傾斜攝影測量技術(shù)綜述

1、傾斜攝影測量技術(shù)綜述摘要：隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，傳統(tǒng)的測量方法已不能完全滿足國家的 需求。傳統(tǒng)的攝影測量技術(shù)主要針對地物地形的頂部進(jìn)行測量，而對地形起伏地 物信息的獲取有很大的局限性。傾斜攝影測量技術(shù)較好的解決這些問題，在實(shí)際 生活中得到了廣泛的應(yīng)用，為地形地物測量提供了有力的技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：攝影測量與遙感；傾斜影像測量；關(guān)鍵技術(shù)傾斜攝影測量技術(shù)是國際測繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，它是將 傳統(tǒng)的航空攝影技術(shù)和數(shù)字地面采集技術(shù)結(jié)合起來發(fā)展的一種新型測量技術(shù)，簡 稱傾斜攝影測量技術(shù)。通過在同一飛行器平臺(tái)上搭載多臺(tái)或多種傳感器，同時(shí)從 多角度連續(xù)采集地面影像，從而克服傳統(tǒng)航空攝影技術(shù)

2、只能從垂直角度只能從垂 直角度進(jìn)行拍攝的局限性，能夠最大程度的反應(yīng)地物的真實(shí)情況，彌補(bǔ)了正攝影 像只有垂直視角的不足，給人的視覺一個(gè)真實(shí)直觀的世界。航空傾斜攝影不僅能 夠真實(shí)地反應(yīng)地物情況，而且還能夠采用先進(jìn)的定位技術(shù)，通過內(nèi)業(yè)的幾何校正、 平差、多影像匹配等一系列的處理，嵌入精確的地理信息和豐富的影像信息，極 大地?cái)U(kuò)展了遙感影像的應(yīng)用領(lǐng)域。傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用，使目前高昂的三維 城市建模成本大幅降低，大大提高了三維城市建模的速度。由于傾斜影像為用戶 提供了更豐富的地理信息，更友好的用戶體驗(yàn)，該技術(shù)在歐美等發(fā)達(dá)國家已經(jīng)廣 泛應(yīng)用于應(yīng)急指揮、國土安全、城市管理、房產(chǎn)稅收等行業(yè)。一傾斜攝影測量的

3、基本原理傾斜攝影測量的基本原理為：通過傳統(tǒng)攝影測量的飛機(jī)飛行方式，增加向前 后左右四個(gè)方向的傳感器鏡頭，同時(shí)拍攝一組正攝和四個(gè)傾斜等五個(gè)不同角度的 相片，拍攝相片時(shí)，同時(shí)記錄航高，航速，航向重疊，旁向重疊，坐標(biāo)等參數(shù)， 然后對傾斜影像進(jìn)行分析和整理。在一個(gè)時(shí)段，飛機(jī)連續(xù)拍攝幾組影像重疊的照 片，同一地物最多能夠在3張相片上被找到，這樣內(nèi)業(yè)人員可以比較輕松地分析 建筑物的結(jié)構(gòu)，并且可以選擇最為清晰的一張照片制作細(xì)部紋理。由于傾斜攝影 測量對圖像的質(zhì)量要求較高，這就對航攝相機(jī)提出了更高的要求。二傾斜攝影測量的基本特點(diǎn)隨著科技的進(jìn)步，相機(jī)技術(shù)也在日益完善，目前已經(jīng)可以達(dá)到的精度為亞米 級(jí)，已經(jīng)可以滿

4、足我們大部分的需求。同時(shí)，傾斜攝影測量具有如下特點(diǎn)：（1）、可以獲取多個(gè)視點(diǎn)和視角的影像，從而得到更為詳盡的側(cè)面信息；（2）、獲取的影像具有較高的分辨率和較大的視場角；（3）、可以獲取同一地物具有多重分辨率的影像；（4）、傾斜影像地物遮擋現(xiàn)象較突出。針對這些特點(diǎn)，傾斜攝影測量技術(shù)通常包括影像預(yù)處理、區(qū)域網(wǎng)聯(lián)合平差、 多視影像匹配、DSM生成、真正射糾正、三維建模等關(guān)鍵內(nèi)容。遙感影像在成像時(shí)，圖像的質(zhì)量由于各種原因（傳感器自身的原因、大氣輻 射等影響），使得所獲得的遙感影像不是很好，不能直接投入使用?；谶@個(gè)原 因，對影像遙感影像進(jìn)行預(yù)處理的工作就顯得尤為重要。圖像預(yù)處理的工作主要 有圖像的正射

5、校正和幾何校正、圖像裁剪、圖像鑲嵌等內(nèi)容。通過對影像進(jìn)行處 理，可以獲得我們可以直接使用的影像，以便對影像進(jìn)行下一步處理。三傾斜攝影測量的關(guān)鍵技術(shù)傾斜攝影測量的關(guān)鍵技術(shù)有三條：（1）、多視影像聯(lián)合平差：多視影像不僅包含垂直攝影數(shù)據(jù)，還包括傾斜攝 影數(shù)據(jù)，而部分傳統(tǒng)空中三角測量系統(tǒng)無法較好地處理傾斜攝影數(shù)據(jù)，因此，多 視影像聯(lián)合平差需充分考慮影像間的幾何變形和遮擋關(guān)系。結(jié)合POS系統(tǒng)提供的 多視影像外方位元素，采取由粗到精的金字塔匹配策略，在每級(jí)影像上進(jìn)行同名 點(diǎn)自動(dòng)匹配和自由網(wǎng)光束法平差，得到較好的同名點(diǎn)匹配結(jié)果。同時(shí)，建立連接 點(diǎn)和連接線、控制點(diǎn)坐標(biāo)、GPU/IMU輔助數(shù)據(jù)的多視影像自檢校區(qū)

6、域網(wǎng)平差的誤 差方程，通過聯(lián)合解算，確保平差結(jié)果的精度。（2）、多視影像密集匹配：影像匹配是攝影測量的基本問題之一，多視影像 具有覆蓋范圍大，分辨率高等特點(diǎn)。因此，如何在匹配過程中充分考慮冗余信息， 快速準(zhǔn)確獲取多視影像上的同名點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)而獲取地物的三維信息，是多視影像 匹配的關(guān)鍵。由于單獨(dú)使用一種匹配基元或匹配策略往往難以獲取建模需要的同 名點(diǎn)，因此近年來隨著計(jì)算機(jī)視覺發(fā)展起來的多基元、多視影像匹配，逐漸成為 人們研究的焦點(diǎn)。目前，在該領(lǐng)域的研究已取得很大進(jìn)展，例如建筑物側(cè)面的自 動(dòng)識(shí)別與提取。通過搜索多視影像上的特征，如建筑物邊緣、墻面邊緣和紋理， 來確定建筑物的二維矢量數(shù)據(jù)集，影像上不同

7、視角的二維特征可以轉(zhuǎn)化為三維特 征，在確定墻面時(shí)，可以設(shè)置若干影響因子并給予一定的權(quán)值，將墻面分為不同 的類，將建筑的各個(gè)墻面進(jìn)行平面掃描和分割，獲取建筑物的側(cè)面結(jié)構(gòu)，再通過 對側(cè)面進(jìn)行重構(gòu)，提取出建筑物屋頂?shù)母叨群洼喞＃?）、數(shù)字表面模型生成和真正射影像糾正：多視影像密集匹配能得到高精 度高分辨率的數(shù)字表面模型DSM，充分表達(dá)地形地物起伏特征，已經(jīng)成為新一代 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的重要內(nèi)容。由于多角度傾斜影像之間的尺度差異較大，加上 較嚴(yán)重的遮擋和陰影等問題，基于傾斜影像的DSM自動(dòng)獲取存在新的難點(diǎn)。可 以首先根據(jù)自動(dòng)空三解算出來的各影像外方位元素，分析與選擇合適的影像匹配 單元進(jìn)行特征匹配和

8、逐像素級(jí)的密集匹配，并引入并行算法，提高計(jì)算效率。在 獲取高密度DSM數(shù)據(jù)后，進(jìn)行濾波處理，并將不同匹配單元進(jìn)行融合，形成統(tǒng) 一的DSM。多視影像真正射糾正涉及物方連續(xù)的數(shù)字高程模型DEM和大量離散 分布粒度差異很大的地物對象，以及海量的像方多角度影像，具有典型的數(shù)據(jù)密 集和計(jì)算密集特點(diǎn)。在有DSM的基礎(chǔ)上，根據(jù)物方連續(xù)地形和離散地物對象的 幾何特征，通過輪廓提取、面片擬合、屋頂重建等方法提取物方語義信息；同時(shí) 在多視影像上，通過影像分割、邊緣提取、紋理聚類等方法獲取像方語義信息， 再根據(jù)聯(lián)合平差和密集匹配的結(jié)果建立物方和像方的同名點(diǎn)對應(yīng)關(guān)系，繼而建立 全局優(yōu)化采樣策略和顧及幾何輻射特性的聯(lián)合

9、糾正，同時(shí)進(jìn)行整體勻光處理。四總結(jié)傾斜攝影測量技術(shù)以大范圍、高清晰的方式全面感知復(fù)雜場景，系統(tǒng)具備高 性能的協(xié)同并行處理能力，在新一代城市空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中有著巨大的發(fā) 展?jié)摿ΑｋS著我國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)，精細(xì)化的三維城市模型作為城市規(guī)劃、 建設(shè)、管理和信息化的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，得到了日益廣泛的應(yīng)用并逐漸成為城市空間數(shù) 據(jù)框架的重要內(nèi)容。然而，傳統(tǒng)的航空和衛(wèi)星遙感手段主要針對城市建筑頂部進(jìn) 行模型重建，而對側(cè)面的三維重建一直缺少有效的解決手段。傾斜攝影技術(shù)的發(fā) 展，可以有效解決這一難題。由于傾斜攝影測量，周期短、省人力、高度還原真 實(shí)世界等特點(diǎn)，現(xiàn)在已應(yīng)用到非常多的行業(yè)中，包括智慧城市、城市規(guī)劃、房地 產(chǎn)、能源等等。日后，隨著技術(shù)不斷的進(jìn)步，傾斜攝影測量技術(shù)也將應(yīng)用于更多 的領(lǐng)域中。參考文獻(xiàn).楊帆.基于多視航空影像的城市三維重建D.武漢:武漢大學(xué)碩士論文,2007.徐剛.從二維影像到三維模型M.日本：近代科學(xué)社，2000.張劍清，潘勵(lì)，王樹根攝影測量學(xué)