無人機空三處理及全景圖制作

1、1 2 3 6. 基高比小、模型數(shù)目多、基高比小、模型數(shù)目多、 模型切換頻繁模型切換頻繁 1. 姿態(tài)穩(wěn)定性差姿態(tài)穩(wěn)定性差 5. 像幅小、影像數(shù)量多像幅小、影像數(shù)量多 4. 影像畸變大影像畸變大 2. 排列不整齊排列不整齊 3. 旋偏角大旋偏角大 缺點缺點 無人機在飛行時由飛控系統(tǒng)自動無人機在飛行時由飛控系統(tǒng)自動 控制或操控手遠程遙控控制，由控制或操控手遠程遙控控制，由 于自身質(zhì)量小，慣性小，受氣流于自身質(zhì)量小，慣性小，受氣流 影響大，俯仰角、側(cè)滾角和旋偏影響大，俯仰角、側(cè)滾角和旋偏 角較傳統(tǒng)航測來說變化快，而且角較傳統(tǒng)航測來說變化快，而且 幅度遠超傳統(tǒng)航測規(guī)范要求。幅度遠超傳統(tǒng)航測規(guī)范要求。

2、受順風、逆風和側(cè)風影像大，加受順風、逆風和側(cè)風影像大，加 上俯仰角和側(cè)滾角的影響，航帶上俯仰角和側(cè)滾角的影響，航帶 的排列不整齊，主要表現(xiàn)在重疊的排列不整齊，主要表現(xiàn)在重疊 度（包括航向和旁向重疊度）的度（包括航向和旁向重疊度）的 變化幅度大，甚至可能出現(xiàn)漏拍變化幅度大，甚至可能出現(xiàn)漏拍 的情況。的情況。 相對專業(yè)航攝儀來說，小數(shù)碼影相對專業(yè)航攝儀來說，小數(shù)碼影 像（普通單反拍攝的）畸變大，像（普通單反拍攝的）畸變大， 邊緣地方畸變可達邊緣地方畸變可達4040個像素以上。個像素以上。 受側(cè)風和不穩(wěn)定氣流影響，相受側(cè)風和不穩(wěn)定氣流影響，相 鄰兩張影像一般容易出現(xiàn)旋偏鄰兩張影像一般容易出現(xiàn)旋偏 角

3、變化特別大（遠超傳統(tǒng)航測角變化特別大（遠超傳統(tǒng)航測 規(guī)范要求）的情況。規(guī)范要求）的情況。 舉例：舉例：Cannon 450D，6km2 ,11cm； 全部相片數(shù)達全部相片數(shù)達1200張張 DMC；全部相片不超過；全部相片不超過100張張 為了保證測區(qū)沒有漏拍，通常是通過提高航向和旁向重疊度的方法來實現(xiàn)這一點的，為了保證測區(qū)沒有漏拍，通常是通過提高航向和旁向重疊度的方法來實現(xiàn)這一點的， 同時普通單反相機像幅相對專業(yè)數(shù)碼航攝儀來說，像幅小，在保證預(yù)定重疊度情況同時普通單反相機像幅相對專業(yè)數(shù)碼航攝儀來說，像幅小，在保證預(yù)定重疊度情況 下，整個測區(qū)影像數(shù)量成倍數(shù)增多，導(dǎo)致后期要處理的工作量（如空三加密

4、環(huán)節(jié)）下，整個測區(qū)影像數(shù)量成倍數(shù)增多，導(dǎo)致后期要處理的工作量（如空三加密環(huán)節(jié)） 同比例增多。同比例增多。 像幅小，重疊度大，就會導(dǎo)致模型基像幅小，重疊度大，就會導(dǎo)致模型基 高比變小，進而導(dǎo)致測圖時高程精度高比變小，進而導(dǎo)致測圖時高程精度 降低。同時影像數(shù)量多，會導(dǎo)致模型降低。同時影像數(shù)量多，會導(dǎo)致模型 數(shù)量同比例變多，相對傳統(tǒng)航片來說，數(shù)量同比例變多，相對傳統(tǒng)航片來說， 測同一幅圖，調(diào)用的模型數(shù)目多，模測同一幅圖，調(diào)用的模型數(shù)目多，模 型之間來回切換頻繁型之間來回切換頻繁。 空三加密自動化程度降低空三加密自動化程度降低 影像的不規(guī)則排列、重疊度忽大忽小、旋偏角較大，這些因素導(dǎo)致如果按傳統(tǒng)方式進

5、行 空三加密處理，在測區(qū)自動提點和轉(zhuǎn)點時，會出現(xiàn)很多失敗的情況，如模型連接失敗和航帶 間轉(zhuǎn)點失敗，或者高重疊度的同名點變成低重疊度的同名點，同名點像平面坐標精度低，整 個測區(qū)連接強度低或者連接失敗，后面人工干預(yù)工作量特大。如果飛行質(zhì)量不好，并且地面 紋理特征差，如高山區(qū)，提點和轉(zhuǎn)點幾乎不能自動化進行。 1 2 精度低精度低 因為影像存在較大畸變，加之模型基高比小，如果不做處理，如去畸變和選擇最佳交會角測 圖，則空三加密成果差，三種產(chǎn)品成果精度低，特別是數(shù)字線劃圖（DLG）的高程精度低。 航飛質(zhì)量檢查航飛質(zhì)量檢查 通過一些飛行控制軟件及一些航飛質(zhì)量檢查軟件控制航飛的質(zhì)量，條件容許的情況下甚 至可

6、以使用一些快速拼圖的工具預(yù)先生成快拼圖成果，檢查是否存在航線變形、航飛漏洞、 影像模糊、影像曝光問題等影響后工序處理精度的問題，以保證下工序處理的精度。 1 2 提高處理速度及效率提高處理速度及效率 利用計算機視覺領(lǐng)域及攝影測量領(lǐng)域的一些新算法、甚至利用計算機硬件的新特性提高無人 機數(shù)據(jù)處理的速度及效率。 1、檢查、檢查POS參數(shù)是否與影像一一對應(yīng)；參數(shù)是否與影像一一對應(yīng)； 2、檢查俯仰、測滾、旋偏角是否超限；、檢查俯仰、測滾、旋偏角是否超限； 3、檢查航線是否正常；、檢查航線是否正常； 4、檢查是否有航攝漏洞；、檢查是否有航攝漏洞； 5、檢查影像曝光是否正常；、檢查影像曝光是否正常； 6、檢

7、查是否存在較大的像移模糊；、檢查是否存在較大的像移模糊； 7、檢查是否覆蓋需要空拍的區(qū)域；、檢查是否覆蓋需要空拍的區(qū)域； 將影像沖印后一張張排列將影像沖印后一張張排列 起來，看看是否存在上述起來，看看是否存在上述 問題，費時費力，不利于問題，費時費力，不利于 現(xiàn)場快速處理；現(xiàn)場快速處理； 利用軟件自動生成全景圖檢查利用軟件自動生成全景圖檢查: ICE； Pixel4D； AGISOFT； 1、直接處理原始航片數(shù)據(jù)；、直接處理原始航片數(shù)據(jù)； 2、充分利用計算機多核及、充分利用計算機多核及GPU技術(shù)，技術(shù)， 做到快速成圖；做到快速成圖； 3、對無人機航飛數(shù)據(jù)現(xiàn)場快速處理；、對無人機航飛數(shù)據(jù)現(xiàn)場快速

8、處理； 4、快速檢查航攝漏洞及航攝質(zhì)量；、快速檢查航攝漏洞及航攝質(zhì)量； 技技 術(shù)術(shù) 優(yōu)優(yōu) 勢勢 1、直接使用、直接使用POS參數(shù)拼參數(shù)拼 接輸出；接輸出； 2、空三光束法、空三光束法POS輔助輔助 平差輸出；平差輸出； 提供兩種模式提供兩種模式 直接利用直接利用POS，指定，指定 平均高程輸出全景圖；平均高程輸出全景圖； 適用于平坦區(qū)域；適用于平坦區(qū)域； POS輔助空三模式；輔助空三模式； 航攝漏洞檢查；航攝漏洞檢查； 航飛質(zhì)量檢查；航飛質(zhì)量檢查； 快速全景圖輸出；快速全景圖輸出； 結(jié)果應(yīng)用；結(jié)果應(yīng)用； 宜昌某測區(qū)宜昌某測區(qū) Google Earth 疊合圖：疊合圖： 馬來西亞某測區(qū)馬來西亞某

9、測區(qū) Google Earth 疊合圖：疊合圖： 馬來西亞某測區(qū)馬來西亞某測區(qū) Google Earth 疊合圖：疊合圖： 1、對控制點布設(shè)的要求；、對控制點布設(shè)的要求； 2、直接支持原始、直接支持原始JPG格式；格式； 3、支持相機畸變處理；、支持相機畸變處理； 4、支持、支持POS的輔助；的輔助； 5、全自動轉(zhuǎn)點；、全自動轉(zhuǎn)點； 6、半自動添加控制點；、半自動添加控制點； 7、平差解算，自動剔除粗差；、平差解算，自動剔除粗差； 8、快速輸出空三成果；、快速輸出空三成果； 基本原則：區(qū)域網(wǎng)的劃分應(yīng)根據(jù)成圖比例尺、地面分基本原則：區(qū)域網(wǎng)的劃分應(yīng)根據(jù)成圖比例尺、地面分 解率、測區(qū)地形特點、攝取的

10、實際劃分、圖幅分布等解率、測區(qū)地形特點、攝取的實際劃分、圖幅分布等 情況全面考慮，根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)方案。區(qū)域網(wǎng)情況全面考慮，根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)方案。區(qū)域網(wǎng) 的圖形宜呈矩形或方形；區(qū)域網(wǎng)大小和想空點之間的的圖形宜呈矩形或方形；區(qū)域網(wǎng)大小和想空點之間的 跨度以能滿足空三精度要求為原則，主要依據(jù)成圖精跨度以能滿足空三精度要求為原則，主要依據(jù)成圖精 度、航攝資料的有關(guān)參數(shù)及對系統(tǒng)誤差的處理等多因度、航攝資料的有關(guān)參數(shù)及對系統(tǒng)誤差的處理等多因 素確定。素確定。 一般情況下，滿足一般情況下，滿足1:1000比例尺要求，如果平面中誤比例尺要求，如果平面中誤 差要求在差要求在0.2m，大致估算其基線間隔

11、為，大致估算其基線間隔為3-4個；我們個；我們 通常采用平高點布設(shè)方式，高程點要求每航線布設(shè)，通常采用平高點布設(shè)方式，高程點要求每航線布設(shè)， 平面點在旁向上可以放寬到平面點在旁向上可以放寬到3-4個航線。個航線。 武漢大學遙感學院近景實驗室檢校場武漢大學遙感學院近景實驗室檢校場武漢大學測繪學院實驗室檢校場武漢大學測繪學院實驗室檢校場 室 外 檢 校 場室 外 檢 校 場 1 1主點主點x x0 0 2844.60282844.6028 2 2主點主點y y0 01891.73841891.7384 3 3焦距發(fā)焦距發(fā)f f3832.60133832.6013 4 4徑向畸變系數(shù)徑向畸變系數(shù)k

12、k1 10.0000000048759374520.000000004875937452 5 5徑向畸變系數(shù)徑向畸變系數(shù)k k2 2-0.000000000000000324-0.000000000000000324 6 6偏心畸變系數(shù)批偏心畸變系數(shù)批p p1 1-0.000000004912469629-0.000000004912469629 7 7偏心畸變系數(shù)批偏心畸變系數(shù)批p p2 2-0.000000148166745284-0.000000148166745284 8 8CCDCCD非正方形非正方形 比例系數(shù)比例系數(shù) -0.000376017388-0.000376017388 9

13、 9CCDCCD非正交性非正交性 畸變系數(shù)畸變系數(shù) -0.000137498753-0.000137498753 檢校參數(shù)檢校參數(shù) 普通單反數(shù)碼相機經(jīng)過高精度檢普通單反數(shù)碼相機經(jīng)過高精度檢 校，使其成為可量測相機。校，使其成為可量測相機。 影像數(shù)據(jù)經(jīng)過畸變差糾正，可影像數(shù)據(jù)經(jīng)過畸變差糾正，可 滿足較高精度航測遙感任務(wù)的需要。滿足較高精度航測遙感任務(wù)的需要。 利用平板液晶建立控制場利用平板液晶建立控制場自動檢校輸出相機檢校參數(shù)自動檢校輸出相機檢校參數(shù) 徑向畸變差改正完整模型公式徑向畸變差改正完整模型公式 切向畸變差的改正模型公式切向畸變差的改正模型公式 非方形像元改正參數(shù)及像素陣列的非正交改正參

14、數(shù)公式非方形像元改正參數(shù)及像素陣列的非正交改正參數(shù)公式 徑向畸變差改正簡化模型公式徑向畸變差改正簡化模型公式 切向畸變差的改正模型公式切向畸變差的改正模型公式 非方形像元改正參數(shù)及像素陣列的非正交改正參數(shù)公式非方形像元改正參數(shù)及像素陣列的非正交改正參數(shù)公式 )321)( )321)( 642 0 642 0 rkrkrkyyy rkrkrkxxx 像素為單位的檢校結(jié)果毫米為單位的檢校結(jié)果 劃分依據(jù)：劃分依據(jù)： GPS坐標；坐標； IMU參數(shù)；參數(shù)； 航偏角；航偏角； 航線曲率；航線曲率； 重疊度；重疊度； . 無人機拍攝的數(shù)碼像片，姿態(tài)很不穩(wěn)定，像片與像片之間轉(zhuǎn)角變化 大，利用計算機視覺領(lǐng)域近

15、年來的成果，特別是具備投影不變的特性算 子(如SIFT，STAR, SURF)，可以很好的建立影像之間的關(guān)聯(lián)。 INPHO PIXELFACTORY DPGRID PIXELGRID . DATMATRIX 空三加密空三加密 空三加密空三加密 完全摒棄傳統(tǒng)航測提點和轉(zhuǎn)點流程，完全摒棄傳統(tǒng)航測提點和轉(zhuǎn)點流程， 可不依賴可不依賴POS信息實現(xiàn)全自動快速提信息實現(xiàn)全自動快速提 點和轉(zhuǎn)點，匹配同影像旋偏角無關(guān)，點和轉(zhuǎn)點，匹配同影像旋偏角無關(guān)， 克服了小數(shù)碼克服了小數(shù)碼 影像排列不規(guī)則、俯仰影像排列不規(guī)則、俯仰 角、旋偏角等特別大的缺點。即使是角、旋偏角等特別大的缺點。即使是 超過超過80%區(qū)域為水面覆

16、蓋，程序依舊區(qū)域為水面覆蓋，程序依舊 能匹配出高重疊度的同名像點，整個能匹配出高重疊度的同名像點，整個 測區(qū)連接強度高。測區(qū)連接強度高。 （下圖為水域面積為（下圖為水域面積為80%左右，同時影左右，同時影 像拍攝角度相差像拍攝角度相差90度，程序依舊能匹度，程序依舊能匹 配出足夠的高精度連接點）。配出足夠的高精度連接點）。 直接支持數(shù)碼相機輸出的直接支持數(shù)碼相機輸出的JPG格式或格式或TIF格式，無需格式轉(zhuǎn)換。格式，無需格式轉(zhuǎn)換。 無需影像預(yù)旋轉(zhuǎn)，橫排、縱排都可實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)點，節(jié)約數(shù)據(jù)準備時間。無需影像預(yù)旋轉(zhuǎn)，橫排、縱排都可實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)點，節(jié)約數(shù)據(jù)準備時間。 實現(xiàn)畸變改正參數(shù)化，方便用戶修正畸變改

17、正參數(shù)，不需要事先對影像去畸變即實現(xiàn)畸變改正參數(shù)化，方便用戶修正畸變改正參數(shù)，不需要事先對影像去畸變即 可完成后續(xù)可完成后續(xù)4D產(chǎn)品生產(chǎn)。產(chǎn)品生產(chǎn)。 除無人機小數(shù)碼影像外，還適用于其它航空影像。除無人機小數(shù)碼影像外，還適用于其它航空影像。 針對不同數(shù)據(jù)源及不同地形自動選用不同匹配模式，操作更簡單。針對不同數(shù)據(jù)源及不同地形自動選用不同匹配模式，操作更簡單。 專門針對中國測繪科學研究院二維檢校場和武漢大學遙感學院近景實驗室三維檢專門針對中國測繪科學研究院二維檢校場和武漢大學遙感學院近景實驗室三維檢 校場檢校報告格式研發(fā)了傻瓜式批處理影像畸變差改正工具，格式對應(yīng)，檢校參校場檢校報告格式研發(fā)了傻瓜式批

18、處理影像畸變差改正工具，格式對應(yīng)，檢校參 數(shù)直接填入，無需轉(zhuǎn)換，方便空三成果導(dǎo)入到其他航測軟件進行后續(xù)處理。數(shù)直接填入，無需轉(zhuǎn)換，方便空三成果導(dǎo)入到其他航測軟件進行后續(xù)處理。 空三加密空三加密 像幅小，重疊度大，就會導(dǎo)致模型基像幅小，重疊度大，就會導(dǎo)致模型基 高比變小，進而導(dǎo)致測圖時高程精度高比變小，進而導(dǎo)致測圖時高程精度 降低。同時影像數(shù)量多，會導(dǎo)致模型降低。同時影像數(shù)量多，會導(dǎo)致模型 數(shù)量同比例變多，相對傳統(tǒng)航片來說，數(shù)量同比例變多，相對傳統(tǒng)航片來說， 測同一幅圖，調(diào)用的模型數(shù)目多，模測同一幅圖，調(diào)用的模型數(shù)目多，模 型之間來回切換頻繁型之間來回切換頻繁。 將影像沖印后一張張排列將影像沖印

19、后一張張排列 起來，看看是否存在上述起來，看看是否存在上述 問題，費時費力，不利于問題，費時費力，不利于 現(xiàn)場快速處理；現(xiàn)場快速處理； 1、對控制點布設(shè)的要求；、對控制點布設(shè)的要求； 2、直接支持原始、直接支持原始JPG格式；格式； 3、支持相機畸變處理；、支持相機畸變處理； 4、支持、支持POS的輔助；的輔助； 5、全自動轉(zhuǎn)點；、全自動轉(zhuǎn)點； 6、半自動添加控制點；、半自動添加控制點； 7、平差解算，自動剔除粗差；、平差解算，自動剔除粗差； 8、快速輸出空三成果；、快速輸出空三成果； 室 外 檢 校 場室 外 檢 校 場 1 1主點主點x x0 0 2844.60282844.6028 2 2主點主點y y0 01891.73841891.7384 3 3焦距發(fā)焦距發(fā)f f3832.60133832.6013 4 4徑向畸變系數(shù)徑向畸變系數(shù)k k1 10.