Đánh giá phần mềm xử lý ảnh UAV (Phần 1)

Máy bay không người lái đang ngày càng có sẵn cùng với hình ảnh / dữ liệu thu được của drone, điều này đóng góp rất nhiều cho sự phát triển của các phần mềm xử lý ảnh tự động. Các sản phẩm như Pix4Dmapper, ContextCapture, PhotoScan và nhiều sản phẩm khác đã tạo thành một loại sản phẩm nổi bật.

Các sản phẩm phần mềm, mà chúng ta sẽ thảo luận ở đây, nhằm giải quyết vấn đề chung đó là lý do tại sao chúng rất giống nhau. Đánh giá này sẽ bao gồm một loạt các bản tóm tắt ngắn trong đó chúng tôi so sánh mọi ứng dụng với một nhóm tiêu chuẩn tự đặt ra.

Thông thường, một hệ thống xử lý ảnh số cho máy bay không người lái có các tính năng sau:

§ Xử lý ảnh RGB, NIR và RedEdge,

§ Tạo ra các đám mây điểm đáp ứng chất lượng quét laser trên không,

§ Tạo các bề mặt DSM / DEM với mức độ chi tiết cao ở định dạng TIN hoặc GRID,

§ Xây dựng mô hình 3D bằng cách sử dụng hình ảnh đầu vào để tạo kết cấu,

§ Nắn chỉnh hình học và ghép ảnh,

§ Đo chiều dài, diện tích và thể tích.

Độ khả dụng của các tính năng trên được coi là bắt buộc đối với các giải pháp trong nhóm này. Ngoài ra, nhiều sản phẩm mà chúng tôi sẽ xem xét có chức năng bổ sung, đôi khi rất cụ thể. Ví dụ: các hoạt động hỗ trợ CAD, xử lý đám mây dữ liệu LiDAR cùng với hình ảnh hoặc tạo ra các mô hình và ảnh hoạt hình. Các tính năng bổ sung này có thể rất quan trọng trong việc lựa chọn chương trình, phù hợp với nhu cầu cụ thể của người dùng.

Có rất nhiều sản phẩm trên thị trường và những sản phẩm mới liên tục xuất hiện. Đối với đánh giá này, chúng tôi đã chọn những phần mềm phổ biến nhất và có thể cung cấp những chức năng độc đáo.

Chúng tôi đã xem xét các sản phẩm phần mềm sau đây:

Phần 1:

§ Pix4Dmapper Pro

§ Agisoft PhotoScan Professional Edition

§ Bentley ContextCapture

§ RealityCapture

§ 3DF Zephyr

Phần 2:

§ Correlator 3D

§ 3Dsurvey

§ Menci APS

§ Autodesk ReCap 360

§ Icaros OneButton

Phần 3:

§ Drone2Map for ArcGIS + Ortho mapping in ArcGIS Pro

§ Inpho UASMaster

§ PHOTOMOD UAS

§ Drone Mapper

§ WebODM

Pix4Dmapper Pro
Pix4D có thể là sản phẩm phổ biến nhất trong danh sách này.

Đặc điểm chính: Mức độ tính toán tự động cao, giao diện thân thiện với người dùng và không yêu cầu quá cao về trình độ người dùng, hỗ trợ nhiều loại máy ảnh, bao gồm 360° và video, dịch vụ đám mây riêng.

Ưu điểm

§ Dễ học, ngưỡng đầu vào thấp.

§ Giao diện trực quan hiện đại.

§ Quá trình xử lý hình ảnh hoàn toàn tự động, nó có thể chạy mà không cần bất kỳ sự can thiệp nào của người dùng. Người dùng chỉ cần chọn kết quả đầu ra mong muốn và nhấn nút "Chạy" để thực hiện, chương trình sẽ tự làm mọi thao tác cần thiết.

§ Cung cấp khả năng chỉnh sửa thủ công kết quả xử lý cho người dùng, mặc dù hạn chế.

§ Tài liệu hướng dẫn chất lượng, nhiều thông tin, cộng đồng người dùng đông đảo và hỗ trợ kỹ thuật tốt. Khả năng sai số với ảnh chụp trong điều kiện trời mưa là rất thấp.

§ Hỗ trợ xử lý video và hình ảnh 360°.

§ Việc xử lý có thể được thực hiện bởi các dịch vụ đám mây (nhưng còn hạn chế).

Nhược điểm

§ Người dùng bị hạn chế về mặt tương tác trong quá trình xử lý. Không có cách nào để tác động  và điều chỉnh kết quả trung gian. Đó là lý do người dùng có thể sẽ không nhận được kết quả khả quan từ dữ liệu chất lượng thấp hoặc địa hình địa vật phức tạp,

§ Tùy chọn chỉnh sửa kết quả bằng tay khá hạn chế.

§ Các điểm khống chế ảnh không được tổ chức tốt. Đây là một điểm yếu của hầu hết các ứng dụng trong nhóm này.

§ Công cụ tạo mô hình số địa hình bị hạn chế. Rất khó để có được một mô hình số địa hình chất lượng cao. Tuy nhiên, chúng tôi muốn chỉ ra rằng sản phẩm đang được phát triển cùng với khả năng tạo DTM trong tương lai.

Giá cả và điều kiện

Người dùng có thể mua bản quyền phần mềm trong một tháng hoặc một năm, hoặc mua bản quyền sử dụng vĩnh viễn. Bản quyền vĩnh viễn cung cấp một năm hỗ trợ kỹ thuật và quyền truy cập vào dịch vụ đám mây. Bản quyền phép cho phép làm việc trên hai thiết bị cùng một lúc. Phần mềm chỉ hoạt động trên Windows.

260 € - 1 tháng, 2600 € - 1 năm, 6500 € - bản quyền vĩnh viễn.

Tóm lược

Sản phẩm rất dễ làm quen và dễ sử dụng. Nhưng đừng mong đợi quá nhiều từ Pix4D.


Agisoft PhotoScan Professional Edition
PhotoScan là một công cụ rất linh hoạt. Phần mềm rất dễ học, đồng thời cung cấp nhiều khả năng nâng cao cho người dùng.

Đặc điểm chính: Sử dụng linh hoạt, tính toán phi tuyến, hỗ trợ tập lệnh Python, xử lý phân tán.

Ưu điểm

§ Giao diện đơn giản, rất dễ học ở mức cơ bản. Hướng dẫn tốt cho người mới bắt đầu.

§ Mô hình toán học xử lý xuất sắc. Phần mềm có thể hoạt động với bất kỳ máy ảnh nào, ngay cả những mẫu máy không nổi tiếng cũng có thể cho phép chỉ định các tham số bay chụp. Hoạt động ngay cả với hình ảnh không được chụp chính xác và ảnh không có tọa độ.

§ Làm việc với các điểm không chế ảnh một cách hoàn hảo. Có chức năng phát hiện đánh dấu tự động, hỗ trợ cho thước đo tỷ lệ.

§ Có thể tạo mặt nạ hình ảnh một khu vực.

§ Xử lý linh hoạt và phi tuyến tính. Nhiều tùy chọn cấu hình và cơ hội cho người dùng can thiệp sâu. Điều này giúp có thể đạt được kết quả chấp nhận được ngay cả với dữ liệu ban đầu rất xấu.

§ Tự động hóa xử lý. Bộ lập lịch nội bộ cho phép bạn tạo các kịch bản có độ phức tạp khác nhau. Ngoài ra, chương trình hỗ trợ các tập lệnh Python bên ngoài, cho phép người dùng tạo các tiện ích mở rộng của riêng mình. Có thể làm việc thông qua bảng điều khiển đồ họa.

§ Tự động tạo DTM chất lượng cao.

§ Chỉnh sửa và phân loại đám mây có mật độ lớn. Các hàm xử lý LiDAR tiêu chuẩn được sử dụng.

§ Người dùng có thể chỉnh sửa mô hình 3D. Mặc dù các lựa chọn còn hạn chế, nhưng cũng đủ cho hầu hết các tác vụ chỉnh sửa.

§ Hoạt động tuyệt vời với các đối tượng phi địa lý. Người dùng có thể tạo các mô hình 3D phức tạp nhất. Ví dụ, để in hoặc trình diễn đồ họa.

§ Một số lượng lớn các định dạng tập tin được hỗ trợ. Kết quả tạm thời có thể được xuất để thực hiện một số tác vụ bằng phần mềm của bên thứ ba và sau đó nhập vào PhotoScan để tiếp tục xử lý.

§ Hỗ trợ xử lý phân tán (với các điều kiện nhất định).

§ Mô hình 4D, đồng nghĩa với việc tái tạo lại mô hình theo thời gian thực.

§ Ghép ảnh toàn cảnh 3D.

§ Có khả năng tạo ảnh xếp lớp (tile), PhotoMesh và tạo ảnh ở định dạng gốc.

§ Tài liệu hỗ trợ kỹ thuật chất lượng cao.

§ Chương trình đang được tích cực phát triển.

§ Chi phí bản quyền thấp hơn mức trung bình của thị trường.

§ Hoạt động ổn định.

Nhược điểm

§ Không có kịch bản được xây dựng từ trước, người dùng sẽ phải tự tạo.

§ Rất khó để làm chủ các chức năng nâng cao.

§ Không có cho phép tách tự động ảnh lớn. Nếu cảnh rất lớn, người dùng phải tự đánh giá phạm vi và tài nguyên để phân chia thành các nhiệm vụ nhỏ. Điều này có thể dẫn đến việc người dùng khởi động 1 tác vụ lớn với đám mây điểm dày đặc và sau đó sẽ nhận được một thông báo lỗi hết bộ nhớ trong vài giờ. Khi đó, mọi thứ lại phải bắt đầu lại từ đầu.

Giá cả và điều kiện

Bản quyền sử dụng được cấp vĩnh viễn mà không có các loại khác (theo 1 năm hoặc 3 năm). Bản quyền này bao gồm một năm hỗ trợ kỹ thuật trả phí, các bản cập nhật không bị giới hạn về thời gian. Bản quyền được cấp dưới dạng người dùng cá nhân, bản quyền dùng chung (floating) và bản quyền ưu đãi cho ngành giáo dục. Phần mềm hoạt động trên Windows, MacOS và Linux.

$ 3499 - bản quyền tiêu chuẩn, $549 - bản quyền giáo dục.

Tóm lược

Hệ thống có khả năng xử lý tốt ngay cả ảnh chụp xấu nhất và cho kết quả đầu ra chấp nhận được. Người dùng mất khoảng một tuần để làm chủ hệ thống và PhotoScan mang đến nhiều khả năng đáng kinh ngạc cho người dùng.


Bentley ContextCapture
Không thể tách ContextCapture khỏi hệ sinh thái Bentley. Nếu bạn hiểu ý này?

Đặc điểm chính : Mô hình 3D siêu mạnh, tốc độ, tích hợp với các sản phẩm khác của Bentley.

Ưu điểm

§ Hỗ trợ xử lý video.

§ Hỗ trợ lập trình thuận tiện với các widget.

§ Tạo mô hình 3D chất lượng rất cao.

§ Tự đánh giá tài nguyên hệ thống và phân chia cảnh ảnh thành các nhiệm vụ nhỏ. Điều này cho phép xử lý các cảnh khá lớn.

§ Nhập và xử lý các đám mây điểm LiDAR.

§ Tạo mô hình lát gạch. Chúng được lưu ở định dạng riêng, nhưng mỗi mảnh đều có mô tả thuộc tính.

§ Tích hợp cao với các sản phẩm khác của Bentley.

§ Hỗ trợ các đường cấu trúc, mặc dù có giới hạn.

§ Có hỗ trợ API Python.

§ Mô hình tính toán Claster.

Nhược điểm

§ Giao diện quá phức tạp một cách không cần thiết.

§ Tập tin project là một file DB, tuy không tệ nhưng không hoàn toàn phản ảnh được giao diện.

§ Bộ lập lịch trình xử lý ContextCapture Master, Acute3D Viewer và ContextCapture Engine là ba ứng dụng khác nhau. Chúng tôi chưa tìm thấy bất kỳ lợi ích nào của chúng cho người dùng (mặc dù đã cố gắng).

§ Người xem chỉ có khả năng hiển thị mô hình 3D (và chỉ hiển thị). Đối với các quy trình khác, người dùng sẽ phải xuất nó sang phần mềm khác.

§ Điểm trước có nhắc đến hạn chế đối với việc xử lý của người dùng. Mặc dù khả năng can thiệp là có, nhưng rất hạn chế. Và bạn phải làm điều đó trong một phần mềm khác.

§ Làm việc với các điểm tie point và GCP rất phức tạp và phiền toái. Người dùng sẽ phải chuẩn bị sẵn thuốc nhỏ mắt.

§ Tạo DEM ư? Làm sao đây? Việc này giống như mò kim đáy bể.

§ Người dùng chỉ có thể tạo mô hình trực giao (ortho).

§ Tích hợp cao với các sản phẩm khác của Bentley. Vâng, đó là một bất lợi với người dùng.

Giá cả và điều kiện

Bentley chỉ cấp bản quyền sử dụng vĩnh viễn.

3500 € - bản quyền tiêu chuẩn, 7900 € - ContextCapture Center.

Tóm lược

Nếu bạn sử dụng MicroStation của Bentley và các sản phẩm khác, thì ContextCapture phù hợp với bạn. Nhưng chúng tôi không chắc chắn.


RealityCapture
Phần mềm xử lý ảnh chụp từ UAV với bất kỳ loại máy ảnh nào và cả các máy ảnh được đồng bộ hóa, cũng như quét laser.

Đặc điểm chính: được định vị là phần mềm phục vụ các mô hình nghệ thuật, xử lý chung hình ảnh và đám mây điểm laser, dễ dàng thao tác.

Ưu điểm

§ Giao diện có thể được tùy biến lại theo ý muốn người dùng nhưng trong phạm vi các mẫu có sẵn. Hệ thống cung cấp một số lượng lớn biểu mẫu giao diện để người dùng dễ dàng lựa chọn.

§ Khi bắt đầu công việc, người dùng có thể tải lên ngay một thư mục chứa ảnh và bấm nút Start. Chương trình sẽ bắt đầu quá trình căn chỉnh hình ảnh để xây dựng ảnh trực giao orthophoto.

§ Cùng lúc đó, người dùng có thể chạy từng tiến trình riêng biệt, điều chỉnh các tham số đã cho.

§ Có thể nhập điểm khống chế GCP từ bất kỳ tệp nào, nhưng người dùng sẽ cần phải chỉ định cấu trúc của tệp: dấu phân cách, thứ tự trường, v.v.

§ Chương trình tạo ra kết quả tốt ngay cả với chất lượng ảnh kém. Trong phiên bản demo, chất lượng của một số dữ liệu đầu ra giảm xuống một cách có chủ ý, nhưng vẫn có kết quả làm hài lòng người dùng.

§ Thời gian xử lý trung bình ít hơn so với các phần mềm khác.

§ Khi bắt đầu chương trình, người dùng nhận được một cửa sổ hỗ trợ. Có các liên kết bổ sung đến cơ sở kiến thức trực tuyến, Câu hỏi thường gặp và các tài nguyên liên quan khác. Người dùng có thể dễ dàng theo dõi hướng dẫn trên hệ thống.

Nhược điểm

§ Chương trình không có tính năng tạo DTM.

§ Giao diện ruy băng tương đối khó sử dụng. Các nút lệnh liên quan đến một thao tác có thể ở các tab khác nhau, v.v ... việc tổ chức giao diện chưa được logic lắm.

§ Việc sắp xếp nhiều cửa sổ chưa được tốt, dẫn đến khi co giãn kích thước các cửa sổ thì xuất hiện hiện tượng các cửa sổ chồng lên che lấp lẫn nhau.

§ Khi xử lý khối lượng dữ liệu lớn, chương trình tiêu tốn tất cả tài nguyên của PC.

§ Có khá nhiều vấn đề liên quan đến việc hỗ trợ người dùng định nghĩa điểm khống chế chung trên các ảnh. Trong hướng dẫn của chương trình, một danh sách các hành động được khuyến cáo nhưng chúng lại không tương ứng với thực tế. 

§ Khi chọn một thư mục chứa hình ảnh, người dùng cần chú ý vì chương trình đọc tất cả các thư mục con bên trong thư mục được chọn. Trong trường hợp các thư mục con có hình ảnh thì tất cả các hình ảnh đó sẽ được đưa vào danh sách xử lý. Người dùng không được cung cấp công cụ để loại bỏ những bức ảnh không cần thiết ra khỏi danh sách xử lý.

§ Sau khi cài đặt ứng dụng, menu Start không tự động hiển thị một phím tắt trong danh sách các chương trình, tuy nhiên có một phím tắt trên màn hình nền Desktop. Không phải là một điểm trừ, nhưng đây cũng là một sự bất tiện.

Giá cả và điều kiện

RealityCapture đưa ra nhiều lựa chọn cho việc cấp bản quyền.

Chương trình khuyến mãi thực tế Reality Promo, 3 tháng - 99 €. Gói này chỉ bao gồm các bản cập nhật, yêu cầu kết nối internet để xuất kết quả, tối đa 2.500 hình ảnh, không hỗ trợ kỹ thuật.

Phiên bản này cũng có thể được mua tại Steam, mặc dù giá cao hơn một chút.

RealityCapture CLI, 6 tháng - 3.750 €. Ứng dụng đầy đủ tính năng, Giao diện dòng lệnh (CLI), bao gồm các bản cập nhật và hỗ trợ kỹ thuật, ngoại tuyến trong khi xuất kết quả.

RealityCapture bản quyền vĩnh viễn - 15.000 €. Một năm cập nhật miễn phí và hỗ trợ kỹ thuật, phí bảo trì 25%, không có khả năng CLI.

Tóm lược

Phần mềm này được đánh giá cao trong cùng phân khúc. Tuy nhiên, bản demo không cho phép thử tất cả các tính năng hay, dẫu kết quả của bản này cũng không tệ.


3DF Zephyr
3DF Zephyr chỉ hoạt động trong môi trường hệ điều hành Windows, được định vị là một phần mềm chuyên nghiệp để xử lý ảnh máy bay.

Đặc điểm chính: tự động hoàn toàn, kết xuất mô hình đẹp.

Ưu điểm

§ Giao diện trực quan. Hầu như tất cả các menu được xuất hiện rất thông minh tùy theo ngữ cảnh.

§ Mặc dù phải khai báo nhiều biến số cho các thao tác nhưng hệ thống vẫn cung cấp các cài đặt mặc định. Người dùng không cần phải đi vào chi tiết cụ thể của từng thao tác nếu không rõ.

§ Chương trình cho kết quả rất tốt khi xử lý các đám mây dữ liệu và lưới đa giác dày đặc, thậm chí ngay cả đối với các tập hợp dữ liệu giả lập.

§ Xuất kết quả theo nhiều định dạng.

Nhược điểm

§ Với khối lượng dữ liệu lớn, hệ thống tiêu tốn khá nhiều tài nguyên của PC.

§ Có lẽ rất cần phải có phần cứng GPU CUDA từ Nvidia trên PC của người dùng nếu không muốn máy tính bị treo bất kỳ.

§ Phải mất nhiều thời gian hơn mức trung bình để xử lý dữ liệu.

§ Các tập tin dự án chiếm khá nhiều không gian lưu trữ. Mặc dù điều này không quan trọng nhưng nó cũng có thể gây phiền hà khi máy tính lưu trữ một số lượng lớn các dự án.

§ Chất lượng khi xây dựng ảnh trực giao orthophoto hoặc ảnh ghép phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của dữ liệu gốc. Trong trường hợp các ảnh có độ chồng phủ thấp, ảnh kết quả sẽ có biến dạng mạnh. 

Giá cả và điều kiện

$ 4200 cho bản quyền vĩnh viễn, bao gồm các bản cập nhật và hỗ trợ kỹ thuật trong một năm. Sau 12 tháng, hỗ trợ có thể được kéo dài thêm với 20% giá ban đầu.

Tóm lược

Đây là một phần mềm xuất sắc, nó cho phép kiểm soát các quá trình và thiết lập các tham số theo ý người dùng. Tuy nhiên, nếu tập dữ liệu đầu vào không có chất lượng tốt nhất, 3DF Zephyr sẽ không xử lý tốt.



P-GIS biên dịch
Nguồn: Theo 50northSpatial
Tác giả: Yuliya Legka và Aleksey Borodulin