多視角航空照相機(jī)系統(tǒng)

1、多視角航空照相機(jī)系統(tǒng)發(fā)布日期：2013-12-4【技術(shù)開發(fā)單位】中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所【技術(shù)簡介】隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和信息技術(shù)的突破，智慧城市正越來越從一個(gè)概念發(fā)展成為一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)。其中一個(gè)重要的內(nèi)容就城市三維信息的獲取和數(shù)字模型的建立。傳統(tǒng)的方法進(jìn)行城市的三維建模，一般是采用單一垂直方向的影像，生成DOM，再利用人工地面采集建筑物紋理，手動(dòng)貼圖的方式，項(xiàng)目周期長、工作量繁重、項(xiàng)目成本高，難以大面積推廣。多視角航空攝影測量技術(shù)，是近幾年來國內(nèi)外航空遙感領(lǐng)域的新興技術(shù)。它在一個(gè)飛機(jī)上同時(shí)采用一個(gè)垂直和四個(gè)傾斜方向的多視角高分辨率相機(jī)，對地面目標(biāo)同時(shí)進(jìn)行測量，通過后期對數(shù)據(jù)的全自動(dòng)處理，可

2、直接生成地面目標(biāo)的三維模型。據(jù)測算，采用此項(xiàng)技術(shù)可以縮短項(xiàng)目周期70%左右，降低成本50%以上，從而將釋放我國廣大城市對三維建模的巨大需求！相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品還可應(yīng)用于三維景觀、導(dǎo)航、應(yīng)急救災(zāi)、安防等領(lǐng)域。本項(xiàng)目研發(fā)適用于通用航空遙感飛機(jī)及適用于輕小型飛機(jī)、無人機(jī)的多尺度多視角航空照相機(jī)系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了五臺(tái)高分辨率可見光航空照相機(jī)、位置測量與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、及相應(yīng)的電控系統(tǒng)。位置測量與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)在飛行過程中實(shí)時(shí)記錄飛機(jī)的位置和姿態(tài)，這些數(shù)據(jù)可用于后期數(shù)據(jù)處理和圖像拼接；飛行控制系統(tǒng)用于飛行軌跡的自動(dòng)控制，在指定位置發(fā)出觸發(fā)脈沖，控制相機(jī)同步拍照；高分辨率相機(jī)與姿態(tài)測量元件保持剛性連

3、接；電控系統(tǒng)用于提供電源和同步數(shù)據(jù)采集及控制。數(shù)據(jù)獲取后，經(jīng)過軟件處理，可生成DEM、DOM、三維模型等數(shù)據(jù)產(chǎn)品。利用空中三角測量或者POS系統(tǒng)獲取影像外方位元素，通過序列影像的直線同名匹配,修正建筑物的幾何模型使得建筑物幾何模型與影像中建筑物輪廓準(zhǔn)確吻合,從而建立物方和像方坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系；獲取建筑物最佳視角的紋理影像，計(jì)算傾斜和垂直影像的紋理坐標(biāo),完成建筑物的紋理重建與自動(dòng)貼合。在三維模型建立的基礎(chǔ)上，可對地物真實(shí)情況及建筑物紋理結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行修正和改善。在傾斜和垂直影像中,由于透視變換使得建筑物墻面紋理均有一定程度的變形和失真,以及建筑物相互遮擋問題，對建筑物墻面紋理進(jìn)行幾何糾正,并建立紋理

4、基元用于替換建筑物被遮擋區(qū)域的紋理，采用影像復(fù)原和增強(qiáng)等技術(shù)手段提高紋理質(zhì)量，增加紋理真實(shí)清晰程度。通過本項(xiàng)目的研發(fā)，將建立多視角航空攝影測量技術(shù)多尺度、全流程的系統(tǒng)，從而為數(shù)字城市三維建模提供一種自動(dòng)化、快速、低成本的解決方案。【技術(shù)特點(diǎn)】目前，國內(nèi)外主流多視角航空攝影測量設(shè)備，主要可分為兩類。一類是采用非專業(yè)航空攝影測量相機(jī)的設(shè)備。此類設(shè)備相機(jī)幅面較小，所制作的三維模型精度較差。國外代表系統(tǒng)有荷蘭Track Air公司的MIDAS相機(jī)、美國Pictometry公司相機(jī)以及德國IGI公司DiMAC相機(jī)；國內(nèi)代表系統(tǒng)有中國測繪科學(xué)院劉先林院士研發(fā)的SWDC-5相機(jī)。另一類是采用專業(yè)航空攝影測量

5、相機(jī)的設(shè)備。此類設(shè)備相機(jī)幅面大，可用于高精度的城市三維建模，代表系統(tǒng)有美國Trimble公司AOS相機(jī)、Leica公司RCD30-Oblique相機(jī)。此類相機(jī)售價(jià)高昂，一般用戶難以承受。數(shù)據(jù)處理軟件方面，具有代表性的是法國的Street Factory。Street Factory是一款具有自動(dòng)三維建模功能的軟件，可無需人工干預(yù)，自動(dòng)生成城市三維模型。目前，尚無同類國產(chǎn)軟件?！炯夹g(shù)指標(biāo)】多視角航空攝影測量系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如下：利用該系統(tǒng)可滿足0.1m地面分辨率的數(shù)字城市三維模型制作生產(chǎn)正射影像、傾斜影像瀏覽、城市三維模型等數(shù)據(jù)產(chǎn)品相應(yīng)數(shù)據(jù)產(chǎn)品后處理速度達(dá)到每平方公里0.5小時(shí)；系統(tǒng)參數(shù)：1、

6、通用航空遙感飛機(jī):1臺(tái)垂直相機(jī)+4臺(tái)傾斜相機(jī)傾斜相機(jī)光軸夾角：4245單視場像素：10320 X 7752（80MP）相元尺寸：5.2um像元分辨率：0.1m1km，0.05m500m快門速度：1/30s1/1600s兼容IMU：Applanix TYPE-21、TYPE-31、TYPE-14兼容穩(wěn)定平臺(tái)：PAV30、PAV80、GSM3000、Z/I Mount2、輕小型飛機(jī)、無人機(jī):1臺(tái)垂直相機(jī)+4臺(tái)傾斜相機(jī)傾斜相機(jī)光軸夾角：4245單視場像素：60004000（24MP）飛行高度：100m500m【技術(shù)水平】國內(nèi)領(lǐng)先【可應(yīng)用領(lǐng)域和范圍】智慧城市、三維景觀、應(yīng)急救災(zāi)。【專利狀態(tài)】已取得專利1項(xiàng)【技術(shù)狀態(tài)】小批量生產(chǎn)階段【合作方式】風(fēng)險(xiǎn)投資、產(chǎn)品銷售【投入需求】200萬元【轉(zhuǎn)化周期】1年【預(yù)期效益】產(chǎn)品完成研發(fā)后將服務(wù)社會(huì)，大力推動(dòng)我國智慧城市建設(shè)，為改善民生、