天工無人機(jī)攝影測(cè)量解決方案

天工航空攝影測(cè)量系統(tǒng)

———集精華智慧，奪靈巧天工武漢大學(xué)GodWork數(shù)字航空攝影測(cè)量系統(tǒng)研究小組武漢訊圖科技有限公司系統(tǒng)簡(jiǎn)介天工（GodWork）攝影測(cè)量系統(tǒng)是針對(duì)無人飛機(jī)像幅小、姿態(tài)不穩(wěn)定、重疊度大、非專業(yè)相機(jī)等特點(diǎn)，提出并研制成功的，包括相機(jī)檢校、自動(dòng)空三、DSM匹配、DEM生成、DOM生成與鑲嵌等一系列功能。軟件亦可以用于傳統(tǒng)攝影測(cè)量影像處理。系統(tǒng)采用當(dāng)前先進(jìn)的數(shù)字影像匹配、高性能并行計(jì)算，海量存儲(chǔ)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了無人機(jī)影像數(shù)據(jù)的自動(dòng)快速處理和空間信息的快速獲取，能滿足三維空間信息快速采集與更新的需要，可推廣應(yīng)用于國(guó)家基礎(chǔ)測(cè)繪、城市地理信息動(dòng)態(tài)更新、國(guó)土資源調(diào)查、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、土地利用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、礦產(chǎn)資源勘探、地質(zhì)環(huán)境與災(zāi)害勘察、海洋資源與環(huán)境監(jiān)測(cè)、地形圖更新、林業(yè)草場(chǎng)監(jiān)測(cè)和森林防火監(jiān)控以及農(nóng)業(yè)、水利、電力、交通、公安、軍事等多個(gè)領(lǐng)域。12空中三角測(cè)量技術(shù)研究天工航空影像空中三角測(cè)量系統(tǒng)GodWorkAAT空中三角測(cè)量是影像處理過程中最為關(guān)鍵的一步，該過程的主要任務(wù)是對(duì)影像的曝光姿態(tài)進(jìn)行解算。實(shí)際工程應(yīng)用中需要的高程圖和正射影像圖以及線劃圖的精度都依賴于此過程精度。天工空三系統(tǒng)采用最新的計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和全新的自動(dòng)化流程，以智能化思路替代傳統(tǒng)人機(jī)交互思路，提高作業(yè)效率同時(shí)降低對(duì)操作者的專業(yè)性要求；同時(shí)，由于減少了人機(jī)交互工作，降低了對(duì)硬件設(shè)備的要求。12空中三角測(cè)量技術(shù)研究天工航空影像空中三角測(cè)量系統(tǒng)GodWorkAAT數(shù)據(jù)兼容性強(qiáng)，對(duì)輸入數(shù)據(jù)要求低，可支持多源數(shù)據(jù)多類型數(shù)據(jù)解算：多源數(shù)據(jù)支持：可支持通用航空影像，低空無人機(jī)影像，多相機(jī)影像以及傾斜相機(jī)影像的空三解算；大容量數(shù)據(jù)解算支持：可有效解決無人機(jī)攝影測(cè)量影像數(shù)量過多的問題，可支持8000張以上的無人機(jī)數(shù)據(jù)解算；對(duì)飛行方向沒有要求，無需旋轉(zhuǎn)影像等預(yù)處理過程，可直接進(jìn)行空三處理同時(shí)兼容去畸變數(shù)據(jù)和帶畸

變數(shù)據(jù)的解算；采用特征匹配，對(duì)國(guó)內(nèi)無人機(jī)數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，對(duì)測(cè)區(qū)大小、形狀、重疊度沒有嚴(yán)格限制，適用于大偏角影像、大高差地區(qū)；空三和DEM生成一體化，所有點(diǎn)（每片像點(diǎn)5千～2萬個(gè)）參與光束法平差，空三結(jié)果直接生成DEM；強(qiáng)大的同名點(diǎn)自動(dòng)匹配技術(shù)，可處理質(zhì)量較差的影像，如大面積薄霧、陰影、水域等影像；自動(dòng)化程度高，無需人工添加先驗(yàn)特征點(diǎn)，自動(dòng)進(jìn)行連接點(diǎn)多度重疊匹配12空中三角測(cè)量技術(shù)研究天工航空影像空中三角測(cè)量系統(tǒng)GodWorkAAT

強(qiáng)大的自主平差模塊，采用專業(yè)數(shù)學(xué)模型和平差技術(shù)自主研發(fā)平差技術(shù)，平差模塊不依賴PATB、Bingo等國(guó)外技術(shù)GPS輔助平差支持GPS輔助平差技術(shù)，充分利用GPS數(shù)據(jù)和IMUS數(shù)據(jù)有效減少外業(yè)控制點(diǎn)數(shù)量，且已經(jīng)可以應(yīng)用于無人機(jī)測(cè)圖中，在保證精度的同時(shí)大大減少對(duì)外業(yè)控制點(diǎn)的需求；支持自標(biāo)定平差：不需要嚴(yán)格的相機(jī)參數(shù)，可在平差過程中

自動(dòng)標(biāo)定相機(jī)參數(shù)，并且能夠大大提高空三精度可靠平差精度可靠（精度報(bào)告如右圖）處理過程和參數(shù)設(shè)置靈活多樣處理效率高，無人機(jī)影像從空三到正射影像生成平均每張僅需6秒鐘。較傳統(tǒng)空三增加了上百倍的觀測(cè)值，系統(tǒng)具備更強(qiáng)的粗差檢測(cè)能力。整個(gè)處理過程透明化，可實(shí)時(shí)對(duì)處理進(jìn)度、效率、精度等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（航帶圖查看（如左圖），連接點(diǎn)統(tǒng)計(jì)，精度評(píng)定等）友好的交互界面，通過便捷的的操作方式，即可實(shí)現(xiàn)交互式圖形編輯支持多核CPU。航帶圖13高精度建模技術(shù)

GodWork-DSMGenerator模塊是主要針對(duì)精細(xì)航測(cè)遙感開發(fā)的功能模塊，其主要功能是自動(dòng)高效地匹配出測(cè)區(qū)的攝影測(cè)量點(diǎn)云，并建立測(cè)區(qū)的地表模型；該模塊可快速高效地匹配出逐像素級(jí)的攝影測(cè)量點(diǎn)云，從而應(yīng)用于測(cè)區(qū)的三維模型構(gòu)建；同時(shí)可將該模塊的成果通過編輯形成DEM，應(yīng)用于高精度的正射影像拼接等；

GodWork-DSMGenerator13高精度建模技術(shù)GodWork-DSMEditor

多種有效濾波方法圖層與編輯管理三角網(wǎng)法邊界/內(nèi)部平均值法內(nèi)部擬合法薄板模型平均值法DEM與DOM多圖層疊加顯示，影像紋理與高程信息疊加編輯區(qū)域標(biāo)記不同圖層對(duì)應(yīng)屬性設(shè)置，區(qū)分顯示10步以上撤銷與重做指定區(qū)域?yàn)V波14鑲嵌拼接技術(shù)GodWork-DOMGenerator

典型案例：電力巡線拼接14鑲嵌拼接技術(shù)GodWork-DOMGenerator

適應(yīng)大多數(shù)地形特點(diǎn)的拼接線查找方法，同時(shí)利用影像特征和高程信息進(jìn)行影像拼接；測(cè)區(qū)內(nèi)整體勻色勻光，消除曝光條件等造成測(cè)區(qū)影像色調(diào)不一致山區(qū)拼接效果城區(qū)拼接效果14鑲嵌拼接技術(shù)GodWork-DOMEditor

兩種拼接線編輯模式：擴(kuò)展模式：以編輯起點(diǎn)所在的多邊形為擴(kuò)展對(duì)象，擴(kuò)展該多邊形影像在DOM中的范圍；區(qū)域編輯模式：選中某塊區(qū)域進(jìn)行編輯，在彈出的影像列表中任選一種嵌入DOM；自動(dòng)更新局部DOM：當(dāng)局部區(qū)域的影像發(fā)生改變時(shí)，可自動(dòng)更新該區(qū)域的DOM15傾斜影像處理技術(shù)

1典型實(shí)例數(shù)據(jù)概況：12張,cannon_450D,3888*2592,5.7um處理過程：一鍵快速拼接（包含快速空三、DEM生成與單片正射糾正，勻光羽化鑲嵌整個(gè)過程）運(yùn)行環(huán)境參數(shù)：4核主頻3.20GHz，內(nèi)存16.0GB效率：0.5米分辨率DOM快速拼接耗時(shí)3分鐘12秒0.1米分辨率DOM快速拼接耗時(shí)19分鐘6快速拼接成圖方案QMosaic一鍵全自動(dòng)流程：只需簡(jiǎn)單的一鍵操作，就可以獲得成圖數(shù)據(jù)，對(duì)作業(yè)人員無任何要求快速出圖：可為應(yīng)急救災(zāi)、公安巡查、資源調(diào)查等提供快速的數(shù)據(jù)支持11相機(jī)檢校技術(shù)采用紅綠版標(biāo)定場(chǎng)標(biāo)定：與傳統(tǒng)相機(jī)標(biāo)定相比，標(biāo)定場(chǎng)便攜且易于布設(shè)（布設(shè)要求如右圖）；標(biāo)定過程中無需測(cè)量控制點(diǎn)坐標(biāo)；技術(shù)要求低，易學(xué)易操作；天工相機(jī)標(biāo)定系統(tǒng)GodWorkcalibrationsystem采用經(jīng)典畸變模型：一鍵標(biāo)定：一鍵標(biāo)定獲取相機(jī)參數(shù)快速應(yīng)用相機(jī)參數(shù)，即時(shí)通過平差解算檢查標(biāo)定精度；操作簡(jiǎn)易方便，易于掌握；1行業(yè)應(yīng)用IndustrialApplications制圖行業(yè)mapping高程渲染圖：不同高程以不同顏色示意線劃圖：在帶有地理位置信息的正射影像上采集線劃1行業(yè)應(yīng)用IndustrialApplications電力行業(yè)electricpowerindustry利用無人機(jī)航空遙感作為電力應(yīng)用的基礎(chǔ)影像數(shù)據(jù)獲取手段，能夠獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，可為電力巡線、電力線路規(guī)劃、選線提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)電力巡線1行業(yè)應(yīng)用IndustrialApplications采礦行業(yè)mining高程圖和正射影像圖計(jì)算土方量1行業(yè)應(yīng)用IndustrialApplications國(guó)土行業(yè)國(guó)土測(cè)繪確權(quán)農(nóng)村集體土地所有權(quán)集體建設(shè)用地使用權(quán)和農(nóng)民宅基地使用權(quán)確權(quán)利用航空攝影測(cè)量技術(shù)獲取高分辨率的影像數(shù)據(jù)，以圖找地、以地認(rèn)戶、以戶確權(quán)，可直接作為用地調(diào)查的依據(jù)。清晰、直觀，可查清每塊土地的地類、位置、范圍、面積和利用情況項(xiàng)目可控，可減少外業(yè)工作量，提高工作效率精度較高，特別在面積精度上遠(yuǎn)超農(nóng)業(yè)部的相關(guān)精度要求資料易保存，對(duì)國(guó)土、林業(yè)、規(guī)劃等行業(yè)都有很大的幫助和重大意義1行業(yè)應(yīng)用In