VirtuoZo下正射影像圖制作與精度控制研究

■趙儼

（遼寧省基礎(chǔ)測(cè)繪院遼寧錦州121000）

VirtuoZo下正射影像圖制作與精度控制研究

■趙儼

（遼寧省基礎(chǔ)測(cè)繪院遼寧錦州121000）

隨著計(jì)算機(jī)以及數(shù)字圖像處理相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過(guò)了傳統(tǒng)攝影測(cè)量，。VirtuoZo是以影響匹配技術(shù)為核心，系統(tǒng)功能強(qiáng)大、先進(jìn)綜合的空間地理數(shù)據(jù)通用生產(chǎn)平臺(tái)，它是通過(guò)外方位元素對(duì)航片進(jìn)行定向，減少了外業(yè)控制點(diǎn)的測(cè)量，大大提高了效率，生成正射影像的精度也有所提高。本文對(duì)VirtuoZo通過(guò)對(duì)航片進(jìn)行自動(dòng)定向、影像結(jié)果匹配、核線重采樣，生成數(shù)字地面高程模型，最終生成正射影像并進(jìn)行圖廓修飾，等進(jìn)行講解，并對(duì)正射影像質(zhì)量分析后總結(jié)，給出解決的方法。

VirtuoZo 正射影像 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量 模型定向 DEM精度控制

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及其應(yīng)用的發(fā)展和數(shù)字圖像處理、模式識(shí)別、人工智能、專家系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)視覺(jué)等學(xué)科的不斷發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的內(nèi)涵已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)攝影測(cè)量的范圍。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的產(chǎn)品是數(shù)字形式的，而正射影像就是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的典型產(chǎn)物。

1　全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的簡(jiǎn)介

VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，是由武漢大學(xué)研究開(kāi)發(fā)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站，是一個(gè)以世界領(lǐng)先的影像匹配技術(shù)為核心、系統(tǒng)功能強(qiáng)大、先進(jìn)綜合的空間地理數(shù)據(jù)通用生產(chǎn)平臺(tái),它可處理航空影像、高分辨率的IKONOS、QuiekB影像、SPOTS衛(wèi)星影像和航空數(shù)碼影像，不僅是制作各種比例尺的4D測(cè)繪產(chǎn)品的強(qiáng)有力的工具，也為虛擬現(xiàn)實(shí)和GIS提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是3S集成、三維景觀和城市建模等最強(qiáng)有力的操作平臺(tái)[3]。

2　數(shù)字正射影像的基本信息

2.1數(shù)字正射影像的發(fā)展歷程

數(shù)字正射影像圖（DOM）是一種新的圖種，它是可以量測(cè)的真實(shí)影像，其用途越來(lái)越廣泛。1979年Konecny提出了數(shù)字微分糾正概念，即根據(jù)相關(guān)的參數(shù)與數(shù)字地面模型，利用相應(yīng)的構(gòu)像公式，或按一定的數(shù)學(xué)模型用控制點(diǎn)解算，從原始的非正射投影數(shù)字影像獲得正射影像，因?yàn)檫@種過(guò)程是將影像化為很多微小的區(qū)域逐一進(jìn)行的，且使用的是數(shù)學(xué)的方式，故叫做數(shù)字微分糾正。

2.2數(shù)字正射影像的制作技術(shù)

數(shù)字正射影像的制作根據(jù)不同的設(shè)備和數(shù)據(jù)資料會(huì)有不同的技術(shù)要求。數(shù)字正射影像圖制作的主要技術(shù)方法：采用航空像片或高分辨率衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)等。主要利用：VintuoZo系統(tǒng)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站。

3　數(shù)字正射影像圖的制作

3.1資料準(zhǔn)備

應(yīng)提供相機(jī)主點(diǎn)理論坐標(biāo)：X0,Y0。相機(jī)焦距：f。框標(biāo)距或框標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)?？刂瀑Y料：（1）外業(yè)控制點(diǎn)成果。如果是全野外布點(diǎn)，還應(yīng)有外業(yè)控制片。（2）內(nèi)業(yè)加密成果。并制作成相應(yīng)格式的控制點(diǎn)文件，航片掃描數(shù)據(jù)：需要符合VirtuoZo圖像格式及成圖要求掃描分辨率的掃描數(shù)據(jù)。VirtuoZo接受多種圖像格式，最后轉(zhuǎn)換成VirtuoZo識(shí)別的*.vz數(shù)據(jù)格式。

3.2參數(shù)設(shè)置

VirtuoZo系統(tǒng)的參數(shù)較多，需在參數(shù)界面上逐一設(shè)置。需要設(shè)置的參數(shù)有測(cè)區(qū)參數(shù)、模型參數(shù)、影像參數(shù)、相機(jī)參數(shù)、控制點(diǎn)參數(shù)（Ground Points）、地面高程模型參數(shù)、正射影像參數(shù)等。

3.3生成核線影像

生成核線影像（Generation ofEpipolar Image），是將原始數(shù)字影像重新按核線方向，逐條核線進(jìn)行排列，形成按核線排列的立體影像，其目的就是為了方便1維影像的匹配。一般情況下，數(shù)字影像的掃描行與核線不重合，為了獲取核線上點(diǎn)的灰度序列，必須根據(jù)原始影像灰度值進(jìn)行內(nèi)差，即所謂沿核線進(jìn)行影像灰度重采樣。

3.4影像匹配結(jié)果編輯的方法

（1）平滑算法：選擇編輯區(qū)域，選擇合適的平滑程度：輕度、中度、和重度，對(duì)選中區(qū)域進(jìn)行平滑；

（2）擬合算法：與樹(shù)木的情況相似，等高線也常常像小山包一樣覆蓋在建筑上。選擇該區(qū)域，然后用平面擬合算法消除“小山包”；

（3）置平：將選中的區(qū)域置為平面，平面高程為各點(diǎn)高程的平均值；匹配編輯就要是消除房屋上、樹(shù)上等不該有的等高線，再對(duì)水系進(jìn)行一些定值置平；

（4）定值平面：將選中的區(qū)域擬合為給定高程的水平面；采用定值置平的方法，極大地提高了這部分地區(qū)的工作效率。

（5）匹配點(diǎn)內(nèi)插：上下內(nèi)插、左右內(nèi)插，所選編輯區(qū)域周圍的匹配點(diǎn)質(zhì)量好時(shí)，選擇該內(nèi)插方法，區(qū)域內(nèi)的匹配點(diǎn)按所選方向進(jìn)行差值計(jì)算；

（6）量測(cè)點(diǎn)內(nèi)插：區(qū)域周圍的匹配點(diǎn)質(zhì)量不理想時(shí)，選擇該內(nèi)插方法；

（7）三角內(nèi)插：在三角形區(qū)域內(nèi)，利用量測(cè)點(diǎn)內(nèi)插選擇三角形區(qū)域時(shí)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)切準(zhǔn)地面；

3.5單模型DEM的生成

在完成絕對(duì)定向和匹配編輯后，根據(jù)編輯后的影像匹配結(jié)果（視差數(shù)據(jù)）、定向結(jié)果參數(shù)及給定用于建立數(shù)字地面高程模型的參數(shù)等，利用移動(dòng)曲面擬合法，自動(dòng)內(nèi)插規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)字地面高程模型。在生成單個(gè)數(shù)字高程模型后，再將單個(gè)模型的DEM拼接起來(lái)，建立圖幅DEM，也可采用多模型的批處理方式進(jìn)行。

4　數(shù)字正射影像圖的精度分析

（1）DOM的精度:如鑲嵌誤差的大小可利用已有數(shù)字資料如數(shù)字線化圖（DLG），將正射影像套合在DLG上，量取若干同名點(diǎn)之間的差值，并統(tǒng)計(jì)中誤差。對(duì)于超限區(qū)域，應(yīng)該重新檢查DEM和相對(duì)定向。（2）DOM影像質(zhì)量:如清晰度、完整性、準(zhǔn)確性和及時(shí)性等，清晰度可通過(guò)目視檢查影像是否清晰易讀、反差是否適中、色調(diào)是否均勻一致、紋理是否清楚，對(duì)于彩色影像，目視檢查影像色彩是否鮮明有真實(shí)感，影像上不能有因作業(yè)過(guò)程中失誤而造成的肉眼可見(jiàn)的重影。（3）影像質(zhì)量的控制:圖像去噪聲、輻射校正等圖像預(yù)處理、正射糾正形變、像對(duì)無(wú)縫鑲嵌、圖幅接邊、色彩勻衡或補(bǔ)償、高層建筑體處理等方面，其質(zhì)量控制表現(xiàn)為：經(jīng)微分糾正后DOM不能出現(xiàn)變形、拉伸現(xiàn)像。圖幅影像鑲嵌時(shí)，周圍接邊圖影像應(yīng)一致，不能只顧及本圖幅。

5　結(jié)束語(yǔ)

VirtuoZo這一個(gè)軟件是一個(gè)很有前景的制圖軟件，就目前中國(guó)只有適普公司有這個(gè)軟件來(lái)看，全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)在實(shí)際生活的應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的路要走。傳統(tǒng)上的航測(cè)內(nèi)業(yè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，而且產(chǎn)品單一，效率極低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)很大程度上改善了這些問(wèn)題，只要在一臺(tái)微機(jī)上就可以完成航測(cè)內(nèi)業(yè)的各個(gè)工序，操作簡(jiǎn)單，效率高，是攝影測(cè)量的佼佼者，這個(gè)系統(tǒng)被越來(lái)越多的用戶選擇。

[1]張劍清,潘勵(lì),(等).攝影測(cè)量學(xué) [M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2002.21～23.

[2]劉文熙,(等).攝影測(cè)量與遙感 [M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1997.17～18.

P2[文獻(xiàn)碼]B

1000～405X（2016）～4～273～1