倾斜摄影测量技术应用及展望.doc

倾斜摄影测量技术应用及展望倾斜摄影测量技术是近年来发展起来的一项新的测量技术。它改变了以往航测遥感影像只能从垂直方向拍摄的局限性，倾斜摄影测量技术通过多台传感器从不同的角度进行数据的采集，快速、高效获取丰富的数据信息，真实地反映地面的客观情况，满足人们对三维信息的需求。目前，倾斜摄影测量技术已经应用于实际的生产实践。本文针对倾斜摄影测量的发展及应用现状、特点、影像的匹配以及摄影测量技术的优势等问题进行了具体的描述，并对数据的解决过程以及存在的问题进行总结。倾斜摄影测量技术作为新兴的高科技成果，它的出现满足了人们的需求，具有广泛应用前景。1、倾斜摄影测量概述1.1倾斜摄影测量技术通过在同一飞行平台上搭载5台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜五个不同的角度采集影像，拍摄相片时，同时记录航高，航速，航向和旁向重叠，坐标等参数，然后对倾斜影像进行分析和整理。在一个时段，飞机连续拍摄几组影像重叠的照片，同一地物最多可以在3张相片上被找到，这样内业人员可以比较轻松地进行建筑物结构分析，并且能选择最为清楚的一张照片进行纹理制作。向用户提供真实直观的实景信息。影像数据不仅可以真实地反映地物情况，并且可通过先进的定位技术，嵌入地理信息、影像信息，获得更高的用户体验，极大地拓展遥感影像的应用范围。1.2倾斜摄影技术特点1.2.1反映地物真实情况并且能对地物进行量测倾斜摄影测量所获得三维数据可真实地反映地物的外观、位置、高度等属性，增强了三维数据所带来的真实感，填补了传统人工模型仿真度低的缺陷。增强了倾斜摄影技术的应用。1.2.2高性价比倾斜摄影测量数据是带有空间位置信息的可量测的影像数据，能同时输出DSM、DOM、DLG等数据成果。可在满足传统航空摄影测量的同时获得更多的数据。同时使用倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，可以有效地减少城市三维建模成本。1.2.3高效率倾斜摄影测量技术借助无人机等飞行载体可以快速采集影像数据，实现全自动化的三维建模。实验数据证明：1～2年的中小城市人工建模工作，借助倾斜摄影测量技术只需3～5个月就可完毕。1.3倾斜摄影测量的关键技术1.3.1多视影像联合平差多视影像不仅包含垂直摄影数据，还涉及倾斜摄影数据，而部分传统空中三角测量系统无法较好地解决倾斜摄影数据，因此，多视影像联合平差需充足考虑影像间的几何变形和遮挡关系。结合POS系统提供的多视影像外方位元素，采用由粗到精的金字塔匹配策略，在每级影像上进行同名点自动匹配和自由网光束法平差，得到较好的同名点匹配结果。同时，建立连接点和连接线、控制点坐标、GPU/IMU辅助数据的多视影像自检校区域网平差的误差方程，通过联合解算，保证平差结果的精度。1.3.2多视影像密集匹配影像匹配是摄影测量的基本问题之一，多视影像具有覆盖范围大，分辨率高等特点。因此，如何在匹配过程中充足考虑冗余信息，快速准确地获取多视影像上的同名点坐标，进而获取地物的三维信息，是多视影像匹配的关键。由于单独使用一种匹配基元或匹配策略往往难以获取建模需要的同名点，因此，近年来随着计算机视觉发展起来的多基元、多视影像匹配，逐渐成为人们研究的焦点。目前，在该领域的研究已取得了很大进展，例如建筑物侧面的自动辨认与提取。通过搜索多视影像上的特性，如建筑物边沿、墙面边沿和纹理，来拟定建筑物的二维矢量数据集，影像上不同视角的二维特性可以转化为三维特性，在拟定墙面时，可以设立若干影响因子并给予一定的权值，将墙面分为不同的类，将建筑的各个墙面进行平面扫描和分割，获取建筑物的侧面结构，再通过对侧面进行重构，提取出建筑物屋顶的高度和轮廓。1.3.3数字表面模型生成和真正射影像纠正多视影像密集匹配能得到高精度高分辨率的数字表面模型DSM，充足地表达了地形地物起伏特性，已经成为新一代空间数据基础设施的重要内容。由于多角度倾斜影像之间的尺度差异较大，加上较严重的遮挡和阴影等问题，基于倾斜影像的自动获取DSM存在新的难点。可以一方面根据自动空三解算出来的各影像外方位元素，分析与选择合适的影像匹配单元进行特性匹配和逐像素级的密集匹配，引入并行算法，提高计算效率。在获取高密度DSM数据后，进行滤波解决，将不同匹配单元进行融合，形成统一的DSM。多视影像真正射纠正涉及物方连续的数字高程模型DEM和大量离散分布粒度差异很大的地物对象，以及海量的像方多角度影像，具有典型的数据密集和计算密集特点。在有DSM的基础上，根据物方连续地形和离散地物对象的几何特性，通过轮廓提取、面片拟合、屋顶重建等方法提取物方语义信息;同时在多视影像上，通过影像分割、边沿提取、纹理聚类等方法获取像方语义信息，再根据联合平差和密集匹配的结果建立物方和像方的同名点相应关系，继而建立全局优化采样策略和顾及几何辐射特性的联合纠正，同时进行整体匀光解决，如图1所示，倾斜摄影测量数据解