Pix4Dmapper と MetaShape の比較(2)

Pix4Dmapperは、当社が取り扱いを開始をした当初はUAVを用いた写真測量(いわゆるドローン測量)での利活用ではなく、もっぱらアカデミックな利用からスタートをしましたが、今日ではドローン測量の分野においてSfM処理を行うソフトウエアとして多くのユーザー様にご利用を頂いておりますが、一方で国内以外を含めて多くのSfMソフトウェアがあり、特にAgisoft社製のMetashape (旧PhotoScan)との違いを質問されるケースが多くございます。


前回の記事では、両方のソフトウェアで処理した結果について生成された三次元点群の差異についてご案内しましたが、今回はGISソフトウェアを使って更に深堀り分析をいたします。 比較検証対象に使用する範囲と条件について 下図に記載の通り、画像処理にて適切なオーバーラップ、サイドラップが取得できる箇所のうち黄色の丸をつけた3箇所を標定点として計算に利用し、赤丸をつけた残りの4か所にある既知の座標点周辺を検証点として点群分布の解析をしました。


LASデータの発生分布

まず最初に両方のSfmソフトウェアで作成した高密度点群から比較対象とする点として下図にあるポイントとして(検証点No4)を選定いたしました。


検証点(No4)周辺の点群発生状況(Pix4Dmapper)

検証点(No4)周辺の点群発生状況(MetaShape)


次に点群発生の評価方法として、UAV搭載型レーザスキャナを用いた公共測量に記載された精度検証手法を流用し、検証点を中心に半径0.5mの円周内で、尚且つZ方向に上下0.5m以内のポイントについて高密度点群の分布をいたしました。その結果、MetaShapeで作成した三次元点群データは対象となる範囲でほぼ均一に分布をしており、Pix4Dmapperで生成された高密度点群は、ステップ1の処理段階で得られた特徴点をベースに点群を作成するため、特徴変化のある場所によって点群発生量に差異が生じます(Auto Tie Pointが得られない場所と点群発生量が変化をいたします)。


検証点周辺にてPix4Dmapperで作成される高密度点群の分布(XY方向)

検証点周辺にてMetaShapeで作成される高密度点群の分布(XY方向)


検証点周辺にてPix4Dmapperで作成される高密度点群の分布(Z方向)

検証点周辺にてMetaShapeで作成される高密度点群の分布(Z方向)


このように、Pix4DmapperとMetaShapeの処理アルゴリズムの考え方の違いが顕著に出ており、MetaShapeはアライメント処理ではフィルタリングと平滑化を行いながら疑似的な3Dモデルを作成し、その結果をもとに均一に点群を発生させるものと思われ、第1回のような細かな形状の変化や構造物のエッジのような形状変化の差異が生じているものと推察されます。


メッシュ化解析による差異

続いて両方の点群データをGISソフトウェアにて2mメッシュに変換し、差分解析を行ったところ、芝生等の植生等がない裸地(グラウンド)では、メッシュ高度の相違は殆どなかったが、植生(草丈5cm~15cm程度)がある箇所において、Pix4Dmapperの方が点群から作成した2Mメッシュの高度が高く出る結果となりました。


これはPix4Dmapperが植生部分の点群を平滑化せずに再現するため、点群からメッシュ化したデータでは草丈分と想定される高度分だけメッシュの高度が高くなり、樹木等ではその傾向がより強く出たものと考えられます。


エッジ部分の再現度

最後にLASデータを5cmにスライスして断面図を作成して形状の違いを比較しました。


上図の「検証ラインン」部分は段差になっている場所なのですが、点群をスライスして作成した断面図を見ると、アルゴリズムの違いによるエッジ部分の差が顕著に表れていることが分かります。


ここまでは、三次元形状に関する高密度点群の発生手法の違いや、そこからGISソフトウェアで作成したメッシュデータの違いについて記載を致しました。今後の予定としては標定点と検証点を分布させた際に検証点で生じる誤差について深堀りをしていく予定です。

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