Pix4D Mapper 為目前商用軟體中，量測功能較多的 UAV 三維重 建軟體，該軟體提供詳細的空中三角測量書面報告，並可支援全自動 控制點量測計算，以下就該實驗區域進行相關說明。
首先將上述航拍影像輸入該軟體計算，設定影像匹配 Keypoints 值 為 4000，輸入影像為 807 張影像，各計算步驟相關成果如圖 4-35 所 示，計算正射及 DSM 預覽成果如圖 4-36 所示。計算 2D 共軛點 Bundle Block Adjustment 共計 1,089,737 點，計算 3D 共軛點共計 243,756 點，
計算 Mean Reprojection Error [pixels]為 0.133。輸入控制點計算成果控 制點 RMSE 為 X : 0.007338m、Y : 0.036310m、Z : 0.001381m，詳細 如圖 4-37 所示，因 A1 控制點量測不易無加入計算。
(a)稀疏點雲(匹配點) (b)計算相片位置
(c)稠密點雲 (d) Mesh 模型 圖 4-35 Pix4D Mapper 計算相關成果
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第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司圖 4-36 Pix4D Mapper 正射及 DSM 預覽成果
圖 4-37 Pix4D Mapper 空三計算結果 4.3.2 Agisoft Metashape Pro
Agisoft Metashape Pro 軟體以目前最新 V1.5.5 版本進行測試，輸 入影像為 806 張影像，自動影像匹配共計採用 367,650 個共軛點，計 算 Mean Reprojection Error [pixels]為 0.384826 (1.73657 pixels)。控制 點計算 RMSE 為 0.03774 公尺 (1.343 pixels)。計算航線、稀疏點雲、
稠密點雲、Tile Model 如圖 4-38 所示。
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(a)計算航線 (b)稀疏點雲
(c)稠密點雲 (d) Tile Model 圖 4-38 Agisoft Metashape Pro 計算相關成果 4.3.3 Bentley ContextCapture Center
本案使用之 ContextCapture Center 軟體版本為 4.4.0.3.44，該版本 上僅有簡單的計算報表，可進行控制點量測，但介面較上述兩套軟體 簡易，需耗費較多人力進行量測，而新版本中將提供詳細計算報告及 更友善的量測介面，以下相關操作僅以 4.4.0.3.44 版本進行說明。影 像輸入與上述兩套軟體相同為 806 張相片，輸入 UAV 拍攝航點如圖 4-39 所示，計算平均 Keypoint 數量為 44,069 點，共計採用 148,618 共 軛點，計算 Mean Reprojection Error [pixels]為 0.87 pixels，計算控制 點 RMSE 為 0.0621 公尺(1.28 pixels)。三維重建過程中需考慮計算主 機的記憶體，因此本專案將計算大小設定為 100 x 100 公尺，相關模 型切割如圖 4-40 所示。最終計算成果如圖 4-41 及圖 4-42 所示。
圖 4-39 Bentley ContextCapture Center 展示 UAS 拍攝航點圖
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第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司圖 4-40 Bentley ContextCapture Center 模型切割顯示範圍
圖 4-41 Bentley ContextCapture Center 展示 Mesh 模型
圖 4-42 Bentley ContextCapture Center 建模成果
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4.3.4 建模成果比較建模成果比較建模成果比較 建模成果比較
本次三維模型建模成果比較皆參考 Mesh Model 結果，但 Pix4D Mapper 僅 可 匯 出 Model 檔 案 ， Agisoft Metashape 及 Bently ContextCapture Center 可製作 Tile Model，此兩種 Model 差別在於後 續展示的特性，Tile Model 為將一個模型經由分層不同大小來建立模 型尺度金字塔，使用者瀏覽該模型時將依據瀏覽的位置，讀取最合適 的模型以進行展示，該方式可以節省模型載入的時間，更可降低模型 展示時硬體之需求，而目前相關格式於 Metashape 及 ContextCapture 已經支援大多數該檔案格式。以下針對軟體建模後的成果進行比較。
初步成果顯示(如表 4-18)，由於計算 Mesh 能力不同，模型精緻度 有所差異，依本次帝國糖廠模型輸出結果，模型細緻度 ContextCapture
> Metashape > Pix4Dmapper；製作模型速度可以將三套軟體分為兩類，
Pix4Dmapper 僅能使用單一電腦計算，而另外兩套可已經有 Cluster 方 式以多台電腦一起計算，就單電腦等級單一主機計算 Metashape >
Pix4Dmapper > ContextCapture。
參考各軟體輸出之成果(如圖 4-43 至圖 4-49 所示)，考慮模型精緻
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第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司點雲 模型
(a) Pix4D Mapper
(b) Metashape Pro
(c) ContextCapture 圖 4-43 三維建模成果比較 1
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點雲 模型
(a) Pix4D Mapper
(b) Metashape Pro
(c) ContextCapture 圖 4-44 三維建模成果比較 2
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第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司點雲 模型
(a) Pix4D Mapper
(b) Metashape Pro
(c) ContextCapture 圖 4-45 三維建模成果比較 3
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點雲 模型
(a) Pix4D Mapper
(b) Metashape Pro
(c) ContextCapture 圖 4-46 三維建模成果比較 4
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第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司點雲 模型
(a) Pix4D Mapper
(b) Metashape Pro
(c) ContextCapture 圖 4-47 三維建模成果比較 5
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點雲 模型
(a) Pix4D Mapper
(b) Metashape Pro
(c) ContextCapture 圖 4-48 三維建模成果比較 6
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第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司點雲 模型
(a) Pix4D Mapper
(b) Metashape Pro
(c) ContextCapture 圖 4-49 三維建模成果比較 7
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資料合併計算以建置臺中糖廠三維模型。Metashape 將 LMS 點雲與 UAS 影像合併計算方式說明如下，(1)首先先將 UAV 影像建模產製至98
第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司入的點雲有錯誤之點雲資訊，亦可能導致模型產生更多之變形。圖 4-50 至圖 4-51 所示為 UAS 影像、UAS 影像+LMS 光達建模情況。圖 4-52 所示為兩者建模比較，初步成果可知，整合 UAS 及 LMS 進行三 維模型對齊後，有些許模型套合問題，可能原因之一為 LMS 點雲精 度約 15 公分，本測試區選用之控制點於 LMS 點雲中難以量測，同時 因 LMS 點雲未經過分類及過濾雜訊等作業，建模過程選用錯誤點雲，
進而影響建模成果。
圖 4-50 UAS 影像建模情況
圖 4-51 UAS 影像+LMS 光達建模情況
UAS 影像 UAS 影像+LMS 光達
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圖 4-52 UAS 影像與 UAS 影像+LMS 光達建模比較
然而 LMS 光達點雲於本次測試，確實能成功補足 UAS 影像無法 拍攝之區域，如圖 4-53 所示，UAS 影像由空中進行拍攝時無法拍攝 之屋簷底下，LMS 光達點雲可增加該區域點雲資料；此外，影像匹配 之點雲，演算法將稀疏點雲視為雜訊，常見如電線、電桿、樹枝等細 長形狀，故 LMS 可有效補充相關地物之點雲。未來可增加地面拍攝 影像，可藉由 UAS 影像及 LMS 影像同時匹配；亦可於處理 LMS 點 雲時提供 RGB 顏色資訊，進一步輸出彩色點雲，再匯入與 UAS 影像 匹配之點雲進行建模，後續仍需更多實驗案例，做進一步的分析比較。
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第肆章 建置遙控無人機系統 | 經緯航太科技股份有限公司UAS 影像 UAS 影像+LMS 光達
圖 4-53 點雲比較
參考目前市售商業軟體有三套可將 UAS 影像及 LMS 光達點雲合 併 進 行計 算， 分別 為 Bentley contextcapture、 Agisoft Metashape、
RealityCapture。Bentley contextcapture 是目前軟體中可將 LMS 點雲合 併建模功能標註於軟體功能中，分別將軌跡、點雲、UAS 影像合併進 行計算，該軟體建模方式將 LMS 點雲藉由控制點糾正至正確位置，
並結合 UAS 影像對該模型進行三維重建動作。作業程序上該軟體以 LMS 點雲為基準，UAS 影像參考該 LMS 點雲進行三維重建，即以 LMS 點雲為主，UAS 影像匹配點雲套疊至 LMS 點雲上，最終達到兩 部分點雲資訊是一致的，此方法將能有效解決 LMS 點雲與 UAV 影像 產製點雲無法完美套合的問題。
RealityCapture 是最早提出模型與點雲合併計算的軟體，目前版本 功能可支援地面光達點雲資料匯入合併計算，然而點雲必須事先進行 平差，方可與 UAS 影像匹配之點雲套合，後續建模得以更精緻。
Agisoft Metashape 同樣支援 UAS 及 LMS 合併計算功能，然而僅提供 光達點雲匯入功能，並未做任何資料平差處理，因此使用者同樣須確 保光達資料精度並過濾其雜訊，方能與 UAS 資料合併計算，得到較 佳之建模成果。
綜合以上，整合 UAS 影像及 LMS 光達資料合併建模，建議可以
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UAS 影像為主，LMS 點雲為輔，同時規劃 UAS 及 LMS 皆可清楚辨 識及量測之控制點，利於後續點雲資料套和。由於 LMS 點雲資料主 要用來補足 UAS 影像於遮蔽區域點雲不足的問題，未來可增加地面 拍攝影像，避免該遮蔽區域因無影像計算點雲法線方向及貼圖，並提 升 LMS 點雲精度，減少 LMS 點雲匯入讓模型產生更嚴重的扭曲情 況發生。
經緯航太科技股份有限公司 | 第伍章 成果展示作業及教育訓練