縮小影像在無人機(jī)空中三角測(cè)量處理的研究

1、<p>　　縮小影像在無人機(jī)空中三角測(cè)量處理的研究</p><p>　　摘要：目前，無人機(jī)技術(shù)漸漸普及，技術(shù)越來越成熟，形成相對(duì)應(yīng)的規(guī)范。在應(yīng)急狀態(tài)下，如果采用常規(guī)的無人機(jī)作業(yè)方式相對(duì)較長(zhǎng)，因此，相對(duì)地尋找緊急狀態(tài)下的作業(yè)方式是勢(shì)在必得的趨勢(shì)，本文探討了縮小影像在無人機(jī)空中三角測(cè)量的處理，在現(xiàn)階段具有一定的理論與實(shí)踐意義。 </p><p>　　關(guān)鍵字：空中三角測(cè)量，縮小影像，

2、PixelGrid </p><p>　　中圖分類號(hào)：P258 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A </p><p><b>　　1 緒論 </b></p><p>　　空中三角測(cè)量是數(shù)據(jù)解譯的重要方式，是從散狀的一張張影像，變成相互有關(guān)的一個(gè)整體。從自由網(wǎng)，到加控制點(diǎn)加密的過程下，給數(shù)據(jù)套上地面坐標(biāo)，由此進(jìn)行解譯影像數(shù)據(jù)的內(nèi)外方位元素，達(dá)到獲取數(shù)據(jù)目標(biāo)的目的，因

3、此可以從流程來進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。一般情況下，如果時(shí)間足夠充裕，則按照流程處理無人機(jī)數(shù)據(jù)，這種處理方式耗時(shí)一般比較長(zhǎng)，在應(yīng)急狀況下，無法滿足當(dāng)天處理完數(shù)據(jù)，因此可以考慮縮小兩倍或三倍數(shù)據(jù)進(jìn)行處理數(shù)據(jù)。 </p><p>　　2 PixelGrid簡(jiǎn)介 </p><p>　　無人機(jī)航空攝影是一種新型的航空影像數(shù)據(jù)獲取方式，由于無人機(jī)種類不同以及所搭配的相機(jī)不同，其獲取數(shù)據(jù)的質(zhì)量也不相同，Pixel

4、Grid針對(duì)國(guó)內(nèi)測(cè)繪部分中低空領(lǐng)域普及的無人機(jī)航空拍攝數(shù)據(jù)，提供了高效快速的處理。 </p><p>　　對(duì)于無人機(jī)數(shù)據(jù)的處理需求必要的一些文件。其中包括原始影像數(shù)據(jù)、相機(jī)檢校文件、控制資料、航線結(jié)合表（航線索引圖，包括飛行信息）等，如下所示： </p><p>　　原始數(shù)據(jù)格式一般為 ：JPG、BMP、TIF 等等幾種類型。 </p><p>　　相機(jī)檢校文件包括

5、：相機(jī)像主點(diǎn)坐標(biāo)、相機(jī)焦距、像元大小、徑向畸變差系數(shù)（K1、K2）、切向畸變差系數(shù)（P1、P2）、CCD非正方形比例系數(shù)α、CCD非正交性的畸變系數(shù)β、像方坐標(biāo)系等（其單位為像素或毫米）。 </p><p>　　控制資料包括：測(cè)區(qū)控制點(diǎn)點(diǎn)之記、控制點(diǎn)坐標(biāo)文件（包括平面坐標(biāo)與高程坐標(biāo)）或 DOM、DEM等。 </p><p>　　航線結(jié)合表包括：航線索引圖、飛行方向及飛行架次等。 </

6、p><p>　　3 無人機(jī)航空影像處理流程及空三加密流程 </p><p>　　無人機(jī)航空影像處理流程及空三加密流程如圖1，圖2所示： </p><p>　　圖1 無人機(jī)航空影像處理流程 </p><p>　　圖2 無人機(jī)航空影像空三加密流程 </p><p><b>　　4 縮小影像處理 </b>&

7、lt;/p><p>　　縮小影像處理的整體流程如下: </p><p>　　(1) 像片畸變糾正 </p><p><b>　　文件格式如下： </b></p><p>　　0.00580.071124.4686 </p><p>　　0.000184940-0.000000282089 </p

8、><p>　　0.0000011236-0.000015342 </p><p>　　0.00018882-0.000046591 </p><p>　　像片畸變糾正是指對(duì)測(cè)區(qū)單相機(jī)影片進(jìn)行糾正，若是雙拼相機(jī)則無需進(jìn)行畸變糾正。 </p><p>　　(2) 影像縮小2倍 </p><p>　　(3) 建立工程文件 <

9、;/p><p>　　對(duì)工程路徑、相機(jī)參數(shù)文件、航帶設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)置，如圖3所示： </p><p>　　圖3 設(shè)置航攝區(qū)域必要參數(shù)窗口 </p><p>　　(4) 索引影像生成 </p><p>　　如生成“IMG_1249.tif.index”等后綴名為index的文件，工程里每張影像都生成。 </p><p>　　

10、(5) 金字塔影像生成 </p><p>　　生成“PyramidImage”文件，內(nèi)有分3、9、27三等級(jí)層次的縮略影像。此步驟應(yīng)進(jìn)行多機(jī)多核計(jì)算，進(jìn)行提速。 </p><p>　　(6) 影像自動(dòng)內(nèi)定向 </p><p>　　(7) 全自動(dòng)相對(duì)定向 </p><p>　　此步驟可以進(jìn)行全自動(dòng)相對(duì)定向處理數(shù)據(jù)，提示是否成功相對(duì)定向。 <

11、;/p><p>　　(8) 全自動(dòng)高可靠性模型連接 </p><p>　　進(jìn)行一條航帶內(nèi)三對(duì)模型之間的連接，如果此步驟失敗，需編輯完成后在進(jìn)行下一步驟工作。 </p><p>　　(9) 航帶間初始偏移量的確定 </p><p>　　航帶間初始偏移量的確定需從頭尾進(jìn)行兩兩加點(diǎn)進(jìn)行確定偏移量，需人工干預(yù)，如果航帶過長(zhǎng)，需在中間加點(diǎn)進(jìn)行鞏固。 <

12、;/p><p>　　(10) 全自動(dòng)航帶間轉(zhuǎn)點(diǎn)及數(shù)據(jù)整理 </p><p>　　全自動(dòng)航帶間轉(zhuǎn)點(diǎn)及數(shù)據(jù)整理不需人工干預(yù)，但是耗時(shí)長(zhǎng)，可進(jìn)行“用于普通航空影像或無人機(jī)影像空三”、“用于應(yīng)急狀態(tài)無人機(jī)影像空三”、“用于應(yīng)急狀態(tài)且旁向重疊率較大的無人機(jī)影像空三”選擇，確定轉(zhuǎn)點(diǎn)難度。 </p><p>　　(11) 連接點(diǎn)編輯及量測(cè) </p><p>　

13、　連接點(diǎn)編輯及量測(cè)需要人工干預(yù)，是整個(gè)空三解算的重要步驟。包括平差計(jì)算、加控制點(diǎn)等細(xì)部。 </p><p>　　(12) 生成PixelGrid所需的工程文件 </p><p>　　生成PixelGrid所需的工程文件為整個(gè)空三成果的結(jié)束步驟，此后可以生成立體模型構(gòu)建等，進(jìn)行數(shù)據(jù)量測(cè)，或生成DEM、DOM。 </p><p>　　(13) 影像格式轉(zhuǎn)換及增強(qiáng)處理 &

14、lt;/p><p>　　影像格式轉(zhuǎn)換及增強(qiáng)處理需注意選擇增強(qiáng)處理，否則生成DEM有誤。 </p><p>　　(14) 近似核線影像生成 </p><p>　　近似核線影像生成不需人工干預(yù)，由軟件自動(dòng)生成。 </p><p>　　(15) 自動(dòng)影像匹配及DEM生成 </p><p>　　自動(dòng)影像匹配及DEM生成不需人工干預(yù)

15、，由軟件自動(dòng)生成。 </p><p>　　(16) 正射影像生成 </p><p>　　正射影像生成不需人工干預(yù)，由軟件自動(dòng)生成。 </p><p>　　另外，測(cè)區(qū)一般為單機(jī)多核進(jìn)行解算，單機(jī)共24核，速度與單機(jī)單核提速體現(xiàn)在“自動(dòng)步驟，包括相片畸變糾正、索引影像生成、金字塔影像生成、影像自動(dòng)內(nèi)定向、全自動(dòng)相對(duì)定向、全自動(dòng)高可靠性模型連接、影像格式轉(zhuǎn)換及增強(qiáng)處理、近

16、似核線影像生成、自動(dòng)影像匹配及DEM生成、正射影像生成”等多方面，由于室內(nèi)多機(jī)多核同樣可以進(jìn)行并行計(jì)算，主要體現(xiàn)在“金字塔影像生成”方面。表1是20平方公里空三不縮小影像及縮小2倍影像處理耗時(shí)對(duì)比，如下所示： </p><p>　　表1 20平方公里空三耗時(shí)對(duì)比 </p><p><b>　　注： </b></p><p>　　①總共228張片

17、，原片為3744*5616像素，縮小2倍后像幅大小為1872*2808像素，相機(jī)焦距為24.4686毫米。 </p><p>　?、谙穹s小2倍后，相對(duì)定向有出現(xiàn)失敗情況，由于大面積水域或山林，故出現(xiàn)此情況，需要人工檢查。 </p><p><b>　　5 結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　本文對(duì)闡述了無人機(jī)航空影像處理流程及空三加密的具體

18、流程，討論了縮小影像處理的詳細(xì)步驟，最后筆者對(duì)影像做縮小兩倍、及不縮小影像兩種情況數(shù)據(jù)處理，從步驟所耗時(shí)開始做比對(duì)，并分析其成果精度，以及對(duì)作業(yè)要求的影響，其中，將數(shù)據(jù)處理成果的比對(duì)，將成為本次在熟悉的作業(yè)流程上的精細(xì)測(cè)試。 </p><p>　　由上文對(duì)比可知，縮小兩倍確實(shí)能在速度上提速，與正常情況對(duì)比，速度有了大幅的提高，特別是轉(zhuǎn)點(diǎn)及生成DEM模塊的提速。但是縮小影像也存在著一定的弊端： </p>

19、<p>　　影像分辨率是原始影像的1/2，像幅大小也為原始影像的一半； </p><p>　　如果在有水域或高山植被的區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位上難以匹配到連接點(diǎn)。 </p><p>　　因此，相對(duì)定向中，需要對(duì)失敗的模型進(jìn)行人工參與加點(diǎn)并檢查生成，對(duì)后續(xù)工作造成一定的影響，在模型連接的時(shí)候也容易出現(xiàn)連接失敗的情況，這個(gè)問題可以解決，而且也屬正常范疇，但速度上卻能夠提速2到3倍，因此，在