不同影像處理系統(tǒng)的空三數(shù)據(jù)處理比較分析

何亦磊

（上海沃韋信息科技有限公司，上海 200072）

目前，隨著像素工廠在我國相關(guān)行業(yè)中的使用越來越為廣泛，也給我國的影像數(shù)據(jù)的處理帶來了新的發(fā)展[1]。像素工廠是自動化程度較高的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，不僅在處理速度和處理精度上具備一定的優(yōu)勢，已經(jīng)是得到了市場的檢驗(yàn)，在應(yīng)用和使用之上都是比較成熟的系統(tǒng)。但由于我國對這一應(yīng)用中存在著部分的不足，導(dǎo)致了在利用這一影像處理系統(tǒng)對相應(yīng)的空三數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，容易出現(xiàn)部分問題。而在國內(nèi)已經(jīng)有了一定應(yīng)用歷史的影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)，這一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在我國已經(jīng)擁有了一定的應(yīng)用年限，操作起來也更為簡便[2]。除此之外，在我國影像數(shù)據(jù)的處理歷史當(dāng)中，機(jī)載三線陣相機(jī)的應(yīng)用也十分廣泛。因此，本文主要對在原理、操作方式以及應(yīng)用上都具有一定差異的不同影像處理系統(tǒng)進(jìn)行了分析，旨在尋求更為適合我國本土化的影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能夠更好地分析空三數(shù)據(jù)，促進(jìn)我國影像數(shù)據(jù)事業(yè)的發(fā)展水平和發(fā)展速度。

1 原理簡介

首先，在不同的影像處理系統(tǒng)對于空三數(shù)據(jù)的分析的原理當(dāng)中，空三數(shù)據(jù)的原理和分析也是十分重要的?？杖龜?shù)據(jù)的測量和分析是基于對相應(yīng)采集數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的數(shù)學(xué)幾何模型，來實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)與坐標(biāo)間的精確轉(zhuǎn)換，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用當(dāng)中，具有十分重要的戰(zhàn)略意義，可以廣泛地應(yīng)用于GPS、空間遙感技術(shù)等等方面，是現(xiàn)代高精尖技術(shù)的結(jié)晶之一[3]。因此，不同的影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對于空三數(shù)據(jù)的測量是十分重要的。如果不能有效且精確地測量到相應(yīng)的空三數(shù)據(jù)，會對接下來的數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確程度帶來一定的影響。而在有效地對數(shù)據(jù)進(jìn)行了采集后，影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)則需要具備一定的準(zhǔn)確性，以確保能夠精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換相應(yīng)的坐標(biāo)，通過計(jì)算機(jī)等手段來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，讓工作人員能夠根據(jù)得到的數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步的深入分析。而除此之外，影像數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，也需要具備一定的完整性，即使用的系統(tǒng)可以進(jìn)行完全的分析，不會漏掉相應(yīng)的數(shù)據(jù)，以免影響到最終的處理結(jié)果。

1.1 基于像素工廠中的空三數(shù)據(jù)測量

像素工廠是當(dāng)今世界使用較為廣泛且用于空三數(shù)據(jù)測量以及分析的大型數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這種處理系統(tǒng)之所以能夠被絕大部分的工作人員認(rèn)可，也是基于其在數(shù)據(jù)處理功能上的強(qiáng)大。像素工廠在核心的數(shù)據(jù)處理器之外，能夠通過現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)置多個(gè)數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)，從而使得這一處理方式擁有著對數(shù)據(jù)的快速處理能力，可以有效地幫助工作人員對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。而在空三數(shù)據(jù)的測量和處理上，像素工廠也有其特殊之處。像素工廠雖然能夠較為快速準(zhǔn)確地對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，但也是存在著一定的限制。

利用像素工廠對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，需要了解像素工廠在空三數(shù)據(jù)分析當(dāng)中的一些特性。第一，如果要利用像素工廠對所采集到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，則要求影像數(shù)據(jù)必須是帶有初始的定位信息。而傳統(tǒng)影像數(shù)據(jù)，例如膠片影像數(shù)據(jù)，如果要利用像素工廠進(jìn)行分析，必須要經(jīng)過復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理過程，這一特點(diǎn)也造成了有一部分影像數(shù)據(jù)不能利用像素工廠進(jìn)行分析處理；第二，像素工廠是利用多個(gè)數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)與核心數(shù)據(jù)處理并行的方式來實(shí)現(xiàn)對空三數(shù)據(jù)的有效測量處理的，而利用上述方式對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和處理的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)也有許多，但像素工廠對于數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)要求較低，對不同的數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)的整合能力較強(qiáng)，在一定程度上是不可替代的；第三，在對較大區(qū)域的空三數(shù)據(jù)的處理和測量當(dāng)中，像素工廠也具有優(yōu)勢。像素工廠可以對較大區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體性的分析，從而使得像素工廠能夠?qū)⒋笮蛥^(qū)域的相應(yīng)數(shù)據(jù)處理得更為具備準(zhǔn)確性；第四，在對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)，像素工廠擁有多種分析空三數(shù)據(jù)的方式，這也使得利用像素工廠對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，可以同時(shí)利用多種方式，并且通過對分析結(jié)果的對比，使得以空三數(shù)據(jù)的處理結(jié)果的精確度更高；第五，通過像素工廠測量分析處理的空三數(shù)據(jù)，可以通過多種方式進(jìn)行展現(xiàn)，能夠有效地降低工作人員在處理大量的空三影像數(shù)據(jù)的困難，提升工作人員的分析處理效率。

1.2 基于海拉瓦數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的空三數(shù)據(jù)測量

海拉瓦數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)（SOCET SET）也是常用的一種空三數(shù)據(jù)測量處理的方式。這種對影響數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的方式應(yīng)用要比像素工廠的應(yīng)用更早一些，具有更多地使用經(jīng)驗(yàn)，這也使得海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)在功能上更加的完備，并且具有更好的穩(wěn)定性。而在對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行測量時(shí)，海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)的這一特性也幫助工作人員完成了許多的任務(wù)。

以海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和測量時(shí)，也具備一定的特性。首先，海拉瓦數(shù)字處理系統(tǒng)在對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理時(shí)，具有更加快捷和方便地轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，這也意味著在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，海拉瓦系統(tǒng)可以更為有效地通過影像信息來推導(dǎo)對應(yīng)的坐標(biāo)信息，從而幫助工作人員對于空三數(shù)據(jù)的整體分析；其次，海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)在傳感器的通用使用上具有一定的研究和建設(shè)。這也使得海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)能夠適應(yīng)各地對于影像信息處理上的不同，也能讓海拉瓦系統(tǒng)對不同的影像信息進(jìn)行分析，得出更多的結(jié)論；最后，海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)對相應(yīng)的影像數(shù)據(jù)的分析速度很快，在這一點(diǎn)上具備一定的優(yōu)勢，由于海拉瓦系統(tǒng)對于參數(shù)的選擇要求較高，在對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行快速分析的同時(shí)，也保留了一定的精準(zhǔn)度。這使得海拉瓦數(shù)字系統(tǒng)在實(shí)際的使用當(dāng)中，能夠讓工作人員在有限的時(shí)間內(nèi)分析更多的有效數(shù)據(jù)，并且得到對應(yīng)的正確結(jié)論。與此同時(shí)，海拉瓦系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用之中的自動化程度不如像素工廠，由于海拉瓦系統(tǒng)要求工作人員通過手動操作來選取對應(yīng)的分析點(diǎn)，從而造成了這一系統(tǒng)在使用上的難度較高，對工作人員的細(xì)心程度以及耐心程度都有一定的要求。

1.3 基于機(jī)載三線陣相機(jī)的空三數(shù)據(jù)測量

機(jī)載三線陣相機(jī)對于空三數(shù)據(jù)的測量原理具有一定的特殊性。以ADS40三線陣影像測量為基礎(chǔ)，對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的過程中，主要是通過特殊的線陣傳感器對數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析和整合，進(jìn)而成像的方式，來讓工作人員能夠有效地掌握基于這一方式的空三數(shù)據(jù)測量結(jié)果。

利用上述方式進(jìn)行空三數(shù)據(jù)測量時(shí)，也具備相應(yīng)的特性：首先，使用三線陣方式測量影像時(shí)，同樣需要工作人員的手動操作。這一測量方式對相應(yīng)地區(qū)的選擇上可能會存在著一定的誤差，這也就要求工作人員能夠及時(shí)地甄別其中不適合的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析調(diào)整，以保證最終的空三數(shù)據(jù)分析結(jié)果是精確且有效的；其次，在對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，使用三線陣影像測量的方式分析時(shí)，可以進(jìn)行自動匹配連接點(diǎn)。但利用這一方式自動匹配相應(yīng)的APM連接點(diǎn)后，工作人員也應(yīng)當(dāng)對連接點(diǎn)進(jìn)行一定的分析和處理，以保證連接點(diǎn)都能夠有效地實(shí)現(xiàn)空中三角數(shù)據(jù)的測量和分析；最后，在利用這一數(shù)據(jù)測量分析方式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，需要注意對GPS數(shù)據(jù)的分析。在機(jī)載三線陣測量數(shù)據(jù)的分析過程中，由于GPS數(shù)據(jù)必不可少的會帶有一定的誤差，也使得最終的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)上存在了一定的誤差。這也可以通過工作人員的分析進(jìn)行一定程度上的處理，以此來進(jìn)一步提升其準(zhǔn)確性。

2 實(shí)驗(yàn)分析與性能比較

在以上三種不同的對空中三角數(shù)據(jù)的測量和分析的方式當(dāng)中，本文也進(jìn)行了一定的性能比較。首先，與海拉瓦數(shù)字處理系統(tǒng)以及機(jī)載三線陣相機(jī)數(shù)據(jù)測量相比，像素工廠無疑是更加具有自動化水平的，在操作難度上是最低的，不需要工作人員對數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)選擇的相應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行分析和處理；其次，與像素工廠和機(jī)載三線陣的測量分析方式相比，海拉瓦數(shù)字處理系統(tǒng)的對空中三角數(shù)據(jù)的測量和分析的運(yùn)算速度無疑是最快的。這也導(dǎo)致了這一處理系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中能夠給工作人員帶來更多的分析結(jié)果，減少對空中三角數(shù)據(jù)的分析時(shí)間，給工作人員的進(jìn)一步工作留下更多的富余時(shí)間。

以上的三種對空中三角數(shù)據(jù)的測量和分析的處理系統(tǒng)，在對空三數(shù)據(jù)的精確程度上相差不大，都能較為準(zhǔn)確地對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且在分析過程中，都能夠給工作人員提供一定的幫助，以此來減輕工作人員的工作強(qiáng)度和負(fù)擔(dān)。而比起其他兩種數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，像素工廠對于較大區(qū)域數(shù)據(jù)的處理上無疑更加具備優(yōu)勢，但在小范圍的數(shù)據(jù)處理中，像素工廠的優(yōu)勢則不算明顯。但目前，像素工廠在全世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛，而海拉瓦數(shù)字處理在我國有著很長的使用歷史，三線陣數(shù)據(jù)測量分析系統(tǒng)則是通過特殊的傳感器進(jìn)行測量。通過對這三種數(shù)據(jù)測量和分析系統(tǒng)的對比，我們可以得出一個(gè)結(jié)論，即在影像數(shù)據(jù)的處理之中，三種方式都具有各自的優(yōu)勢和劣勢。因此，如果想要對空三數(shù)據(jù)進(jìn)行更為完備的分析和處理，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以通過不同數(shù)據(jù)處理方式得到的結(jié)果進(jìn)行對照，從而得出最優(yōu)的答案。

3 總結(jié)

在實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，對影像處理系統(tǒng)的選擇不僅僅要從影像系統(tǒng)的應(yīng)用和對數(shù)據(jù)測量的精準(zhǔn)程度來進(jìn)行選擇[4]。這些影像系統(tǒng)能否承擔(dān)更為多種多樣的數(shù)據(jù)測量，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中的穩(wěn)定性以及使用壽命，和其在使用過程當(dāng)中產(chǎn)生的成本問題、操作人員在操作過程中的難度等等，都是在對影像處理系統(tǒng)進(jìn)行選擇時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮的因素。