Metashapeの基本的使い方と概念

ライセンス購入前に必ずお試しください。ライセンスの詳細は、こちらをご確認ください。

点群処理ソフトウエア、３Dモデリングとはどういうものかを肌で感じて頂くために、Metashape（メタシェイプ）のトライアル版とサンプルデータをご用意いたしました。本チュートリアルは、基本的な使用方法のみですが、一通りの操作を行う事で理解が深まるかと思います。単なる使い方のみでなく、要所で重要なエッセンスをご紹介いたします。

Metashapeの準備

下記よりお好きなデータをダウンロードし、任意の場所に保存してください。

1.サンプルデータ

	UAV写真1：53枚（426MB）
	スマホ写真： 62枚（211MB)
申し訳ありません。（本当の現場なのでお見せ出来ません。）	GCP付写真（サポート会員専用）UAV写真：45枚

2.ソフトウエアダウンロード

Agisoft Metashape 1.7.4

Professional Edition

Standard Edition

30日間のトライアルライセンス

Metashape Professionalの全機能を30日間、無料でテストすることが出来ます。ソフトウエアをインストールし、Metashapeを起動すると、最初に以下画面が表示されます。「Start a free 30-day trial」を選択しOKしてください。

Metashapeの基本的使い方と概念

概要

下表は、一般的にUAV測量などに必要な工程です。構造物を高い精度で復元する場合も、UAV測量と同じ考え方で行います。精度を出すためには、「GCP設定」が必要ですが、操作が複雑（慣れが必要という表現の方が正しいかもしれません）で時間を要するため、本ページでは、2，3，6，7まで実施します。まずは点群モデルを作成するまでのフローを一通り経験することにフォーカスします。それ以外の項目に関しては、重要なポイントは何かを記載致しますので、ご参考にしてください。

	Metashape	機能概略
１	レンズキャリブレーション	使用カメラレンズのゆがみ補正パラメータの抽出。
２	初期設定	メニューの日本語化、GPU設定（処理の高速化）、クラウド設定など。
3	写真のアラインメント	カメラ位置の推定、低密度点群生成。
4	GCP設定	標定点を設定しその座標を指定します。また検証点を設定する事で、精度の検証を行う事ができます。扱える座標は、WGS84系、平面直角座標系(JGD2011)、現場の任意の基準としたローカル座標を混合して扱えます。Metashape上で座標変換し一つの座標系にする事も可能です。非常に自由度が高いです。
5	座標系の設定	座標系の設定は、点群データに座標を割り当てるだけなので、最適化の前であればどこで行っても良いですが、基本的にはGCPを設定する場合は、GCPの座標を読み込んだ時に設定します。他のソフトウェアでは、座標系を変更すると、最初のアラインメントからやり直しになるものがあります。例えば、2日ほどかけて処理したものが、座標系を変更するだけでやり直しになります。Metashapeにはそのような制限がありません。
6	補正	点群データを補正し精度を高くします。
7	高密度クラウド	高密度点群の生成。
8	DEM生成	高密度点群からDSM/DEMを生成。
9	オルソ生成	オルソ生成前にDEMもしくはMeshのどちらかを作成し、オルソを作成します。

初期設定

まずは初期設定が必要ですが、ここでは最低限の設定を致します。メニューの日本語化と、グラフィックボードの設定となります。グラフィックボードは、PCに備わっていれば処理が高速になります。参考記事：「点郡ソフトウエアMetashapeに必要なPC性能と設定」

日本語メニューに変更するには、
ツールメニューの「Tools」 – 「Preferences」…を選択します。

「General」タブの「Language：」を「Japanese」を選択し「Apply」をクリックします。これで日本語表示になります。また、本説明で使用している「Theme」は、「Classic」ですが、好みで変更してください。テーマを変更した場合は、ソフトウエアの再起動が必要です。
本記事は、Windows10での表示ですが、同じテーマでもWindows7と10では見え方が違います。

使用しているPCで、Metahapeの処理に対応しているグラフィックカード（GPU)を搭載している場合は、GPU機能をONにします。「GPU」タブ内にデバイスが検出されていれば、チェックを入れます。事務用PCでは、グラフィックボードが搭載されていないPCがございます。そのようなPCでは、チェックは入りません。処理も遅くなります。

ここまでで、初期設定が完了いたしました。次からは、いよいよアラインメント処理です。

写真のアラインメント

アラインメントとは、直訳しますと整列という意味ですが、実際に行っている事は、オーバラップした複数の写真から共通点を探し、その共通点を点群データとして抽出します。また、撮影された写真からカメラの位置、角度も推定する処理も行っています。それでは、実際に処理を行ってみましょう。

最初に写真を読み込む必要があります。「ワークフロー」メニューの「フォルダを追加」をクリックし、写真データが入っているフォルダを指定し、「フォルダの選択」をクリックします。

下記の「写真の追加」ダイアログが表示されたら、「シングルカメラ」を選択し、「OK」をします。

写真が追加されます。EXIF内に座標データが保存されていれば、座標も反映されます。（EXIFとはデジタルカメラで撮影した画像データに、撮影条件に関する情報が保存される画像ファイル形式の規格のことです。）

EXIFに記録される座標はWGS84という座標です。いわゆる、経度、緯度の事ですが、日本では北緯〇〇度、東経〇〇度と表現される座標です。Metashapeでは、WGS84を他の座標に変換することができます。日本で使用される日本測地系2011にも変換可能です。座標系の話は、ボリュームが多く本記事では話が発散してしまいますので、ここでは割愛致します。詳細は、UAV測量トレーニングノートもしくは、サポート会員専用のチュートリアルを参照してください。

写真パネルの写真をダブルクリックする事で、メインビューに表示をすることが出来ます。
画質が悪い写真は、アラインメントから省く事が大事です。省くにはその写真上で右クリックし、「カメラを削除」を行う事で削除する事ができます（元のデータは削除されません）。「カメラを無効化」でも同様です。

アラインメント処理は、「ワークフロー」メニューの「写真のアラインメント」をクリックします。

「写真のアラインメント」ダイアログでは、デフォルトの設定で大丈夫です（「詳細」タブもデフォルト設定のまま）。「OK」をクリックすると処理を実行します。

アラインメント処理が終了すると、メインビューに低密度な点群データが表示されます。もし表示されていない場合は、メニューバーの「ポイントクラウド」がONであり、メインビューのタブが「モデル」を選択されているかを確認してください。

Metashape Ver1.6では、アラインメント処理が終了しても点群データが表示されない事があるようです。その場合は、「ビュー」メニューの「ビューをリセット」をクリックもしくは、座標データパネルの「設定」にて、「Local Conrdinates」や日本測地系座標などを指定してみてください。

モデルビューは、マウスの左ボタンを押しながら移動すると、ボウルを中心として視点を変更する事が出来ます。
マウスの右ボタンを押しながら移動すると、点群データを移動する事が出来ます。
マウスのホィールを動かすと、ズーム、ズームアウトをすることが出来ます。

「カメラを表示」ボタンをクリックする事で、メインビューにカメラの位置が表示されます。また、写真パネルの写真をクリックする事で、メインビューに対応したカメラが赤く表示されます。

GCP設定

UAV測量では、写真撮影する前にGround Control Position(標定点)を設置し、その既知点を基に点群データの補正を行います。操作方法は、UAV測量トレーニングノートに記載されております。

座標系の設定

狭義の意味として、世界測地系（WGS84）と日本測地系（JGD2011）は、双方の変換が可能です。この座標系は上記補正に次ぐ大事な肝ですが、最初に使用するときに苦労する部分でもあります。日本固有の座標系の話の為、設定方法などはマニュアルには記載されていませんし、実際のオペレーションでは、写真はWGS84系、GCPは平面直角座標もしくはローカル座標を使用し、複数の座標系の混在と自分の操作に等疑問符が付きまといます。

そのため、他社でMetashapeを購入された方は、座標系、補正処理（精度が出ない）で苦労されている方が多いようです。弊社のUAV測量トレーニングノートがお役に立てば光栄です。全ての問題が解決するはずです。

また、弊社でリリースしているジオイドモデルを使用した楕円体高から標高への変換（RTK搭載ドローンを使用したときに必要）は、カスタム座標系にモデルを登録し、この座標系変換の機能を使用しています。ジオイドモデルには説明書が付いておりますので、最初にカスタム座標系を登録する必要はありますが一度登録をすれば、ボタン一つ（実際には3～４クリック必要ですが）で楕円体高から標高に変換できます。とても便利です。

Metashape用ジオイドモデルの詳細

点群データの補正

点群データの補正処理には、以下の方法があります。目標とする精度、状況に応じて、単独あるいは複数の方法で補正を行います。

レンズキャリブレーション（もしくは、セルフキャリブレーション）
GCP（標定点による既知点の設定）
EXIF座標

通常、写真測量ではレンズのゆがみ補正を行うためにレンズキャリブレーションを事前に行うのが常識です。そして、実際にUAV測量を行う場合は、事前にGCP（標定点）を設置します。写真データから生成した点群データは、レンズ補正と座標補正の二つの補正を行い、精度を上げます。

しかしながら、精度を上げるためには、単にGCPを設定すればよいというものではありません。EXIF座標のみの処理、GCPのみを使う場合の処理、EXIF+GCPを使う処理など、状況に応じて設定の注意点やノウハウがあります。これらはある程度経験をつまないとわからないですし、マニュアルにはこれらのケースまでは記載されていません。

レンズキャリブレーションは、カメラを使用してキャリブレーションパターンを撮影し、Metashapeで処理をすることにより補正パラメータを抽出します。

EXIF座標は、近年ドローンにRTKが搭載されEXIF内の座標精度が飛躍的に高くなりましたので、その座標を基に補正を行うものです。元々ドローンは、その性質上、人が入れない場所で効果を発揮するものですが、測量の精度を上げるためにGCPの設置が必用とされていました。人が入れない場所にGCPの設定という矛盾を打開すべく、RTKの技術がドローンに搭載されたのです。実際、RTKによりGCPの設置はかなり少なく出来ており、X,YはEXIFのみでほぼ5cm以内の精度が出ています。しかし、Z方向に対しては単純に撮影するだけでは精度が出ないため、最小限の標定点がいますが、1か所だけでも足元において撮影するだけで、全体のZ方向の補正はほぼ5cm以内に出来ます。

PHANTOM4 RTKを使用してMetashapeで100%の性能を出すために、弊社のUAV測量トレーニングノートとP4RTK UAV測量設定Manualをご利用下さい。P4RTK UAV測量設定Manualは、弊社でPHANTOM4 RTKを購入して頂いたお客様に無料特典として付属しております（非売品です）。

DJI PHATOM4RTKの詳細

UAV測量トレーニングノートは、上記の補正処理の内容に関して、原理的な内容を踏まえてまとめています。補正処理の仕組みを理解する事がMetashapeの肝となります。

補正を行うには、座標データパネルの「カメラを最適化」をクリックします。「カメラアライメントを最適化」は、通常はデフォルトのままでOKをクリックします。