全数字近景摄影测量在大比例尺地形测绘中应用

来源:环球人文地理
关键字:测量
发布时间:2015-02-08 13:34

　　摘要：主要研究全数字近景摄影在大比例尺地形测绘中的应用，对全数字图像处理技术进行了详细分析，并认真总结了全数字近景摄影测量的工作流程。全数字近景摄影测量实现了图形的全数字化自动处理，处理速度快，精度高，是一种优秀的摄影测量技术。

　　关键词：全数字近景摄影；大比例尺地形测绘

　　近景摄影测量是一种摄影测量技术，相比于普通测量方法，近景测量方法能够在不接触对象的情况下实现大量点坐标的快速实时测量，能够瞬间记录物体大小、变形等几何特征，数据获取迅速，在线实时处理自动化程度较高，在测量领域有着十分广泛的应用。

　　一、全数字近景摄影

　　全数字近景摄影最大的优势在于数字化，不再受到传统解析摄影测量设备的限制，而且处理目标物的有着比较明显的集合图形，所以数字近景摄影已经实现了自动化处理，处理精度很高。

　　近景摄影测量使用的摄影仪器主要有量测用摄影机和非量测用摄影机两类。近些年出现的可调焦摄影机应用也越来越广泛。非量测用摄影机不是专门用于摄影测量用的摄影机，定向元素未知，但是高分辨数字摄影机以及视频影像技术无需进行摄影处理，摄影数据能够直接录入计算机，使用数字图像方法通过计算机进行处理，测量的效率得到了极大提高。

　　二、数字图像处理

　　数字图像处理是将图像信号转变为数字信号进行处理的一种技术，在上世纪50年代最早出现。图像处理能将低质量图像处理之后生成高质量图像。图像处理技术作为一项基础技术在各种领域都有着应用。图像是三维景物的二维投影，三维景物的很多信息并不能在二维图像上体现出来。摄影测量双像测量是图像三维信息提取的基础技术，通过影像匹配代替传统人工观测，将原始相片的灰度转变为电子、光学、数字等不同形式信号。影像相关是通过不同信号之间的关联函数评价相似性。取出特定点中心小区域影像信号，之后在另一个影像区域中区域对应区域影像信号，求得相关函数，以影像新红分布相似区域作为同名区域。这是自动化立体测量的基本原理。

　　（一）数字相关

　　数字图像处理使用了数字相关技术，利用计算机进行数字影像数值计算，进行影像的匹配。数字相关算法除了相关函数，还有协方差函数、差绝对值和、相关精度等方法，数字相关通常都是二维搜索过程，通过核线相关原理的引入，能够进一步简化为一维搜索。

　　（二）二维相关

　　二维相关首先在影像上确定一个待定点作为目标点，之后以目标点选择一定像素数的灰度阵列，作为目标区域，同时在另一个影像上搜索同名点，估算同名点可能存在的范围，建立同样大小的灰度阵列进行搜索，计算和目标区域的相似度。

　　（三）一维相关

　　核线影响上进行一维搜索，理论来说，目标窗和搜索窗均可视作一维窗口，但是两个影像窗口相似性通常都是统计量，为了提高结果可靠性，需要尽量丰富的样本，所以目标窗口像素不能过少，而且目标区域过长会造成灰度信号中心和集合中心之间不重合，相关函数高峰值和最高信号值一致，影像几何变形影响下会出现很大误差。因此目标区和二维相同时搜索工作从一个方向进行即可。

　　三、全数字近景摄影测量技术的应用

　　（一）像控点坐标确定

　　像控点的实地判断准确与否对数字相片上的定向成败有着直接关系，外业像控点联测数据经过内业检查计算后获得像控点坐标。

　　（二）相机校验

　　首先在文本框中输入对应数值之后确定，双击影像缩略图新建，在校验参数设置界面导入并确定，加载需要处理的影像数据，加载结束之后，调整焦距以及像素大小，双击影像进行调整，之后在红绿蓝三个点上确定控制点坐标方位，处理全部影像。

　　（三）空三匹配

　　进入空三匹配，在影像列表中按照影像大图添加种子点，从第一张影像开始，选择两张影像上相同特征点或者色差存在明显差异的变化点作为种子点，添加种子点完毕之后进行自动匹配，软件工具将按照提供的种子点自动进行其他点的匹配，匹配结束之后，摄影区域内将有大量匹配点，每张影像都匹配结束之后保存，退出界面。

　　（四）平差

　　使用光束法初步平差，成功之后在控制点编辑模式下转换坐标为右手坐标系在立体编辑模式下生成定向控制点文件，并在立体编辑模式下观测控制点之间的坐标关系。

　　初步平差结束之后，进行自校验和控制点加权，根据初步平差精度报告，确定绝对定向中的控制点平面位置是否满足精度要求。之后在空三交互界面预测控制点，校验控制点是否满足要求，预测完成之后再次进行整体平差，实现全部控制点的绝对定向，获得空三数据。

　　（五）加密匹配

　　通过加密匹配生成更加密集的三维点，之后生成点云，进一步提高三维点的精度。加密匹配无需再添加种子点，通过全自动匹配就能够完成，之后清理粗差界面，提出粗差，加密生成点云。