無(wú)人機(jī)空三處理及全景圖制作

無(wú)人機(jī)空三處理

及快速全景圖制作報(bào)告內(nèi)容無(wú)人機(jī)影像資料的特點(diǎn)1無(wú)人機(jī)快速全景圖生成2無(wú)人機(jī)空三處理36.基高比小、模型數(shù)目多、模型切換頻繁1.姿態(tài)穩(wěn)定性差5.像幅小、影像數(shù)量多4.影像畸變大2.排列不整齊3.旋偏角大缺點(diǎn)無(wú)人機(jī)小數(shù)碼的不足無(wú)人機(jī)在飛行時(shí)由飛控系統(tǒng)自動(dòng)控制或操控手遠(yuǎn)程遙控控制，由于自身質(zhì)量小，慣性小，受氣流影響大，俯仰角、側(cè)滾角和旋偏角較傳統(tǒng)航測(cè)來(lái)說(shuō)變化快，而且幅度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)航測(cè)規(guī)范要求。無(wú)人機(jī)小數(shù)碼的不足1.姿態(tài)穩(wěn)定性差受順風(fēng)、逆風(fēng)和側(cè)風(fēng)影像大，加上俯仰角和側(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)漏拍的情況。2.排列不整齊無(wú)人機(jī)小數(shù)碼的不足相對(duì)專業(yè)航攝儀來(lái)說(shuō)，小數(shù)碼影像（普通單反拍攝的）畸變大，邊緣地方畸變可達(dá)40個(gè)像素以上。4.影像畸變大受側(cè)風(fēng)和不穩(wěn)定氣流影響，相鄰兩張影像一般容易出現(xiàn)旋偏角變化特別大（遠(yuǎn)超傳統(tǒng)航測(cè)規(guī)范要求）的情況。3.旋偏角大無(wú)人機(jī)小數(shù)碼的不足舉例： Cannon450D，6km2,11cm；

全部相片數(shù)達(dá)1200張

DMC；全部相片不超過(guò)100張無(wú)人機(jī)小數(shù)碼的不足為了保證測(cè)區(qū)沒(méi)有漏拍，通常是通過(guò)提高航向和旁向重疊度的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的，同時(shí)普通單反相機(jī)像幅相對(duì)專業(yè)數(shù)碼航攝儀來(lái)說(shuō)，像幅小，在保證預(yù)定重疊度情況下，整個(gè)測(cè)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。5.像幅小、影像數(shù)量多像幅小，重疊度大，就會(huì)導(dǎo)致模型基高比變小，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)圖時(shí)高程精度降低。同時(shí)影像數(shù)量多，會(huì)導(dǎo)致模型數(shù)量同比例變多，相對(duì)傳統(tǒng)航片來(lái)說(shuō)，測(cè)同一幅圖，調(diào)用的模型數(shù)目多，模型之間來(lái)回切換頻繁。6.基高比小、模型數(shù)目多、模型切換頻繁無(wú)人機(jī)小數(shù)碼的不足傳統(tǒng)解決方案的精度與效率空三加密自動(dòng)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(jìn)行空三加密處理，在測(cè)區(qū)自動(dòng)提點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)很多失敗的情況，如模型連接失敗和航帶間轉(zhuǎn)點(diǎn)失敗，或者高重疊度的同名點(diǎn)變成低重疊度的同名點(diǎn)，同名點(diǎn)像平面坐標(biāo)精度低，整個(gè)測(cè)區(qū)連接強(qiáng)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(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)幾乎不能自動(dòng)化進(jìn)行。12精度低因?yàn)橛跋翊嬖谳^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(huì)角測(cè)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。如何解決無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理精度與效率？航飛質(zhì)量檢查通過(guò)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(wèn)題等影響后工序處理精度的問(wèn)題，以保證下工序處理的精度。12提高處理速度及效率利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域及攝影測(cè)量領(lǐng)域的一些新算法、甚至利用計(jì)算機(jī)硬件的新特性提高無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理的速度及效率。航飛影像檢查1、檢查POS參數(shù)是否與影像一一對(duì)應(yīng)；2、檢查俯仰、測(cè)滾、旋偏角是否超限；3、檢查航線是否正常；4、檢查是否有航攝漏洞；5、檢查影像曝光是否正常；6、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；……傳統(tǒng)檢查方法將影像沖印后一張張排列起來(lái)，看看是否存在上述問(wèn)題，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不利于現(xiàn)場(chǎng)快速處理；利用軟件自動(dòng)生成全景圖檢查:ICE；Pixel4D；AGISOFT；…新的檢查方法無(wú)人機(jī)快速全景圖制作遠(yuǎn)景快拼軟件FlightMatrix關(guān)鍵技術(shù)1、直接處理原始航片數(shù)據(jù)；2、充分利用計(jì)算機(jī)多核及GPU技術(shù)，做到快速成圖；3、對(duì)無(wú)人機(jī)航飛數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)快速處理；4、快速檢查航攝漏洞及航攝質(zhì)量；技術(shù)優(yōu)勢(shì)1、直接使用POS參數(shù)拼接輸出；2、空三光束法POS輔助平差輸出；提供兩種模式模式一直接利用POS，指定平均高程輸出全景圖；適用于平坦區(qū)域；模式二

POS輔助空三模式；航攝漏洞檢查；航飛質(zhì)量檢查；航攝結(jié)果快速檢查套合至GoogleEarth檢查快速全景圖輸出；結(jié)果應(yīng)用；套合至GoogleEarth檢查宜昌某測(cè)區(qū)GoogleEarth疊合圖：套合至GoogleEarth檢查馬來(lái)西亞某測(cè)區(qū)GoogleEarth疊合圖：套合至GoogleEarth檢查馬來(lái)西亞某測(cè)區(qū)GoogleEarth疊合圖：嚴(yán)密光束法POS輔助空三全自動(dòng)空三需要解決的問(wèn)題1、對(duì)控制點(diǎn)布設(shè)的要求；2、直接支持原始JPG格式；3、支持相機(jī)畸變處理；4、支持POS的輔助；5、全自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)；6、半自動(dòng)添加控制點(diǎn)；7、平差解算，自動(dòng)剔除粗差；8、快速輸出空三成果；控制點(diǎn)布設(shè)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(cè)區(qū)地形特點(diǎn)、攝取的實(shí)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)的圖形宜呈矩形或方形；區(qū)域網(wǎng)大小和想空點(diǎn)之間的跨度以能滿足空三精度要求為原則，主要依據(jù)成圖精度、航攝資料的有關(guān)參數(shù)及對(duì)系統(tǒng)誤差的處理等多因素確定?？刂泣c(diǎn)布設(shè)控制點(diǎn)布設(shè)一般情況下，滿足1:1000比例尺要求，如果平面中誤差要求在0.2m，大致估算其基線間隔為3--4個(gè)；我們通常采用平高點(diǎn)布設(shè)方式，高程點(diǎn)要求每航線布設(shè)，平面點(diǎn)在旁向上可以放寬到3-4個(gè)航線。室內(nèi)高精度三維檢校場(chǎng)武漢大學(xué)遙感學(xué)院近景實(shí)驗(yàn)室檢校場(chǎng)武漢大學(xué)測(cè)繪學(xué)院實(shí)驗(yàn)室檢校場(chǎng)室外檢校場(chǎng)1主點(diǎn)x0

2844.60282主點(diǎn)y01891.73843焦距發(fā)f3832.60134徑向畸變系數(shù)k10.0000000048759374525徑向畸變系數(shù)k2-0.0000000000000003246偏心畸變系數(shù)批p1-0.0000000049124696297偏心畸變系數(shù)批p2-0.0000001481667452848CCD非正方形比例系數(shù)α-0.0003760173889CCD非正交性畸變系數(shù)β-0.000137498753檢校參數(shù)

室外高精度三維檢校場(chǎng)普通單反數(shù)碼相機(jī)經(jīng)過(guò)高精度檢

校，使其成為可量測(cè)相機(jī)。

影像數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)畸變差糾正，可

滿足較高精度航測(cè)遙感任務(wù)的需要。相機(jī)自動(dòng)檢校利用平板液晶建立控制場(chǎng)自動(dòng)檢校輸出相機(jī)檢校參數(shù)檢校完整模型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)公式簡(jiǎn)化的檢校模型徑向畸變差改正簡(jiǎn)化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)公式相機(jī)檢校參數(shù)的錄入像素為單位的檢校結(jié)果毫米為單位的檢校結(jié)果自動(dòng)根據(jù)POS劃分航線劃分依據(jù)：GPS坐標(biāo)；IMU參數(shù)；航偏角；航線曲率；重疊度；...全自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)基于特征算子的數(shù)碼影像轉(zhuǎn)點(diǎn)

無(wú)人機(jī)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(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域近年來(lái)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)。自動(dòng)匹配光束法平差在特征點(diǎn)提取的基礎(chǔ)上，對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行平差計(jì)算，恢復(fù)攝影時(shí)刻的相對(duì)位置。平差計(jì)算成果輸出

基本原則：一般像點(diǎn)解算精度優(yōu)于一個(gè)像元，驗(yàn)后輸出報(bào)告中最大誤差在限差范圍內(nèi)，認(rèn)為空三成果可靠，可以輸出到下工序使用：常見(jiàn)的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件INPHOPIXELFACTORYDPGRIDPIXELGRID...DATMATRIX空三加密航天遠(yuǎn)景無(wú)人機(jī)小數(shù)碼空三空三加密

完全摒棄傳統(tǒng)航測(cè)提點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)流程，可不依賴POS信息實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)快速提點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)，匹配同影像旋偏角無(wú)關(guān)，克服了小數(shù)碼影像排列不規(guī)則、俯仰角、旋偏角等特別大的缺點(diǎn)。即使是超過(guò)80%區(qū)域?yàn)樗娓采w，程序依舊能匹配出高重疊度的同名像點(diǎn)，整個(gè)測(cè)區(qū)連接強(qiáng)度高。（下圖為水域面積為80%左右，同時(shí)影像拍攝角度相差90度，程序依舊能匹配出足夠的高精度連接點(diǎn)）。航天遠(yuǎn)景無(wú)人機(jī)小數(shù)碼空三 直接支持?jǐn)?shù)碼相機(jī)輸出的JPG格式或TIF格式，無(wú)需格式轉(zhuǎn)換。

無(wú)需影像預(yù)旋轉(zhuǎn)，橫排、縱排都可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)點(diǎn)，節(jié)約數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間。

實(shí)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(duì)影像去畸變即可完成后續(xù)4D產(chǎn)品生產(chǎn)。