痞特科技

      科技資訊日新月異，測量層面也不容小覷，從人工徒手實地測量到現在高空飛機及無人機測量；繪圖也從紙本手繪、電腦2D繪圖進化成現今的3D模型建模。

      這次要介紹的是一套點雲建模軟體「Agisoft Metashape」，相關點雲建模軟體市面上有許多類似的，如常聽到平價的「Pix4Dmapper」軟體，至高價位高階許多測量公司所使用的「ContextCapture」軟體，而「Agisoft Metashape」價位介於前兩者之間，優點有支援許多種類的輸出形式，讓使用者可藉此模型輸出後再到其他軟體更進一步修改使用，除外軟體調整設定的數值較複雜繁多，也曾被歸類為較研究性質之點雲建模軟體。

現在讓我們藉由林業試驗所所提供的軟體一起來學習操作流程～～

Agisoft Metashape

軟體主要架構如下，此次介就紹會以文字和圖片穿插及搭配每段落影片方式從「介面介紹」、「資料匯入」、「點雲製作及確認輸出細節範圍」和「建立密集點雲」依序來做詳細介紹(如下圖流程圖藍框處範圍)，而後續檔案輸出(3D模型、DEM及正射)教學步驟，會再製作另一篇文章來做詳細介紹

一、介面介紹

 開啟Agisoft Metashape後介面大致為下方照片樣式：介面左側為各個工具欄位；上方為工具列；中偏右則為模型顯示區（主要觀看模型成果，調整模型大小等都是在此顯示區處裡）；右下方則為檔案輸出和匹配時的詳細工作狀態列

介面可選擇以下樣式，可藉由使用者的喜好更改設定。

此外該軟體還支援中文介面，不再因英文能力不好而增加上手難度（此次教學是以通用英文介面來為讀者介紹）

如想更加了解「介面設定」相關資訊，想介由影片詳細了解操作流程，下方影片會詳細介紹

⬇⬇⬇⬇⬇  Agisoft Metashape  介面介紹影片  ⬇⬇⬇⬇⬇

二、資料匯入

介紹完軟體介面後接著可開始處裡資料匯入流程，切記如成品想具備質感和細節清晰，在拍攝相片時就要盡量增加GSD（解析度）及相片彼此的重疊率，往後成果才會來的詳細逼真~

資料匯入可於工具列 Workflow ➞ Add photos 中增加此次所要處裡的專案照片，可匯入檔案類型如常見 .jpg 或 .tif 檔此軟體都可適用

在相片匯入後有一步驟需要特別留意的是相片是否本身具有座標資訊，如含座標資訊，記得於下方照片中更改相片座標資訊（如二度分帶的TWD 1997、TWD 1967 或 經緯度的 WGS 1984 座標系）

如想更加了解「資料匯入」相關資訊，想介由影片詳細了解操作流程，下方影片會詳細介紹

⬇⬇⬇⬇⬇  Agisoft Metashape  資料匯入  ⬇⬇⬇⬇⬇

三、 點雲製做及確認輸出細節範圍

(一) — 對齊照片/生成稀疏點雲（Align Photos ）

模型的生成主要原理是以大量的照片匯入系統，系統找尋相片的特徵點，並以多張相片、相同特徵點重疊的部分（如人體的眼睛，單眼為2D，雙眼即可呈現出3D效果)，進而計算呈現出3D點雲甚至是模型的概念

此軟體的步驟流程位置在同一個工具列（workflow）裡面，設計蠻簡單明瞭的，如不懂其他複雜操作，只要按照順序由上而下一個個處理，完成後即可呈現出模型成果(如下圖紅框)

稀疏點雲步驟：點選「Align Photos 」，於「Accuracy」選項中選擇高精確度，讓系統找尋較多的特徵點進行運算，此設定能使往後建模細節及準確性增加，因此盡量不要設太低的對齊精確度

運算時間依個別電腦效能不同，而有不同的處理快慢，本次電腦效能為「i9-9900K CPU @ 3.60GHz」

稀疏點雲成果如下圖⬇️

之所以叫點雲，就是如上圖成果是以一個點一個點的形式所呈現出來的模型。此步驟因系統只初步把特徵點標示出來，所以放大後還未完全能看出細節的樣貌，稀疏點雲主要是先確認是否位置正確無誤，如有無法讀取之相片或位置資訊錯誤，導致點雲未在正確位置等，都可以在此步驟下做修整及檢查，而詳細檢查方式較繁瑣，統整以下方影片的形式，詳細說明稀疏點雲的步驟及檢查方式～

⬇⬇⬇⬇⬇  Agisoft Metashape  點雲製作＿對齊照片／生成稀疏點雲  ⬇⬇⬇⬇⬇

(二) — 匯入地面控制點 (如專案沒有控制點資料可跳過此步驟流程)

完成稀疏點雲並檢查成果後，可於模型顯示區看出模型大致結構，此時雖然模型比例大致一致，但整體大小及座標系還是與實際上ˋ有所誤差，因此需要以人工的形式於模型範圍內增設控制點，藉此更加準確縮放成實際大小樣式

大致步驟流程如下圖，切記如控制點影像沒有被其他遮蔽物阻擋以及解析度好可明確看出控制點位置，建議都增設控制點，使得漸少匹配後誤差值

增設控制點步驟流程較為繁瑣，需注意細節較多，因此此段落也有製作影片，下方影片會詳細介紹如何匯入控制點 →控制點設置 →優化控制點整體流程說明

⬇⬇⬇⬇⬇  Agisoft Metashape  點雲製作＿匯入地面控制點  ⬇⬇⬇⬇⬇

(三) — 移除照片中移動之物件

⚠ 此步驟較花時間，主要看個人對成品完成度及精細度的要求，再決定是否進行此步驟流程 ⚠

拍攝航拍及無人機影像時，常會遇到馬路上移動之車輛及走路的行人，導致軟體匹配時會有些許部分未移除之物件，變成如下成果⬇️ (移動物體被截半或模糊化等情形)

如想修正此狀況，可於稀疏點雲時處理修正。於軟體影像中框選移動中之物件，這樣往後軟體進行模型及正射匹配時，如匹配到此區域就會優先撇除框選範圍內之區域影像，往後模型成果就因少了模糊或截半影像，還來的好看許多

首先點選馬路或已知移動物件的區域，滑鼠移動於此並點擊右鍵選擇「Filter Photos by Point」，讓包含此區域的影像顯示於下方欄位，再來於工具列選擇套索工具(Intelligent Scissors)框選移動的物體(包含影子)，點選工具列中的「Add Selection」讓框選區域反灰，每張移動物件接續此操作流程往後輸出模型即可移除此物件

【⚠ 記得此處裡是用在移動中的物體，如該物體沒有移動，軟體遇到就不知要使用哪部分影像進行添入修補(如下圖未選擇挖土機只選擇砂石車的原因就是於此，因砂石車在此專案有在移動，挖土機本身則在原地，所以無法進行挖土機物件移除) ⚠】。

※此步驟移除物件雖比較費時，卻是成果完整度最高的方法，另外還有一種可處裡的方式在成果步驟完成時進行，屆時會於成果單元中介紹到。

(四) — 確認成果輸出範圍

移除移動之物件後，在進行最終密集點雲匹配前可調整稀疏點雲最後要成果輸出範圍大小，以減少不必要的輸出耗時。

方法一：使用工具列的框選工具，框選往後建模時不必要的範圍，然後按Delete鍵移除 (如下圖)

方法二：在工具列點選「Region」功能，此時會於模型範圍附近跑出灰色長方體及中心出現xyz軸心，可由此上下左右及拉伸灰框區長寬範圍，此範圍內即是往後流程匹配輸出時的範圍區域，如果位在灰框範圍外的點雲，系統往後則不會進行處理。確認此輸出範圍後即可開始進行密集點雲步驟流程~~

四、 建立密集點雲

藉由稀疏點雲設定控制點、移除不必要的範圍以及移除不必要的物體後，如果整體範圍及座標系統沒問題，就可準備進行更細緻的成果。

「密集點雲」步驟：

點選功能區「Workflow」內的「Build Dense Cloud...」跳出密集點雲設定視窗即可開始進行設定，此時主要調整的是點雲密度，建議依專案成果想展現的點雲細緻度來做調整，如點雲密集度設定越高，雖細緻但會導致電腦運算處裡的時間大幅增加(如果電腦本身效能不好，可能導致處理中軟體會當機無法接續進行)，小編建議如沒有特別規定可先設「Medium」中等密集度進行處裡(成果如下圖)

完成密集點雲後最後可以檢視相片覆蓋範圍資訊，於工具列「Tools」ˋ中選擇「Survey Statistics」，彈出視窗中選擇「Camera Overlap」項目，由此即可以看出相片覆蓋範圍資訊，越偏藍色相片涵蓋張數及重疊率越高，此檢視可藉此確認往後所需輸出範圍是否相片覆蓋率都是高的，如果太低可能會導致模型的精準度以及模型皮膚的紋理細緻度會有差異

從相片匯入到此階段大致上已成功完成成果輸出前的處理步驟，下一篇文章及會開始詳細介紹「3D模型的建立」、「繪製DEM圖資」及「正射影像製作」相關的步驟教學~~

🙏🙏謝謝讀者的閱讀，如您在軟體使用上有任何不懂的都可以在此詢問，小編知道的部分會盡力解答，再次謝謝您的閱覽🙏🙏