SWDC-4與UCXp-WA兩種框幅式航攝儀數據處理流程比較

張驥 陳容 高釗 樂彥

（陜西測繪地理信息局測繪開發(fā)服務中心 陜西西安 710054）

1 引言

我中心擁有的中國測繪科學研究院研制的SWDC-4和MicroSoft Vexcel生產的UCXp-WA均屬于國內主流框幅式數字航攝儀。此兩種航攝儀都運用在國內各種分辨率航空影像獲取的項目生產中，均取得不錯的效果。由于航空影像數據處理在航空攝影項目生產中尤其是航攝應急測繪保障中十分重要，實際生產中需要獲取的數據能夠快速處理，及時反饋。為了使一線生產作業(yè)人員能夠嫻熟掌握此兩種航攝儀數據處理軟件的使用，加快航攝成果質檢反饋，我們對SWDC-4與UCXp-WA兩種框幅式航攝儀數據處理流程進行了軟、硬件支撐及生產效率各方面的比較。

2 兩種航攝數據處理軟件簡述

SWDC-4 航攝儀數據后處理軟件是 SWDC-4 航攝儀配套的隨機軟件。軟件主要由原始影像數據格式轉換模塊、影像畸變差改正模塊、影像勻光模塊、虛擬中心影像拼接模塊、影像勻色模塊等 6部分組成。軟件通過對原始影像數據（*.3FR格式）進行一系列流程式處理，從而最終生成可以測圖的影像（*.TIFF格式）。

用于 UCXp-WA航攝儀影像數據處理的是UltraMap商業(yè)軟件。該軟件是MicroSoft Vexcel 公司研制的一款攝影測量數據處理系統，它針對UC系列數字航攝儀獲取影像的提供從 0級影像到最終DOM、DEM、DLG產品制作的完整的高度自動化的工作流程。對于處理 UCXp-WA航攝儀獲取的航攝影像數據，只需要使用該UltraMap軟件從原始的0級影像分布式處理到可以測圖的3級影像即可。

3 SWDC-4航攝影像處理流程

由于SWDC-4航攝儀獲取的影像是由四個哈蘇民用高檔非量測性子相機同步曝光后通過外視場拼接，將四張各自中心投影的影像轉換拼接成一張?zhí)摂M單中心投影的四拼影像，影像拼接處理步驟較為繁雜。先是原始影像格式轉換，再將子相機影像進行畸變差改正，勻光處理，經過四個子鏡頭影像虛擬拼接后再對拼接后的影像進行勻色處理，消除拼接產生的“暗十字”現象，形成最終可測圖的影像。

圖1:SWDC-4航攝影像處理流程

①從原始影像3F格式轉換為通用TIFF格式

應用哈蘇相機自帶的 FlexColor軟件轉換從存貯卡下載的原始數據（.3fr格式）成為通用格式TIFF文件，即先轉換為3f格式，再轉換為TIFF格式。

②畸變差改正

對每一個子相機獲取的影像選擇子相機檢校結果文件，應用畸變差改正軟件，進行畸變差改正，從而得到無畸變差的子鏡頭正常影像。

③影像勻光處理

由于影像內通常存在漸暈、色差等多種形式影像灰階不均等影像缺陷現象，應用 DUX勻光模塊能處理這些由于光照不均勻等影像缺陷。如果當航攝作業(yè)時獲取的影像光照均勻時，可不進行此項處理。

④虛擬中心投影影像拼接

應用虛擬中心投影影像拼接軟件，把成對的上下兩個或四象限安置的四個同時曝光的影像拼接成單個的虛擬中心投影影像，以適應普通數字攝影測量軟件的作業(yè)要求。

⑤影像勻色軟件處理

為了盡可能保持整個測區(qū)影像色彩的協調一致，虛擬中心投影影像拼接完成后，還需對整個測區(qū)的影像進行勻色處理并輸出可測圖的影像。

4 UCXp-WA航攝影像處理流程

UCXp-WA航攝儀傳感器單元由四個全色鏡頭、3個RGB鏡頭和1個近紅外鏡頭組成，攝影時采用同時延遲曝光技術，即每個鏡頭都在相同的位置曝光，再將得到的 8幅影像進行無縫拼接處理，得到最終的測圖影像。獲取的影像處理采用UltraMap軟件，UltraMap軟件采用Microsoft最新的FrameWork及Dragonfly技術，管理數據的下載，分布式 0級-2級、2級-3級影像數據的處理。FrameWork是一個可靠的分布式處理技術，實現了動態(tài)的負載平衡和資源管理。Dragonfly是另一個核心組件，它基于Microsoft的Seadragon技術，改變屏幕顯示的方式，從而無論數據量大小或帶寬多少都可以平滑地瀏覽可視化信息。

①處理過程中原始影像依次進入 Framework服務設置模塊以便對原始數據文件和檢校文件進行共享、注冊以及檢校文件的激活。

②RawDataCeter 0級-2級影像數據處理模塊。將0級原始影像數據進行導入，對數據進行完整性、可靠性和正確性的檢查并生成原始未經過任何調色的2級影像。

③Radiometry 2級-3級輻射調整數據處理模塊。選取幾張具有地貌、地物代表性的影像根據其直方圖和色彩平衡，進行精細化色彩調整和勻光處理，達到滿意效果后，將此影像調整的參數應用到本架次獲取到的其他影像，最終輸出整批次航攝成果色調基本一致的測圖影像。

圖2:UCXp-WA航攝影像處理流程

5 兩種軟件處理比較

經過我中心技術人員結合多個項目生產對兩種航攝儀獲取的影像數據處理，在實際使用過程中，SWDC-4國產軟件對計算機硬件要求較低，處理流程模塊環(huán)節(jié)多且模式化，每一模塊結束后都需要人工操作，以便進入下一個工作環(huán)節(jié)。UltraMap軟件對計算機硬件要求高，是高度自動化分布式的處理工作流程，具體比較如表1。

表1:SWDC-4與UCXp-WA航攝影像數據處理比較

序號 比較內容 SWDC-4處理軟件 UltraMap處理軟件命名方式5 影像勻光、勻色 影像可先在勻光模塊下，逐片局部調節(jié)。然后在進入勻色軟件下整體批量調節(jié)。只能在UtraMap Radiometry模塊下對像片逐片整體調節(jié)，然后作用于其余相關影像。6 軟件狗 單機狗，整個流程中只有勻光勻色時需要用到（其它步驟不用狗）網絡狗，一臺主機，帶若干子計算機。所有步驟均在主機上完成，子機只參與分布式運算7 影像數據量 一張影像（RGB8bit）數據量400MB 一張影像（RGB8bit）數據量570MB 8 影像色彩 影像總體感覺不夠清晰，色彩飽和度、層次感一般價格昂貴，要求安裝運行環(huán)境較嚴格，穩(wěn)定性一般10 作業(yè)人員投入影像清晰，色彩鮮艷，層次感好，飽和足9 性價比 國產軟件價格較低，與國內現有軟件系統兼容性好因大量前期工作不需要“加密狗”，可多人多臺計算機同時處理 必須單人操作，多臺計算機分布式處理人工參與部分只能單人操作，整體效率較低。運算部分取決于計算機總的核數以及局域網絡的性能12 單片生產輸出時間11 處理效率 可多人同時操作，整體效率較高。相同的計算機數量:平均3～5分鐘生產輸出1片13 機載附屬數據處理 采用國產Trip軟件處理 國外POSpac軟件處理相同的計算機數量:平均8～10分鐘生產輸出1片14 處理過程 處理過程各功能固定模塊化 分布式處理，過程高度自動化

6 結束語

在SWDC-4和UCXp WA兩款框幅式航攝儀航攝影像數據后處理軟件中，各有特色，SWDC-4影像數據后處理軟件無論是界面設計，還是從處理模式和工作流程等都具有濃厚的國產特色，在實際使用過程中SWDC-4國產軟件對硬件要求較低，處理流程模塊環(huán)節(jié)多且模式化，每一模塊結束后人工都要干預。由于每一步工作都需要人工干預，所以處理中出現問題均能及時發(fā)現并解決。實際生產效率是有多少臺計算機，都可以用多少臺計算機同步處理，以便加快處理速度。

而UltraMap軟件則是體現大量數據動態(tài)管理、影像可視化操作等多個國際先進的核心技術，在處理中采用可靠的分布式處理技術，使處理工作流程高度自動化。但是由于完全依賴高性能的計算機和局域網，處理過程中出現丟片等異?，F象，也只能是在處理結束后檢查中發(fā)現，對人工交互式處理弱化。

這兩款航攝數據處理軟件各有優(yōu)勢，目前，在基于高性能計算機的硬件條件下，生產作業(yè)人員能夠進行影像數據快速處理，并及時反饋航攝成果質檢結論。

[1]李天子，王留召.大面陣數字航攝儀SWDC系統優(yōu)勢及應用[J]遼寧工程技術大學學報（自然科學版）.2013(6):797-801.

[2]陳潔，楊大昌，杜磊.大幅面廣角數字航攝系統UCXp-WA及其應用[J]地質裝備，2014(6):28-32.