基于VirtuoZo AAT V3.2的自動(dòng)空三加密

王海霞

【摘 要】隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及信息獲取與處理技術(shù)等相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展， 4D產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)也有了不斷的提高。與生產(chǎn)相關(guān)的方面，如數(shù)據(jù)獲取、空中三角測(cè)量、質(zhì)量控制、產(chǎn)品應(yīng)用、生產(chǎn)管理等，在技術(shù)上也都有不同程度的進(jìn)步。研究攝影測(cè)量作業(yè)流程具有深遠(yuǎn)的意義，它已成為測(cè)繪的主要技術(shù)手段，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)是不可估量的。本論文主要論述了基于VirtuoZo AAT V3.2的自動(dòng)空三加密矢量測(cè)圖的方法。

【關(guān)鍵詞】攝影測(cè)量學(xué)；攝影測(cè)量作業(yè)流程；空三加密；VirtuoZo AAT V3.2；DEM

一、引言

我們知道每個(gè)立體像對(duì)都需要四個(gè)測(cè)圖控制點(diǎn)，才能解求全部模型點(diǎn)坐標(biāo)。當(dāng)測(cè)區(qū)范圍內(nèi)有許多個(gè)立體像對(duì)時(shí)，則需要大量的地面控制點(diǎn)，這些點(diǎn)如都去野外實(shí)地測(cè)量，則野外工作量很大，成本高，效率也低。但是如果我們采用空中三角測(cè)量的方法加密控制點(diǎn)，就會(huì)減少工作量，降低成本，提高工作效率。解析空中三角測(cè)量指的是用攝影測(cè)量解析法確定區(qū)域內(nèi)所有影像的外方位元素，這是通過對(duì)點(diǎn)位進(jìn)行測(cè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即根據(jù)影像上量測(cè)的像點(diǎn)坐標(biāo)及少量控制點(diǎn)的大地坐標(biāo)，求出未知點(diǎn)的大地坐標(biāo)，使得已知點(diǎn)增加到每個(gè)模型中不少于四個(gè)，然后利用這些已知點(diǎn)求解影像的外方位元素，因而解析空中三角測(cè)量也稱攝影測(cè)量加密。

二、空中三角測(cè)量的意義

不需直接接觸被量測(cè)的目標(biāo)或物體，凡是在影像上可以看到的目標(biāo)，不受地面通視條件限制，均可以測(cè)定其位置和幾何形狀；可以快速地在大范圍內(nèi)同時(shí)進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)定，從而可以減少大量的野外測(cè)量工作量；攝影測(cè)量平差計(jì)算時(shí)，加密區(qū)域內(nèi)部精度均勻，且很少受區(qū)域大小的影響。所以，攝影測(cè)量加密方法已成為一種十分重要的點(diǎn)位測(cè)定方法 。

三、加密軟件Virtuo Zo AAT V3.2

本軟件用于自動(dòng)空三量測(cè)，其主要功能有：全自動(dòng)內(nèi)定向，全自動(dòng)識(shí)別航片框標(biāo)并解求內(nèi)定向參數(shù)；全自動(dòng)選點(diǎn)，全自動(dòng)相對(duì)定向與全自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)；半自動(dòng)/人工加入連接及地面控制點(diǎn)，對(duì)于高山等困難地區(qū)，此時(shí)可利用半自動(dòng)甚至全人工的方式補(bǔ)上一些必要的連接點(diǎn)。另外，模塊還具備地面控制點(diǎn)的預(yù)測(cè)；交互式連接點(diǎn)的調(diào)整，利用立體和目視方式對(duì)各連接點(diǎn)進(jìn)行檢查及微調(diào)，也可任意增刪或改動(dòng)某連接點(diǎn)的位置；利用區(qū)域網(wǎng)的平差解算，完成全測(cè)區(qū)自動(dòng)空中三角測(cè)量，輸出空三的加密成果。

四、自動(dòng)空中三角測(cè)量作業(yè)流程

（一）構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)

一般來(lái)說，首先需將整個(gè)測(cè)區(qū)的光學(xué)影像逐一掃描成數(shù)字影像，然后輸入航攝儀檢定數(shù)據(jù)建立攝影機(jī)信息文件、輸入地面控制點(diǎn)信息等建立原始觀測(cè)值文件，最后在相鄰航帶的重疊區(qū)域里量測(cè)一對(duì)以上同名連接點(diǎn)。

（二）自動(dòng)內(nèi)定向

通過對(duì)影像中框標(biāo)點(diǎn)的自動(dòng)識(shí)別與定位來(lái)建立數(shù)字影像中的各像元行、列數(shù)與其像平面坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。首先，根據(jù)各種框標(biāo)均具有對(duì)稱性及任意倍數(shù)的90度旋轉(zhuǎn)不變性這一特點(diǎn)，對(duì)每一種航攝儀自動(dòng)建立標(biāo)準(zhǔn)框標(biāo)模版；然后，利用模版匹配算法自動(dòng)快速識(shí)別與定位各框標(biāo)點(diǎn)；最后，以航攝儀檢定的理論框標(biāo)坐標(biāo)值為依據(jù)，通過二維仿射變換或者是相似變換解算出像元坐標(biāo)與像點(diǎn)坐標(biāo)之間的各變換參數(shù)。

（三）自動(dòng)選點(diǎn)與自動(dòng)相對(duì)定向

首先，用特征點(diǎn)提取算子從相鄰兩幅影像的重疊范圍內(nèi)選取均勻分布的明顯特征點(diǎn)，并對(duì)每一特征點(diǎn)進(jìn)行局部多點(diǎn)松弛法影像匹配，得到其在另一幅影像中的同名點(diǎn)。為了保證影像匹配的高可靠性，所選的點(diǎn)應(yīng)充分的多。然后，進(jìn)行相對(duì)定向解算，并根據(jù)相對(duì)定向結(jié)果剔除粗差后重新計(jì)算，直至不含粗差為止。必要時(shí)，可進(jìn)行人工干預(yù)。

（四）多片匹配自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)

對(duì)每幅影像中所選取的明顯特征點(diǎn)，在所有與其重疊的影像中，利用核線（共面）條件約束的局部多點(diǎn)松弛法影像匹配算法進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)，并對(duì)每一對(duì)點(diǎn)進(jìn)行反向匹配，以檢查并排除其匹配出的同名點(diǎn)中可能存在的粗差。

（五）攝影測(cè)量區(qū)域網(wǎng)平差

利用多片影相匹配自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)技術(shù)得到的像片連接點(diǎn)坐標(biāo)可用作原始觀測(cè)值提供給攝影測(cè)量平差軟件，進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)平差解算。如果將該觀測(cè)值與地面控制點(diǎn)坐標(biāo)一道進(jìn)行區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差，這就形成了GPS輔助空中三角測(cè)量。

五、提高加密精度的人工干預(yù)方法

（一）從“連接點(diǎn)自動(dòng)提取”到“自動(dòng)剔除粗差點(diǎn)”過程

在傳統(tǒng)的空三作業(yè)中，一般是在影像三度重疊區(qū)的上中下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位上各選刺一個(gè)連接點(diǎn)，這種分布方式只能保證最基本的加密作業(yè)，對(duì)于粗差探測(cè)和加密精度來(lái)說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此推薦用戶選用布局5×3方式（5個(gè)點(diǎn)位，每點(diǎn)位3個(gè)點(diǎn)），這種布局對(duì)于旁向重疊度大于30%時(shí)尤其有利。

（二）從“加入外控點(diǎn)”到“區(qū)域平差”過程

在控制點(diǎn)的量測(cè)過程中，傳統(tǒng)的作業(yè)方式是將外業(yè)控制點(diǎn)在編輯界面按順序逐一加入VirtuoZoAAT然后進(jìn)行平差計(jì)算。 系統(tǒng)提供了控制點(diǎn)預(yù)測(cè)的功能，因此，可以采取下列方式加入外業(yè)控制點(diǎn)：在區(qū)域網(wǎng)第一條、中間一條和最后一條這三條航線的頭、中間、尾各加入一個(gè)外業(yè)控制點(diǎn)，特長(zhǎng)的航線可考慮中間多加幾個(gè)外控點(diǎn)，然后調(diào)用PATB進(jìn)行平差解算，平差結(jié)束后預(yù)測(cè)其它控制點(diǎn)的點(diǎn)位，根據(jù)預(yù)測(cè)點(diǎn)位加入其它外業(yè)控制點(diǎn)。此方法可以較高精度的控制網(wǎng)形，使整個(gè)區(qū)域有一個(gè)較穩(wěn)固的邊界，從而減弱區(qū)域邊緣的變形，同時(shí)可提高加點(diǎn)速度，節(jié)省作業(yè)時(shí)間。

六、結(jié)束語(yǔ)

本文介紹了空三加密的概念、空中三角測(cè)量的目的和意義、空三加密的所采用的軟件Virtuo Zo AAT V3.2、加密的作業(yè)流程等內(nèi)容，通過一系列的上機(jī)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)應(yīng)該注意的事項(xiàng)，如下所示：

1、為方便用戶載入影像，Virtuo Zo AAT V3.2影像文件的增加支持從資源管理器中拖拽，即打開資源管理器，選中一個(gè)或多個(gè)影像之后，按住鼠標(biāo)左鍵不放，將其拖至影像列表編輯框中釋放，此時(shí)即可將選中的文件的路徑存入影像列表框中。

2、同名點(diǎn)的選擇應(yīng)遵循如下原則：

同名點(diǎn)應(yīng)在不同的航帶間選?。?/p>

所選的同名點(diǎn)不能過于接近影像的邊緣；

選取的同名點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)保證該點(diǎn)在同一航帶間有至少兩度重疊；

航帶間至少應(yīng)選取兩對(duì)以上的航帶偏移點(diǎn)，對(duì)于航帶間航片角變化較大的航帶，

應(yīng)盡可能多的選取航帶偏移點(diǎn)，以保證航帶間能建立連接；

若存在交叉航帶，則交叉航帶組間也應(yīng)添加航帶偏移點(diǎn)，并且要保證所選航帶偏

移點(diǎn)不少于三個(gè)，且盡量避免所選點(diǎn)位的連接線接近一條直線；

每對(duì)航帶偏移點(diǎn)應(yīng)盡量精確對(duì)點(diǎn)，保證是同名點(diǎn)。

3、當(dāng)引入控制點(diǎn)資料時(shí)，控制點(diǎn)的編號(hào)必須是阿拉伯?dāng)?shù)字形式的，否則就會(huì)引入失敗。