全數(shù)字近景攝影測量在大比例尺地形測繪中應(yīng)用

吐爾遜江?阿布都克力木

摘 要：主要研究全數(shù)字近景攝影在大比例尺地形測繪中的應(yīng)用，對全數(shù)字圖像處理技術(shù)進行了詳細(xì)分析，并認(rèn)真總結(jié)了全數(shù)字近景攝影測量的工作流程。全數(shù)字近景攝影測量實現(xiàn)了圖形的全數(shù)字化自動處理，處理速度快，精度高，是一種優(yōu)秀的攝影測量技術(shù)。

關(guān)鍵詞：全數(shù)字近景攝影；大比例尺地形測繪

近景攝影測量是一種攝影測量技術(shù)，相比于普通測量方法，近景測量方法能夠在不接觸對象的情況下實現(xiàn)大量點坐標(biāo)的快速實時測量，能夠瞬間記錄物體大小、變形等幾何特征，數(shù)據(jù)獲取迅速，在線實時處理自動化程度較高，在測量領(lǐng)域有著十分廣泛的應(yīng)用。

一、全數(shù)字近景攝影

全數(shù)字近景攝影最大的優(yōu)勢在于數(shù)字化，不再受到傳統(tǒng)解析攝影測量設(shè)備的限制，而且處理目標(biāo)物的有著比較明顯的集合圖形，所以數(shù)字近景攝影已經(jīng)實現(xiàn)了自動化處理，處理精度很高。

近景攝影測量使用的攝影儀器主要有量測用攝影機和非量測用攝影機兩類。近些年出現(xiàn)的可調(diào)焦攝影機應(yīng)用也越來越廣泛。非量測用攝影機不是專門用于攝影測量用的攝影機，定向元素未知，但是高分辨數(shù)字?jǐn)z影機以及視頻影像技術(shù)無需進行攝影處理，攝影數(shù)據(jù)能夠直接錄入計算機，使用數(shù)字圖像方法通過計算機進行處理，測量的效率得到了極大提高。

二、數(shù)字圖像處理

數(shù)字圖像處理是將圖像信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號進行處理的一種技術(shù)，在上世紀(jì)50年代最早出現(xiàn)。圖像處理能將低質(zhì)量圖像處理之后生成高質(zhì)量圖像。圖像處理技術(shù)作為一項基礎(chǔ)技術(shù)在各種領(lǐng)域都有著應(yīng)用。圖像是三維景物的二維投影，三維景物的很多信息并不能在二維圖像上體現(xiàn)出來。攝影測量雙像測量是圖像三維信息提取的基礎(chǔ)技術(shù)，通過影像匹配代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工觀測，將原始相片的灰度轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮?、光學(xué)、數(shù)字等不同形式信號。影像相關(guān)是通過不同信號之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)評價相似性。取出特定點中心小區(qū)域影像信號，之后在另一個影像區(qū)域中區(qū)域?qū)?yīng)區(qū)域影像信號，求得相關(guān)函數(shù)，以影像新紅分布相似區(qū)域作為同名區(qū)域。這是自動化立體測量的基本原理。

（一）數(shù)字相關(guān)

數(shù)字圖像處理使用了數(shù)字相關(guān)技術(shù)，利用計算機進行數(shù)字影像數(shù)值計算，進行影像的匹配。數(shù)字相關(guān)算法除了相關(guān)函數(shù)，還有協(xié)方差函數(shù)、差絕對值和、相關(guān)精度等方法，數(shù)字相關(guān)通常都是二維搜索過程，通過核線相關(guān)原理的引入，能夠進一步簡化為一維搜索。

（二）二維相關(guān)

二維相關(guān)首先在影像上確定一個待定點作為目標(biāo)點，之后以目標(biāo)點選擇一定像素數(shù)的灰度陣列，作為目標(biāo)區(qū)域，同時在另一個影像上搜索同名點，估算同名點可能存在的范圍，建立同樣大小的灰度陣列進行搜索，計算和目標(biāo)區(qū)域的相似度。

（三）一維相關(guān)

核線影響上進行一維搜索，理論來說，目標(biāo)窗和搜索窗均可視作一維窗口，但是兩個影像窗口相似性通常都是統(tǒng)計量，為了提高結(jié)果可靠性，需要盡量豐富的樣本，所以目標(biāo)窗口像素不能過少，而且目標(biāo)區(qū)域過長會造成灰度信號中心和集合中心之間不重合，相關(guān)函數(shù)高峰值和最高信號值一致，影像幾何變形影響下會出現(xiàn)很大誤差。因此目標(biāo)區(qū)和二維相同時搜索工作從一個方向進行即可。

三、全數(shù)字近景攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

（一）像控點坐標(biāo)確定

像控點的實地判斷準(zhǔn)確與否對數(shù)字相片上的定向成敗有著直接關(guān)系，外業(yè)像控點聯(lián)測數(shù)據(jù)經(jīng)過內(nèi)業(yè)檢查計算后獲得像控點坐標(biāo)。

（二）相機校驗

首先在文本框中輸入對應(yīng)數(shù)值之后確定，雙擊影像縮略圖新建，在校驗參數(shù)設(shè)置界面導(dǎo)入并確定，加載需要處理的影像數(shù)據(jù)，加載結(jié)束之后，調(diào)整焦距以及像素大小，雙擊影像進行調(diào)整，之后在紅綠藍(lán)三個點上確定控制點坐標(biāo)方位，處理全部影像。

（三）空三匹配

進入空三匹配，在影像列表中按照影像大圖添加種子點，從第一張影像開始，選擇兩張影像上相同特征點或者色差存在明顯差異的變化點作為種子點，添加種子點完畢之后進行自動匹配，軟件工具將按照提供的種子點自動進行其他點的匹配，匹配結(jié)束之后，攝影區(qū)域內(nèi)將有大量匹配點，每張影像都匹配結(jié)束之后保存，退出界面。

（四）平差

使用光束法初步平差，成功之后在控制點編輯模式下轉(zhuǎn)換坐標(biāo)為右手坐標(biāo)系在立體編輯模式下生成定向控制點文件，并在立體編輯模式下觀測控制點之間的坐標(biāo)關(guān)系。

初步平差結(jié)束之后，進行自校驗和控制點加權(quán)，根據(jù)初步平差精度報告，確定絕對定向中的控制點平面位置是否滿足精度要求。之后在空三交互界面預(yù)測控制點，校驗控制點是否滿足要求，預(yù)測完成之后再次進行整體平差，實現(xiàn)全部控制點的絕對定向，獲得空三數(shù)據(jù)。

（五）加密匹配

通過加密匹配生成更加密集的三維點，之后生成點云，進一步提高三維點的精度。加密匹配無需再添加種子點，通過全自動匹配就能夠完成，之后清理粗差界面，提出粗差，加密生成點云。

（六）點云編輯

在立體編輯界面選擇生成三點云，控制調(diào)整三維坐標(biāo)軸，編輯點云，建立同一航帶內(nèi)影像的立體模型，雙擊新建的立體模型，立體狀態(tài)下修改點線方向或者進行添減。

（七）測繪產(chǎn)品

設(shè)置好投影平面，生成等值線，等值線疊加到正射影像按鈕上，注意查看等高線是否滿足實際情況。

結(jié)束語：全數(shù)字近景攝影測量在大比例尺地形測繪中能夠保持較高的測量精度，并且自動化程度很高，是一種優(yōu)秀的測量技術(shù)。在實際測量中，包括像控點坐標(biāo)確定、相機校驗、空三匹配、平差、加密匹配以及測繪產(chǎn)品等工作流程，測繪工序相對簡單，但是在中等精度工程中應(yīng)用有所欠缺，需要進行進一步的研究。

參考文獻

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