實驗儀器與配置

1. 相機：本研究使用 Canon EOS 650D，其感光元件大小約 22.3× 14.9 mm，最大解析度 5184× 3456 pixel，如圖 5.7 所示

2. 鏡頭：本研究使用 Canon EF-S 60mm f/2.8 Macro USM 鏡頭，如圖 5.7 所示

3. 大型 XY 移動平台:由數個鋁擠型拼接而成，為相機架設之框架，上 面架設步進馬達與履帶，如圖 5.8 所示，相機可架設於移動台上，

利用馬達與履帶動相機，進行 X 與 Y 方向移動，最小移動單位為 0.2mm，相機由上往下拍模擬航空拍攝。

4. 小型 XY 移動平台: 可以對 X 方向與 Y 方向進行移動之平台，其移 動誤差±0.01mm，如圖 5.9 所示

航空模擬時，拍攝相機裝置於大型 XY 移動平台上，試體架設於 小型 XY 移動平台上， 如圖 5.10 所示，利用電腦控制步進馬達移動，

依照事前規劃的飛行拍攝路徑，將相機移動至定點後由上往下拍攝試 體，模擬現地 UAV 航空攝影。進行三維階梯試體拍攝時，為確保控制 點製作的影像與模擬航拍的影像，光圈、快門與物距等皆同，便於 DIC

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進行比對與增加匹對精度，所以將其架設於大型 XY 平台中，拍攝完 製作控制點的影像後，即接著進行模擬空拍。

圖 5.7 Canon EF-S 60mm f/2.8 Macro USM 與 Canon EOS 650D。

圖 5.8 大型 XY 移動平台

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圖 5.9 小型 XY 移動平台

圖 5.10 三維階梯試體航空模擬拍攝實驗配置示意圖

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5.2.3

本實驗利用大型 XY 移動平台移動相機至定點拍攝，模擬 UAV 航 空攝影，移動的路徑為事前規劃好的飛行路徑，拍攝的影像重疊區域 至少 70%，拍攝好的影像利用 Pix4Dmapper 軟體進行影像拼接與三維 數值模型製作。拍攝前利用小型移動平臺和大型移動平臺的相機，進 行三維階梯試體的控制點和檢核點製作，操作軟體時匯入控制點、外 方位與手動連結點，增加拼接影像準確度與三維數值模型精度。製作 出拼接影像與三維模型後，利用真實量測之檢核點高程與軟體執行完 所匯出的檢核點高程進行比較，利用誤差值來評估精度。實驗步驟條 列如下:

1. 控制點與檢核點製作

將三維階梯試體架設於小型 XY 移動平台，利用大型 XY 移動平 台上架設之相機進行拍攝，配置如圖 5.11 所示，將鏡頭中心對準試體 中心附近並假設為原點，對焦後將自動改為手動模式，將光圈、快門 與感光度等固定，拍攝第一張影像，接著利用小型 XY 移動平台將試 體向右移動 10mm 並拍攝第二張影像，拍攝完後將試體移回原點，再 向上移動 10mm 拍攝第三張影像，如表 5.6。

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圖 5.11 三維階梯試體試體控制點與檢核點三維座標量測

表 5.6 三維階梯試體三個測站所拍攝之影像

試體未移動

試體往右移動 10mm

試體往上移動 10mm

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(5) 上述步驟完成得到所有控制點

(6) 再將位於試體和層面邊緣以及層與層的交界處的點位去掉，最 後得到控制點與檢核點，如圖 5.12

(7) 於航拍的影像標上控制點後，匯入軟體進行操作，找出控制點 與檢核點的點雲資料

(8) 利用點雲找出控制點與檢核點座標，將量測出的三維相對座標先 利用 python 搭配 openCv2 程式中 homography matrix 功能進行平 面 xy 座標轉換，homography matrix 為一 3×3 的矩陣，是一個平 面上的點轉換到另一個平面的線性轉換關係，可用來將座標進行 平移與旋轉到另一座標。接著將量測出的高程與點雲的高程差值 平均，將每一相對座標的高程加上此平均差值，獲得控制點與檢 核點三維座標

(9) 控制點與檢核點的影像座標利用 DIC 比對出的影像座標

圖 5.12 所有控制點之示意圖

67 對出的連結點匯入 Pix4Dmapper 軟體中進行分析。因為 Pix4Dmapper 軟體匯出來的三維數值模型資料，最小的單位僅到 mm，為了使精度分

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際高程比較，獲得誤差值，再計算出誤差平均值與標準差來評估匯入 連結點前後影像拼接與三維數值模型的精度。