無人機(jī)影像完整解決方案共14頁

1、 無人機(jī)小數(shù)碼影像完整解決方案一、無人機(jī)小數(shù)碼影像優(yōu)點(diǎn)1二、無人機(jī)小數(shù)碼影像缺點(diǎn)2三、傳統(tǒng)解決方案的精度與效率4四、visiontek無人機(jī)小數(shù)碼影像解決方案41、產(chǎn)品組成52、產(chǎn)品特點(diǎn)5五、傳統(tǒng)解決方案和遠(yuǎn)景無人機(jī)小數(shù)碼影像完整解決方案對(duì)比10六、低空無人機(jī)小數(shù)碼完整解決方案應(yīng)用行業(yè)11七、案例12 一、無人機(jī)小數(shù)碼影像優(yōu)點(diǎn)1. 影像獲取快捷方便無需專業(yè)航測(cè)設(shè)備，普通民用單反相機(jī)即可作為影像獲取的傳感器，操控手經(jīng)過短期培訓(xùn)學(xué)習(xí)即可操控整個(gè)系統(tǒng)。2. 成本低廉無人機(jī)（帶飛控系統(tǒng)）市場(chǎng)價(jià)格10萬到100萬，各種檔次都有，而相機(jī)整套（機(jī)身加鏡頭）不到2萬，整套系統(tǒng)成本低廉。3. 整個(gè)系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性強(qiáng)整

2、套設(shè)備不需要專門機(jī)場(chǎng)調(diào)運(yùn)、調(diào)配，可用小型汽車裝載托運(yùn)，隨時(shí)下車組裝，3個(gè)工作人員2小時(shí)內(nèi)可組裝完畢。4. 受氣候條件影響小只要不下雨、下雪并且空中風(fēng)速小于6級(jí)，即使是光照不足的陰天，飛機(jī)也可上天航拍。5. 飛行條件需求較低不需要專門機(jī)場(chǎng)和跑道，可在普通公路上滑跑起降或采用彈射方式起飛和傘降方式降落。6. 滿足大比例尺成圖要求滿足低空數(shù)字航空攝影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范ch/z 3003-2010 1：500、1：1000、1：2000大比例尺成圖精度要求，滿足傳統(tǒng)航測(cè)規(guī)范 gb 79301987和gb/t 79302008 中1：1000和1：2000大比例尺成圖精度要求。7. 影像獲取周期短、時(shí)效性強(qiáng)無

3、人機(jī)遙感幾乎不受場(chǎng)地和天氣影響，飛行前準(zhǔn)備工作可少于2個(gè)小時(shí)，因此可快速上天獲取滿足要求的遙感影像，從準(zhǔn)備航飛到獲取影像周期短，影像獲取后可立即處理得到航測(cè)成果，時(shí)效性強(qiáng)。 周期短時(shí)效強(qiáng)獲取方便快捷成本低廉優(yōu)點(diǎn)滿足基礎(chǔ)測(cè)繪機(jī)動(dòng)性強(qiáng) 飛行條件低氣候限制小 二、無人機(jī)小數(shù)碼影像的缺點(diǎn)1. 姿態(tài)穩(wěn)定性差無人機(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)來說變化快，而且幅度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)航測(cè)規(guī)范要求。2. 排列不整齊受順風(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

4、大，甚至可能出現(xiàn)漏拍的情況。3. 旋偏角大受側(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。4. 影像畸變大相對(duì)專業(yè)航攝儀來說，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。5. 像幅小、影像數(shù)量多由于以上原因，為了保證測(cè)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(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)碼航攝儀來說，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。6. 基高比小、模型數(shù)目多、模型切換頻繁像幅小，重疊度大，就會(huì)導(dǎo)致模型基高比變小，進(jìn)而導(dǎo)致

5、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)航片來說，測(cè)同一幅圖，調(diào)用的模型數(shù)目多，模型之間來回切換頻繁。三、傳統(tǒng)解決方案的精度與效率以上這些缺點(diǎn)在后期處理時(shí)會(huì)表現(xiàn)出如下特性：1. 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。2

6、. 矢量采集工作量大要處理的影像數(shù)量多，重疊度大，模型數(shù)量多，導(dǎo)致后期處理的工作量變大，如要采集核線的模型的和采集同一幅圖的矢量時(shí)要切換的模型次數(shù)。3. 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。四、航天遠(yuǎn)景無人機(jī)小數(shù)碼影像解決方案 專業(yè)解決小數(shù)碼影像的航測(cè)內(nèi)業(yè)生產(chǎn)武漢航天遠(yuǎn)景科技有限公司一直專注于攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域，為客戶提供先進(jìn)產(chǎn)品和優(yōu)質(zhì)服務(wù)。自無人機(jī)小數(shù)碼影像概念面世以來，公司一直密切關(guān)注其理論和實(shí)踐的最新進(jìn)展。早在2008年，公司就同湖南測(cè)繪科技研究所、湖南山河

7、科技有限公司共同簽署了合作協(xié)議，專門就無人機(jī)研發(fā)、影像獲取系統(tǒng)改進(jìn)和后期處理軟件研發(fā)開展了序列化地研究工作，其中航天遠(yuǎn)景科技有限公司獨(dú)立承擔(dān)專門針對(duì)低空無人機(jī)測(cè)繪遙感系統(tǒng)影像的后期處理子包任務(wù)，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、空三加密和4d產(chǎn)品生產(chǎn)。研發(fā)要求為三高，即高自動(dòng)化、高精度和高效率，同時(shí)滿足基礎(chǔ)測(cè)繪和快速得出全區(qū)影像圖以便用于應(yīng)急響應(yīng)。整個(gè)項(xiàng)目歷時(shí)兩年，于2010年9月份通過國(guó)家測(cè)繪局組織的以張組勛院士為組長(zhǎng)、林宗堅(jiān)院長(zhǎng)為副組長(zhǎng)的測(cè)評(píng)小組的鑒定。1、產(chǎn)品組成datmatrix v1.0 +mapmatrix v4.0 + ept v1.12、產(chǎn)品特點(diǎn)1) 空三加密1. 可根據(jù)已有航飛pos信息自動(dòng)建

8、立航線、劃分航帶，也可手動(dòng)劃分航帶。2. 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)）3. 直接支持?jǐn)?shù)碼相機(jī)輸出的jpg格式或tif格式，無需格式轉(zhuǎn)換。4. 無需影像預(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。5. 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)影像做去畸變即可完成后

9、續(xù)4d產(chǎn)品生產(chǎn)。6. 除無人機(jī)小數(shù)碼影像外，還適用于其它航空影像。7. 空三加密支持無外業(yè)像控點(diǎn)模式，方便快速制作掛圖，滿足相關(guān)需求。8. 專門針對(duì)中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院二維檢校場(chǎng)和武漢大學(xué)遙感學(xué)院近景實(shí)驗(yàn)室三維檢校場(chǎng)檢校報(bào)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(duì)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(cè)軟件進(jìn)行后續(xù)處理。2) dem、dom生產(chǎn)1 摒棄傳統(tǒng)的基于單模型像方匹配的方式匹配生成dem模式，采用基于物方匹配的方式生產(chǎn)dem，既能充分利用小數(shù)碼高重疊度的這一優(yōu)勢(shì)，大大提高匹配精度，并且能自動(dòng)過濾人工建筑物，減少后期人工編輯工作量，同時(shí)提供人工干預(yù)恢復(fù)功能。越大2

10、 采用并行化處理方式快速生成全區(qū)dem、dom，在不升級(jí)現(xiàn)有硬件情況下，采用集群計(jì)算模式，可用局域網(wǎng)內(nèi)任意一臺(tái)電腦作為服務(wù)器，自動(dòng)調(diào)用網(wǎng)內(nèi)冗余計(jì)算能力參與計(jì)算，計(jì)算任務(wù)的分配和計(jì)算結(jié)果的回收實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，無需人工干預(yù)。3 提供多種方式高效編輯dem，編輯功能涵蓋國(guó)內(nèi)外主流攝影測(cè)量軟件的dem編輯功能。4 全自動(dòng)批處理勻光勻色，針對(duì)單張影像內(nèi)部色彩不均和影像之間色彩不均，分別提供小波濾波法單調(diào)勻光和wallis整體勻光，還可以對(duì)帶有地理坐標(biāo)信息的影像如tif+tfw提供基于地理編碼勻光，可解決后期拼接影像時(shí)拼接線兩邊色彩、亮度不一致的問題。針對(duì)影像色調(diào)灰暗單調(diào)死板，在勻光勻色過程中可根據(jù)情況適當(dāng)

11、增加綠色信息。5 全自動(dòng)拼接正射影像，自動(dòng)選線，自動(dòng)裁圖，拼接裁圖一體化，指定正射影像圖幅存放路徑，程序批處理一次出所需的圖幅。一次處理影像數(shù)量無限制，一次生成圖幅數(shù)量無限制。6 提供功能豐富的影像編輯功能（功能參照ps），無需后續(xù)ps干預(yù)，所見即所得，完全滿足精編正射影像需求。軟件集成了ps中的常用圖像處理功能，如：a圖像選區(qū)功能，涵蓋了矩形選區(qū)、圓形選區(qū)、多邊形折線套索、多邊形流線套索、多邊形磁性套索、魔棒套索等源修補(bǔ)、目標(biāo)修補(bǔ)、噪點(diǎn)修補(bǔ)多種針對(duì)性修補(bǔ)工具b圖章工具c模糊工具d斜切 旋轉(zhuǎn)e選區(qū)處理f多種選區(qū)處理工具：色階、自動(dòng)色階、自動(dòng)對(duì)比度、自動(dòng)顏色、曲線 、色彩平衡、亮度對(duì)比度、去色、

12、 匹配顏色、替換顏色、可選顏色、通道混合器 、反相、色調(diào)均化、 閾值、色調(diào)分離等，滿足用戶對(duì)選區(qū)內(nèi)容的編輯與修改。3) dlg生產(chǎn)1. 可不需要事先采集核線，采用實(shí)時(shí)核線測(cè)圖，節(jié)省采核線的時(shí)間。2. 根據(jù)外方位元素和影像重疊度，自動(dòng)組合立體像對(duì)，采用最佳交會(huì)角，達(dá)到最好的測(cè)圖效果，以提高測(cè)圖高程精度。3. 自動(dòng)/手動(dòng)切換立體模型，實(shí)現(xiàn)無縫測(cè)圖，降低接邊工作量和立體模型選擇工作量，提高作業(yè)效率。五、傳統(tǒng)解決方案和遠(yuǎn)景無人機(jī)小數(shù)碼影像完整解決方案對(duì)比無人機(jī)小數(shù)碼影像特點(diǎn)傳統(tǒng)軟件（或方法）應(yīng)對(duì)措施遠(yuǎn)景無人機(jī)小數(shù)碼影像解決方案應(yīng)對(duì)措施特點(diǎn)應(yīng)對(duì)措施特點(diǎn)姿態(tài)穩(wěn)定性差投影差加劇，空三加密航帶連接時(shí)自動(dòng)化會(huì)失

13、敗人工干預(yù)工作量大專門針對(duì)無人機(jī)小數(shù)碼特點(diǎn)研發(fā)全新的影像匹配算法，多種匹配方式結(jié)合，充分利用主流電腦多cpu內(nèi)核優(yōu)勢(shì)，摒棄傳統(tǒng)相對(duì)定向、模型連接、航帶間轉(zhuǎn)點(diǎn)模式，全自動(dòng)一次性提點(diǎn)和轉(zhuǎn)點(diǎn)，構(gòu)建極強(qiáng)的航帶網(wǎng)連接關(guān)系除極端的高山區(qū)（如三峽巫峽兩岸地形）外，其他地形能全自動(dòng)化提點(diǎn)匹配，無需人工干預(yù)航帶排列不整齊空三加密航帶連接時(shí)自動(dòng)化會(huì)失敗人工干預(yù)工作量大旋偏角大空三加密航帶內(nèi)相對(duì)定向或模型連接時(shí)自動(dòng)化會(huì)失敗人工干預(yù)工作量大畸變差大事先對(duì)影像做畸變?nèi)コ枰却跋窕內(nèi)コ蟛拍茏隹杖用懿挥檬孪葘?duì)影像做畸變差去除，畸變參數(shù)在整個(gè)生產(chǎn)流程中參數(shù)化附加在每一步驟中節(jié)省數(shù)據(jù)準(zhǔn)備時(shí)間和磁盤空間像幅小、影像數(shù)量

14、多抽片進(jìn)行處理（拋棄部分影像），dem和dom生產(chǎn)采用常規(guī)方式人工兩兩或一次四張小dom手工畫拼接線實(shí)現(xiàn)影像拼接影像信息未充分利用，大投影差對(duì)dom造成精度低和難拼接，人工工作量大dem和dom生產(chǎn)效率低，周期長(zhǎng)dem匹配精度低，人工編輯工作量大無需抽片，充分利用影像信息，采用全新算法全自動(dòng)生成拼接線并且同時(shí)全自動(dòng)裁圖，提供人工干預(yù)功能dem和dom生產(chǎn)采用全自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)化并行處理方式，大大提高生產(chǎn)速度，物方匹配顯著提高dem匹配精度，可以自動(dòng)過濾人工建筑物等。每張影像都參與生成dom ，并且只需利用像底點(diǎn)附近投影差最小的部分，拼接裁圖全自動(dòng)化，無需人工干預(yù)，減小作業(yè)員工作強(qiáng)度，可大量節(jié)省時(shí)間d

15、em后期編輯工作量小，基本上只有橋梁需要人工編輯影像色彩、亮度差異大傳統(tǒng)勻光勻色dom色彩調(diào)節(jié)需要用ps干預(yù)全新多種勻光勻色算法，專門針對(duì)不同差異可采用不同勻光方法組合，全自動(dòng)處理，集成ps常用功能，徹底拋棄ps速度快，效果好（特別是針對(duì)地物綠色信息呆板情況），無需其他軟件干預(yù)，效率高基高比小抽片組立體，或者不處理人工抽片工作量大或者測(cè)圖高程精度損失大程序自動(dòng)尋找具有最佳交會(huì)角的影像用于測(cè)圖，提高基高比節(jié)省時(shí)間和人工工作量，提高測(cè)圖高程精度立體模型數(shù)量多批處理采集核線、手動(dòng)切換立體模型必須等待核線采集完后才能測(cè)圖，需要頻繁切換模型充分利用顯卡加速技術(shù)，采用實(shí)時(shí)核線測(cè)圖，程序自動(dòng)切換立體模型（提

16、供手動(dòng)切換功能）節(jié)省處理時(shí)間，減少作業(yè)員工作量，提高作業(yè)效率相對(duì)傳統(tǒng)航片精度降低、工作周期顯劇增長(zhǎng)，生產(chǎn)效益低下精度相同，工作周期相同或縮短，生產(chǎn)效益等同或更高（效益提高主要得益于并行化處理和全自動(dòng)拼圖裁圖）。六、無人機(jī)小數(shù)碼完整解決方案應(yīng)用行業(yè)無人機(jī)小數(shù)碼完整解決方案可應(yīng)用資源和生態(tài)環(huán)境調(diào)查、檢測(cè)與評(píng)估、數(shù)字城市、農(nóng)業(yè)調(diào)查、新農(nóng)村建設(shè)以及重大工程建設(shè)等行業(yè)，具體為：1. 基礎(chǔ)測(cè)繪可用于大比例尺成圖，如1：500（低空數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)規(guī)范）、1：1000、1：2000成圖。2. 數(shù)字礦山制作整個(gè)礦山的三維立體模型，便于制定礦難緊急救援方案等。3. 資源調(diào)查調(diào)查廠區(qū)、礦區(qū)資源，如鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)調(diào)查

17、廠區(qū)的煤炭和鐵礦石的現(xiàn)有存儲(chǔ)量。4. 水利水電用于大壩等的規(guī)劃，以及庫區(qū)移民規(guī)劃等。5. 環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)湖泊、河流、土地污染情況等。6. 森林監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)山體滑坡、植被盜伐等情況7. 精細(xì)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)農(nóng)田病蟲害、干旱等情況（國(guó)外應(yīng)用較多）。8. 土建工程公路、鐵路選線和大型土建工程基礎(chǔ)測(cè)繪。9. 土地調(diào)查土地用途調(diào)查和土地利用調(diào)查。10. 土地執(zhí)法可用于防止騙取補(bǔ)助而在規(guī)劃拆遷前惡意私蓋房屋或土地用于非法用途等違法行為。11. 生態(tài)評(píng)估湖泊或水庫、江河發(fā)生水華等現(xiàn)象對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的影響的評(píng)估。12. 自然災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)快速獲取災(zāi)區(qū)如地震區(qū)泥石流區(qū)或山體滑坡區(qū)影像圖，為指揮救災(zāi)提供參考。 七、案例案例1湖南

18、長(zhǎng)沙市郊某小區(qū)基礎(chǔ)測(cè)繪Ø 整個(gè)測(cè)區(qū)概況有效影像總數(shù)：526 總控制點(diǎn)數(shù)量：84個(gè) 每條航帶有效影像數(shù)量：約48張片子 有效航帶數(shù)量：11條 有效控制點(diǎn)數(shù)量：76個(gè)（有部分點(diǎn)湖南那邊沒有給刺點(diǎn)片） 每張影像大?。?744*5616個(gè)像素，60.1m計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)空間Ø 整個(gè)項(xiàng)目作業(yè)概況1. 空三加密采用英特爾i7 920處理器電腦處理，除了前期建工程和添加像控點(diǎn)平差解算外，其余部分全自動(dòng)處理，整個(gè)空三加密自動(dòng)化程度達(dá)80%以上，周期為電腦自動(dòng)處理12個(gè)小時(shí)加單作業(yè)員人工刺像控點(diǎn)平差4個(gè)小時(shí)。2. dem和dom 生產(chǎn)采用同一區(qū)段百兆局域網(wǎng)內(nèi)5臺(tái)電腦解算，dem（物方匹配）生產(chǎn)耗時(shí)

19、約4個(gè)小時(shí)，單作業(yè)員人工編輯8個(gè)小時(shí)。dom生產(chǎn)耗時(shí)約1小時(shí)40分鐘，勻光勻色耗時(shí)3小時(shí)21分鐘，拼接裁切一體化耗時(shí)45分鐘，部分拼接線單作業(yè)員人工重新干預(yù)耗時(shí)半個(gè)工作日。3. dlg生產(chǎn)效率約為采集1：1000（城區(qū)人工建筑物密集）3工作日+編輯半個(gè)工作日 采集1：2000（城區(qū)人工建筑物密集）不到3個(gè)工作日+編輯0.75個(gè)工作日其中一幅1：1000正射影像圖：對(duì)應(yīng)1：1000的dlg案例2華東某地區(qū)一縣城城區(qū)無控快速成圖Ø 測(cè)區(qū)概況測(cè)區(qū)總共265張影像，重疊度為航向70%、旁向40%，拍攝相機(jī)為佳能5d mark ii，24mm定焦，航高約為550米（相對(duì)地面）。利用到的數(shù)據(jù)為：