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sind Probleme mit dem Polygonflugmodus bekannt?

Hallo liebe Community,

ich habe aktuell ein Problem, für das ich keine Erklärung habe. Vielleicht hat ja der eine oder andere ähnliche Erfahrungen gemacht. Und wir können gemeinsam eine Lösung finden.

Kurzer Hintergrund:

Ich arbeite in einem Vermessungsbüro im Raum Leipzig und wir nutzen schon seit einiger Zeit Pix4D. Mittlerweile haben wir geschätzte 50 Projekte durchgeführt.

Datenerfassung Flug 1:

Die Datenerfassung eines knapp 40 ha großen Objektes erfolgte im Polygonflugmodus im fast trigger Modus, senkrechter Kamera, Flughöhe von 70m, Fluggeschwindigkeit normal + (6,7m/s) und einer Überlappung von 80/80. Über das Gelände wurden 10 Passpunkte verteilt die mittels GPS (mit Korrekturdaten) eingemessen wurden. Der PDOP lag bei max. 1,7 (Genauigkeit besser als 1,1cm). Die verwendete Drohne ist eine Phantom 4 Pro mit der Standardkamera. Auf Grund der Größe des Projekts wurde die Mission bei der Hälfte angehalten, Akkus getauscht und dann fortgesetzt.

Auswertung Flug 1:

Da 3 Passpunkte in max 4-5 Bildern gut zu sehen waren, wurden diese wieder verworfen. Dafür wurden 3 Passpunkte (Schachtdeckel) im Randbereich zusätzlich verwendet, deren Koordinaten bereits früher bestimmt wurden.

Der RMS-Wert liegt bei 13,8 cm und ist damit deutlich zu hoch. Auffällig ist im Quality Report, dass der Fehler in der Höhe durchgehend unter dem Fehler in der Lage liegt (max. 5,3 cm zu max. 37,7 cm). Verschiedene Varianten bei den Berechnungseinstellungen brachten keine Besserung.

Auf Grund des ungenauen Ergebnisses wurde die Datenerfassung erneut durchgeführt.

Datenerfassung Flug 2+3+4:

Dieses Mal wurden 3 sich leicht überlappende Flüge durchgeführt. Alle im Polygonflugmodus und mit den gleichen Einstellungen, wie beim ersten Flug. Es wurden wieder über das gesamte Gelände 10 Passpunkte verteilt die mittels GPS (mit Korrekturdaten) eingemessen wurden. Hinzu kamen wieder zusätzliche Passpunkte aus vorangegangenen Messungen.

Auswertung Flug 2+3:

Wieder ist der RMS-Wert viel zu hoch (13,3 cm). Wieder ist die Lage deutlich schlechter, als die Höhe. Die Auswertung von Flug 4 hab ich mir bis jetzt gespart. Das Ergebnis kenne ich schon.

Auf der Suche nach Unterschieden und Gemeinsamkeiten zu anderen Projekten ist mir eins aufgefallen: Bei allen bisher absolvierten Projekten die mit dem Polygonflugmodus umgesetzt wurden (3), traten die großen Abweichungen auf. Die Stichprobe ist nicht besonders groß. Ich weiß auch nicht, warum der Flugmodus eine Rolle spielen sollte. Stand jetzt ist das aber der gemeinsame Nenner.

Ich bin für jede hilfreiche Antwort dankbar.

Martin

Hi Martin,

Wurden die Bilder mit Pix4Dcapture erfasst? Bis jetzt hatten wir keine Probleme mit dem Polygonflugmodus und das Problem ist für uns nicht bekannt. Außerdem scheint das ein Genauigkeitsproblem (Accuracy) zu sein. Wie wurden die Passpunkte vermessen und welche Korrekturdaten wurden benutzt? Könntest Du die Qualitätsberichte mit uns teilen? (Zur Info werden alle Benutzer Deine Dateien sehen können, aber dadurch lernen alle von Deinen Ergebnissen und können Verbesserungsvorschläge anbieten)

Beste Grüße
Teodora

Hallo,
ja alle Bilder wurden mit der Capture App erfasst. Unabhängig von der Auswertung, gab es auch Probleme bei der Aufnahme mit dem Polygonflugmodus. Teilweise wurde innerhalb einer Flugbahn die Bildaufnahme ausgesetzt oder begann zu spät. Bei einem anderen Flug startete die Drohne vom Endpunkt einer Bahn und schwenkte dann (langsam) auf die folgende, benachbarte Bahn ein.
Die Passpunkte wurden mit einem Trimble R8 GPS eingemessen. Dauer einer Messung war etwa 30 Sekunden. Das GPS erhält vom Landesvermessungsamt (von deren SAPOS-HEPS-Dienst) Korrekturdaten, mit deren Hilfe die Lagegenauigkeit von Punkten bei 1-2 cm liegt. Vor der Messung der Passpunkte wurden 2 Festpunkte überprüft (ob Koordinatensystemeinstellungen, Korrekturdaten, … in Ordnung sind). Da war alles bestens.
An dieser Stelle kann ein Genauigkeitsproblem ausgeschlossen werden.
Da in Sachsen das Koordinatensystem ETRS 89 UTM Zone 33 in der Lage und DHHN 2016 für die Höhe zu verwenden ist, habe ich die Z-Werte der Passpunktkoordinaten (bei einem weiteren Berechnungsdurchlauf), um den Unterschied der beiden Höhensysteme reduziert. Ohne Erfolg. Der Höhenunterschied war auf Grund der Messung der 2 Festpunkte bekannt. (Um zu schauen, ob es grundsätzlich passt, mache ich meist die erste Prozessierung ohne die Reduktion.)

Die Quality Reports folgen in Kürze.

Beste Grüße
Martin

Hallo Martin,

Pix4Dcapture ist eine kostenlose App und es kann sein, dass andere Apps eine bessere Drohnenflugplanung anbieten (z.B. DroneDeploy oder DJI GO). Pix4Dmapper kann Bilder von verschiedenen Quellen bearbeiten, es ist gar kein Problem.

Von den bereits geschickten Qualitätsberichten kann ich sagen, dass die Flugplanung sehr gut aussah (d.h. gute Überlappung zwischen den Bildern). Ich vermute noch, dass die Ergebnisse nicht von der Pix4Dcapture-App verursacht sind. Ein Genauigkeitsproblem entsteht auch, wenn ein 3D-Modell verzerrt ist.

Beste Grüße,
Teodora

Hallo,
also die Capture App ist schon super komfortabel und bis jetzt hatte ich auch noch nie Probleme. Dass es jetzt diese Abweichungen von der Flugplanung gab ist nicht optimal, aber zu verschmerzen. Ich hab es ja vor Ort mitbekommen und hätte gegebenenfalls den Bereich erneut befliegen können.

Vielleicht helfen die angehängten Quality Reports.

@Teodora: Was meinst du damit, dass die Ergebnisse nicht von der CaptureApp verursacht wurden? Und wie lässt sich eine Verzerrung herausfinden bzw. verhindern?

Alle Projekte lassen sich noch verbessern, was die Passpunktanzahl- und verteilung angeht. Ich könnte auch noch Checkpoints hinzufügen. Mir geht es aber erstmal darum, die grundlegenden großen Abweichungen zu eliminieren, bevor das “Feintuning” erfolgt.

Grüße Martin

V1_komplett.pdf (1.9 MB) V2_komplett_keine GCPs.pdf (193.5 KB) V3_südlicher Bereich.pdf (940.5 KB) V4_mittlerer Bereich.pdf (251.1 KB) V5_nördlicher Bereich.pdf (264.8 KB) V6_mittlerer Bereich_DHHN 2016.pdf (1.2 MB)

Hallo Martin,

Erstmal danke für die Dateien. Ich habe V3, V4 und V5 als Beispiele genommen und von diesen Qualitätsberichten konnte ich bemerken, dass der Prozentsatz der Differenz zwischen den initialen und den optimierten inneren Kameraparametern zwischen 10% und 20% liegt (siehe Screenshot). Ein initiales Kameramodell sollte innerhalb von 5% des optimierten Wertes liegen, um eine schnelle und robuste Optimierung zu gewährleisten.

image

Ich würde Folgendes vorschlagen:

  • Berechnung mit inneren Kalibrierungsparametern als All Prior eingestellt.
  • Die Bilder könnten eine erhebliche Rolling-Shutter-Verzerrung haben. Berechnen Sie erstmal die vertikale Pixelverschiebung und aktivieren Sie bei Bedarf die Linearer-Shutter-Optimierung im Bildeigenschafts-Editor.
  • Pix4Dcapture kann die Qualität der Ergebnisse beeinflussen, aber ich habe die Drohnenflugplanung überprüft und sie sieht auf den ersten Blick gut aus:

v5_flight_plan

Es gibt aber die Möglichkeit, dass die Qualität des Bilddatensatzes von verschwommenen Bildern, geringer Überlappung oder einer beschädigten Kamera beeinflusst wird. Für solche Fälle soll man den Bilddatensatz erneut erfassen und die Kamera auf mögliche Schäden überprüfen.

  • Bezüglich der Passpunkte(GCPs) würde ich empfehlen, dass alle als 3D-GCPs markiert werden (siehe Screenshot). Außerdem sollen diese GCPs in mehr Bilder markiert werden, weil das auch die RMS-Error beeinflusst. Achten Sie auch auf das Zoom-Level: Passpunkte, die mit einer hohen Zoomstufe markiert wurden, werden mehr berücksichtigt als die Passpunkte, die mit einer niedrigen Zoomstufe markiert wurden.

v3_GCPs

Ich hoffe, dass diese Informationen helfen.

Beste Grüße
Teodora

Hallo Teodora,

warum die Kameraoptimierung teilweise so groß ist, ist mir auch unerklärlich. Die Projekte wurden im Abstand von wenigen Tagen mit der gleichen Kamera aufgenommen. Es gab in der Zwischenzeit keine Sturz oder so.
Die Kalibrierungsmethode hat auch keinen signifikanten Einfluss auf die Berechnung gehabt. Ich habe das bisher einmal probiert. Ich teste das aber gerne noch einmal.
Die Phantom 4 Pro verfügt meines Wissens nach über einen Global-Shutter-Verschluss, so dass das Rolling-Shutter-Problem auch ausscheidet. Ich prüfe auch alle Bilder vor dem Importieren auf Schärfe. Es ist nicht ein Bild dabei, was unscharf ist.
Bei dem Bild der Kamerapositionen ist in der 3. Reihe von unten zu sehen, dass eine größere Lücke ist. Die unterste Reihe begann (in der CaptureApp) auch deutlich weiter links.
Teilweise habe ich auch 2D-GCPs verwendet, wenn diese aus vorangegangen Messungen stammten und ein anderes Höhensystem hatten. Normalerweise sind alle GCPs 3D-GCPs im gleichen System, aber auch dann passt es nicht.

Wenn Sie möchten kann ich Ihnen auch die kompletten Daten zur Verfügung stellen.

Mit freundlichen Grüßen
Martin

Hallo,
ich hätte noch 3 Fragen.
Ich würde gerne das gleiche Projekt mit einer älteren Softwareversion auf Unterschiede überprüfen. Ist das auf einem PC möglich, oder muss die ältere Version auf einem anderen PC installiert werden? Ich habe noch die Installationsdateien der Versionen 4021 und 4122.

Ist es denkbar, dass der Flugmodus einen Einfluss auf die Berechnungen hat?

Würde es für die Analyse etwas bringen, die im Anhang zu sehenden Optionen auszugeben und hochzuladen?

Grüße Martin

Hallo Teodora, ich habe trotz der schlechten Ausgangslage mal das Orthofoto berechnen lassen. Im Anhang sind 2 Ausschnitte davon. Erklären kann ich mir die unscharfen Bereiche nicht, die nur wenige Meter neben Bereichen liegen, die scheinbar in Ordnung sind.
@Teodora_Enache Hast du noch Ideen?

Schöne Weihnachten!

Martin

Hallo Martin,

Frohes neues Jahr!

Ich kann die angehängten Dateien nicht finden. Wenn ich gut verstanden habe, gibt es Probleme mit der Qualität des Orthofotos. Das Orthofoto (Orthomosaik) empfängt als Eingabe das DOM und die Position des Originalbildes. Wenn das DOM verrauscht ist (noise) oder die 3D-Rekonstruktion nicht optimal ist, wird das Orthofoto verzerrt. Du musst sicherstellen, dass die Ergebnisse von Schritt 1 und DOM optimal sind, bevor du das Orthofoto erzeugst. Wenn das Orthofoto noch Artefakte enthält, könntest du diese im Orthofoto Editor bearbeiten:

  • Wenn sich Autos in der Szene bewegen, erscheinen sie an vielen Stellen des Orthofotos mit einem Ghost Effect. Um das Orthofoto zu verbessern, könntest du es im Orthofoto Editor bearbeiten, eine Region um das Auto zeichnen und ein Bild auswählen, in dem das Auto nicht angezeigt wird.
    So kann man das Orthofoto im Orthofoto Editor bearbeiten: How to edit the orthomosaic.

  • Wenn Gebäude oder dichte Vegetationsbereiche verzerrt sind, kann man zur Verbesserung des Orthofoto die planare Projektion für die verzerrten Bereiche auswählen.
    Die Schritte sind hier beschrieben: How to improve the Visual Aspect of Buildings in the Orthomosaic with the Mosaic Editor.

Hoffentlich ist das hilfreich.

Beste Grüße

Teodora

Hallo,
die fehlenden Dateien habe ich angefügt. Die Berechnung der Orthofotos habe ich nur zu Testzwecken durchgeführt. Mir war schon vorher klar, dass da nix Gescheites bei rausrommt (rauskommen kann). Das Problem ist nach wie vor noch die Berechnung von Schritt 1. Ich werde in den nächsten Tagen ein anderes Projekt 2x befliegen. Einmal im Polygonmodus und einmal im Doublegridmodus. Mal sehen, was dabei rauskommt…

Beste Grüße

Martin

Hallo,
ich habe letzte Woche das erwähnte neue Projekt durchgeführt. Ich habe dabei innerhalb einer halben Stunde das Gelände 2 mal abgeflogen. Die Einstellungen waren in beiden Projekten abgesehen von der Flughöhe (50m und 60m) bei beiden Flügen identisch. Das zu befliegende Gebiet hatte die Form, die im Report zum Polygonmodus-Flug zu sehen ist. Beim double-grid-Flug habe ich mich auf die “Kernfläche” beschränkt. Bei der Auswertung beider Flüge wurden die gleichen GCP’s genutzt.
Das Ergebnis ist wie erwartet… beim Polygonflug deutlich schlechter. Anders als beim eingangs beschriebenen Projekts lässt sich jetzt allerdings nicht eine “Lagekomponente” (X-,Y-, oder Z-Wert) identifizieren, die durchweg schlechter passt. Für die Flugdurchführung wurde eine andere Drohne (Mavic Pro) verwendet. Es kann also ein Problem an der Drohne oder der Kamera (nahezu) ausgeschlossen werden.
Ich bitte um Hilfe, da das erste Projekt zeitnah erneut beflogen werden soll und eine Befliegung im Gridmodus sehr viel aufwendiger ist.

Danke
double-grid_report.pdf (433.4 KB) polygon_report.pdf (345.6 KB)