍的沒差,只是拍攝的角度不一樣而已。它們拍出來的照片都是非量測影像(non-metric imagery),而 OpenDroneMap 則可以將這些非量測影像轉換成三維地理建模數據,並應用在地理信息系統中。
具體而言,OpenDroneMap 可以將航拍圖像處理為下面幾種格式的數據:
- 點雲(Point Clouds)
- 紋理數字表面建模(Textured Digital Surface Models)
- 正射校正影像(Orthorectified Imagery)
- 數字高程模型(Digital Elevation Models)
- ……
使用方法
OpenDroneMap 支持 Docker,這意味著你可以在不同的操作系統上運行 OpenDroneMap。下面以 Mac OS 為例,介紹 OpenDroneMap 的使用方法。
1、安裝 Docker CE
到 Docker 官網找到並下載適用於你所使用的操作系統的 Docker CE 版本(Docker EE 是企業版,暫時用不上)。經過「傻瓜式」的安裝後,可以在 Terminal 上輸入
docker --versionn
來檢驗 Docker 是否安裝成功。
2、下載 OpenDroneMap 的鏡像
確認 Docker 成功安裝後,在 Terminal 上輸入以下指令:
docker pull opendronemap/opendronemapn
Docker 就會從 Docker Hub 中下載 OpenDroneMap 的鏡像到本地中。為提高下載速度,建議提前使用 Proxifier 之類的工具(建議自行 Google)讓 Terminal 走上代理道路。鏡像下載完成後,在 Terminal 輸入
docker imagesn
就能查看到剛才下載的 OpenDroneMap 的鏡像了。
3、創建文件目錄
在 Finder 上任意一目錄新建一個名為 images 的文件夾,作為待處理圖片的存放位置。我的習慣是以「項目名 / images」的方式來對目錄進行命名,這樣能更直觀地管理文件。比如:
//odm_test_1/images
//odm_test_2/images
接下來,就需要把你需要進行處理的航拍影像拷貝到 images 文件夾中了,如果你暫時沒有這些航拍圖像的話,可以在 [OpenDroneMap/odm_data](OpenDroneMap/odm_data) 上下載範例素材。
我在網站上下載了「aukerman」素材的圖像文件,這個範例素材似乎是對某個綠化公園連續拍攝的航拍圖像,查看每個圖像文件的 info(Command + I),都能找到它的經緯度信息。我們可以用 OpenDroneMap 對這些文件進行「正射影像(拼接)」和「紋理網面建模」的處理。
4、運行 OpenDroneMap
在航拍圖像文件拷貝到 images 目錄以後,打開 Terminal 並定位到項目文件夾(比如 odm_test_1)中,執行以下指令:
docker run -it --rm n -v $(pwd)/images:/code/images n -v $(pwd)/odm_orthophoto:/code/odm_orthophoto n -v $(pwd)/odm_texturing:/code/odm_texturing n opendronemap/opendronemapn
指令的作用是:通過 OpenDronMap 對 odm_test_1/images 目錄下的圖像文件同時進行「正射影像(odm_orthophoto)」和「紋理網面建模(odm_texturing)」的圖像處理(作為測試,為了節省時間,你可以只選取 odm_orthophoto 或 odm_texturing 其中一種處理方式):
指令解釋:
docker run -it --rmn
Docker 的運行指令。-it 指讓 Docker 分配一個偽輸入終端並以交互模式運行容器;--rm 是指在容器運行完之後自動清除以節省電腦存儲空間。
-v $(pwd)/images:/code/imagesn
-v 是用來將本地目錄綁定到容器中的,在本例子中,是讓 OpenDroneMap 知道待處理的照片在哪裡;冒號前面,代表的是本地 images 路徑,其中 (pwd) 代表當前 Teminal 定位目錄的絕對路徑,你可以更改為其他目錄的絕對路徑;冒號後面,是指容器的路徑,這個是不能更改的。
-v $(pwd)/odm_orthophoto:/code/odm_orthophoton
這行指令,是指希望使用 OpenDroneMap 對圖像文件進行怎麼樣的處理,你可以根據項目的需要,輸入不同的處理指令,OpenDroneMap 提供了以下幾種處理方式:
- odm_meshing # 3D 網面建模
- odm_texturing # 紋理網面建模
- odm_georeferencing # 地理配准後的點雲圖
- odm_orthophoto # 正射影像圖
opendronemap/opendronemapn
這是指明需要調用的鏡像,這裡是調用 Repository 為 opendronemap/opendronemap 的鏡像,可以用該鏡像的 tag(如果有設置的話)和鏡像 ID 替代。
5、查看結果
指令執行後,就交給程序去處理了。運行時間可能會稍長,請耐心等候,一切順利的話,Terminal 就會下面的提示:
然後在項目的文件夾中(比如 odm_test_1),就能在 odm_orthophoto 和 odm_texturing 目錄中看到對應的輸出結果了。
正射影像的輸出結果的 png 預覽圖:
或許有朋友會說,最後還不是一張常見的無人機俯視航拍圖,但其實 odm_orthophoto 的輸出結果還有一個後綴為 tif 的 GeoTIFF 文件,這可以應用在 QGIS 上作為光柵圖層,供地理信息分析之用(比如實現地圖的修測更新)。
小結
上述教程中的 GIS 術語可能翻譯得不夠到位,如有不妥的地方望請指出。
整體來說,有 docker 這樣的工具能很大程度上減少配置開發環境的時間,也簡化了不少的操作步驟,不過需要注意的是 OpenDroneMap 的項目還是挺佔用電腦空間的,所以在操作之前,最好能確保電腦有足夠的剩餘空間。
上面的例子採用的是範例素材的航拍圖像,如果要實際應用到自己的項目中,則需要自己使用無人機,結合相關軟體的航線規劃和定時拍攝功能,對某一個地區進行連續拍攝,將拍攝的圖像文件導入到「images」文件夾中,再按教程步驟執行就能實現數據處理了。
此外,Docker 也有 Windows 版本,把教程中 Terminal 的操作換成 Windows 系統的 Cmd,或許也能實現(沒有嘗試過,所以不敢打包票)。
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