[Agisoft Metashape使用心得] 多光譜反射率正射影像生成
關鍵詞：Metashape Photoscan 多光譜影像 多光譜反射率正射影像 波段合成
日期：28/7/2021
正射影像的生成通常是遙感資料處理的重要步驟，按照Metashape/Photoscan的使用者手冊的流程即可，本沒有太多必要去說。但是，單波段、RGB影像、多光譜影像資料生成正射影像的操作方式並不完全一樣:
尤其是多光譜資料製作反射率正射影像時確實有一些需要特別去說的，本篇部落格的目的就是探索如何生成
多光譜正射影像。
1. 多光譜影像的特殊性
直觀聽起來，多光譜影像與單波段影像相比只是波段多了幾個，與RGB影像相比似乎也差不多，但是多光譜影像有其自身的特殊性：
對於絕大多數多光譜相機來說，每個波段都有一個對應的感測器。由於感測器A與感測器B之間存在幾何偏移，成像的地物範圍並不嚴格一致，因此需要對不同波段影像之間進行幾何配準； 民用RGB數碼相機影像並不能算作多光譜影像，儘管它有3個波段的資訊，但由於其波段訊號交叉、存在後續訊號處理等，因此並不能得到窄波段反射率資訊。RGB相機採用拜耳陣列，因此不同波段的影像天然地被配準在一起。 可以發現，多光譜相機（例如：
micasense red-edge、phantom 4 multispectral、tetracam miniMCA、hiphen airphen）的不同波段影像之間需要進行幾何配準。
2. 採用Agisoft軟體生成多光譜反射率正射影像
我一直在用Agisoft的PhotoScan以及其改名後的更新版本Metashape，所以說一下用該軟體製作多光譜正射影像的方法。
本篇部落格中以DJI P4M 多光譜影像資料為例。
其實Agisoft的PhotoScan或Metashape是可以自動地識別DJI P4M的多波段影像，因為其能夠識別影像的元資料XMP資訊，所以如果採用原始影像生產正射影像的話，直接按照常規流程即可，就不多說了。
然而，在定量遙感中通常需要的是多光譜反射率正射影像，因此需要將原始影像處理為
雙向反射率影像(參考我之前的部落格：輻射校正獲取雙向反射率)。但是如之前的部落格所說，這個雙向反射率tiff影像不再包含XMP元資料資訊了，因此不能被Metashape自動識別為多光譜影像，那怎麼辦呢？
2.1. 試錯
最開始我想直接將每個波段的反射率影像單獨生成正射影像，然後波段合成就好了。 但我發現DJI P4M在任一航點處，不同波段影像的經緯度竟然並不完全一致（存在微小的差異），在波段合成後，我發現影像之間的幾何偏移很大。此路不通。
然後我想那每個波段的反射率影像共用NIR波段影像的經緯度資訊應該會好。 然而，由於不同波段影像中地物的亮度等特徵並不一致，在執行SfM演算法的特徵點檢測與匹配時，結果並不完全一致，造成每個波段的反射率正射影像仍存在一定的幾何偏移。
2.2. 多光譜反射率正射影像生成
那看來必須保證各個波段影像的成像模型中的投影變換公式引數一致才行。那麼我想有兩種方式：
採用路徑替換的方式：即基於P4M的原始多光譜影像執行三維重建，然後採用 change path工具，將影象檔案進行替換，替換為輻射校正後的多光譜影像。
這裡有兩個注意事項：
（1）對於輻射校正後的多光譜影像，不同波段之間已經進行了幾何位置偏移校正，即波段間已經能夠配準； （2）替換檔案時，必須保證檔名一致，而且需要逐個波段的影像進行替換。假如待替換檔名為“DJI0081.TIFF”，那麼替換檔案的檔名必須也為“DJI0081.TIFF”。即便替換檔案的原本檔名並非如此，也必須修改為此。 逐個波段的正射影像匯出後，然後在
ENVI中進行波段合成layer stacking就可以了。
採用multi-page tiff影像的方式：即將一次拍攝的所有波段影像儲存為 multi-page tiff格式，即可翻頁的TIFF影像檔案。這樣保證了PhotoScan能夠識別出這是多光譜影像。
但是這樣做有一個不太方便的地方：
由於在儲存multi-page tiff時並不帶有經緯度資訊，所以需要額外匯入一個航點座標檔案，不過其實這並不難嘛。
這裡我不知道怎麼將原始影像中的元資料資訊儲存到multi-page tiff影像中，如果有知道的看官，麻煩告訴我，謝謝。
這樣做比較好的地方是：
這種方式能夠直接匯出波段合成後的正射影像，無需採用ENVI進行波段合成了。
其實當我們放大正射影像仔細看，通常會發現正射影像中存在
模糊、扭曲、小孔洞、紋理不清晰等問題，這是與blending mode有關，以及與影像重疊度、重建演算法等有關，但這並不在本部落格的討論範圍之內。