一、引言

本文修改自我的摄影测量学期末实验报告

实验内容

使用Metashape软件，对常见物件进行摄影测量。基于三维重建结果，测量物件的长宽高，并对测量结果进行精度评价。

二、三维重建测量方法

对于Metashape软件中建立的三维重建模型，采用“编码目标和比例尺”的方式恢复其物理尺度，即通过打印标记来编码目标，在拍摄照片之前放置在场景中，即可在Agisoft Metashape中用作坐标系和比例定义的参考点，也可用作图像之间的有效匹配，以通过“对齐选定相机”选项帮助相机对齐过程。

主要分为“打印编码目标”、“在场景中放置编码目标并拍照”、“自动检测编码目标”、“创建比例尺并设置参考距离”四步。

1>打印编码目标

选择‘工具’菜单中的‘标记’选项，点击‘打印标记’命令，即Tool-Markers-Print Markers,设置对话框中的参数用于生成PDF文件。

导出并根据所需目标数量打印PDF文件

2>在场景中放置编码目标并拍照

将标记裁剪至适宜大小后放置在场景中或感兴趣的对象周围，同时避免产生平面变形或污损，以便至少从几张图像中可以清晰地看到编码目标。另外应注意与对象或场景相比，编码目标的大小不应太大或太小。建议拍摄照片上中心黑色圆圈点的半径不大于30像素。同时，中心实心圆的最小半径应为大约4-5个像素。

3>自动检测编码目标

选择“工具”>“标记”>“检测标记”命令，即Tools- Markers - Detect Markers，在对话框中选择相应的标记类型并调整“公差值”，点击确定，检测到的标记将根据编码目标标签进行命名。

4>创建比例尺并设置参考距离

选中一对标记点，右键选择“创建比例尺”（CreateScale Bar），并对每对距离已知的标记重复上述步骤。然后转到“参考”(Reference)窗格，为已知距离的每个比例尺插入距离。最后选中要用于模型缩放的所有比例尺，然后按“参考”窗格工具栏上的“更新”按钮。比例将应用于模型。

参考AgisoftMetashape官网发布的Knowledge base中Measurements部分有关Coded targets and Scale bars内容的介绍，链接如下：
https://agisoft.freshdesk.com/support/solutions/articles/31000148855-coded-targets-and-scale-bars

三、数据说明

• 数据采集设备：小米11手机后摄摄像头（型号：M2011K2C）

• 传感器：三星S5KHMX

• 传感器尺寸：1/1.33英寸

• 焦距：25mm

• 照片分辨率：4512×6016

• 我测量的物件：凳子（长：43.1cm宽：31.0cm 高：41.8cm）

四、实验过程

①导入图片

检查图像质量，提前删除质量较差的影像

Workflow-AddFolder

②对齐照片并生成密集点云

Workflow-AlignPhotos

Accuracy选择high表示较高精度；Reference preselection选择Sequential表示照片无内外方元素，通过照片数据组成像对。

③删除背景噪声点，减少点云模型误差

④生成网格

Workflow-BuildMesh       Quality选择High，使模型拟合效果更好

⑤生成纹理

操作前先将模型另存为PSX文件     File-Save As     选择保存路径并保存文件名

Workflow-BuildTiled Model     选择默认参数，生成纹理

⑥检测标记

⑦创建比例尺并设置参考距离

五、 实验结果

1）测量值结果

凳子长的测量值为：42.85 cm、42.22cm、42.47cm

凳子宽的测量值为：30.57 cm、30.50cm、30.55cm

凳子高的测量值为：41.33 cm、42.02cm、42.08cm

长
宽
高

2）绝对误差

由绝对误差=|测量值-实际值|可知：

第一组数据：

凳子长的绝对误差为0.25cm; 宽的绝对误差为0.43cm; 高的绝对误差为0.47cm。

第二组数据：

凳子长的绝对误差为0.88cm; 宽的绝对误差为0.50cm; 高的绝对误差为0.22cm。

第三组数据：

凳子长的绝对误差为0.63cm; 宽的绝对误差为0.45cm; 高的绝对误差为0.28cm。

3）中误差

中误差M为测量值X和实际值K差的平方和与观测次数n比值的平方根

结合多组测量结果计算如下：

六、结果分析

• 由绝对误差和中误差的计算结果可知，本次实验精度较好，模型比例还原程度高，物理尺度基本恢复。

• 分析引起测量误差的主要原因有二：

1）在建立比例尺并设置参考距离时，编码目标之间的距离测量存在估读，属于人为造成的偶然误差，可通过多次测量取平均值的方式减小；

2）在最终利用尺子工具选点测量时，选取的两点不在同一平面内产生误差影响结果，同时选取的两点存在偶然性也会产生误差。