数字摄影测量软件VirtuoZo在实际工作中的应用

1、数字摄影测量软件VirtuoZo在实际工作中的应用应用技术IChinaSCienceandTechnologyReview数字摄影测量软件VirtuoZo在实际工作中的应用徐小芹(湖北省第二测绘院湖北武汉430071)摘要由于现代航天技术和屯子计算机技术的飞速发展,数字摄影测量的自动化,数字化,智能化等强大功能为我们摄影测量工作带来了深远的意义,本文则简要介绍数字摄影测量的基本概念,数字摄影测量软件VirtuoZo的特点,目前主要的应用范围,VirtuoZo的工作流程,以及VirtuoZo在实际工作中的主要应用.关键词航天技术电子计算机数字摄影测量VirtuoZo中图分类号:U662.9文献标

2、识码:A文章编号:1009914X(2010)090264021引言信息时代的到来,随着电子测绘仪器和计算机技术及其应用的发展以及数字图像处理,模式识别,人工智能,专家系统以及计算机视觉等学科的不断发展,突破了传统的测绘技术和方法,数字摄影测量应运而生.数字摄影测量系统就是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业,以计算机视觉代替人眼的立体观测,因而它所使用的仪器最终将只是通用计算机及其相应外部设备,特别是当代,工作站的发展为数字摄影测量的发展提供了广阔的前景,数字摄影测量生产出各种数字化新产品和目视化新产品:数字化产品包括数字地图,数字高程模型,数字正射影像,测量数据库,地理信息系统和土地信

3、息系统等:目视化新产品包括地形图,专题图,剖面图,透视图,正射影像图,电子地图,动画地图.其产品是数字形式,突破了传统产品的模拟输出,由于它的到来,更是推动信息时代的数字理念.数字摄影测量之所以受得人们的广泛关注重视,是因为它的功能优越于解析测图仪,更远远超过模拟测图仪.模拟时代的摄影测量作业大部分依敕于各种的摄影测量仪器,如坐标量测仪,立体测图仪,纠正仪,正射影像仪等.解析测图仪进了一步,在一台解析测图仪上便可完成多种不同的类型的任务,而数字摄影测量又进了一步,集多种功能于一体,且应用范围也将大大扩展.数字摄影测量工作站除了能胜任解析测图仪可完成的一切任务外,还具有许多新的功能.如影像位移的

4、去除,任意方式的纠正,反差的扩展,多幅影像的比较分析,图像识别,影像数字相关以及数据库的管理等,通过显示器还可观察数字图像以及框标控制点,连接点,DEi以及其它所需要特征:在空中三角测量中通过加附加参数,由自检校确定的系统误差的改正数可直接赋给图像,从而最终改善结果的精度:可对图像自动进行所需要的特征提取,并在此基础上进行双像,多像异带几何约束的匹配以及顾及邻元条件的多块匹配,进而生成数字正射影像,数字高程模型,或直接为机器人视觉系统服务等等,而且惟有数字摄影测量其有实时数据获取和处理能力,正是这种能力将使它进入崭新的应用领域.数字摄影测量的发展就导致了实时摄影测量的问世,实时摄影测量用于医学

5、诊断,工业过程的自动控制和机器人的视觉方面,在陆地车载中机载,星载系统中是利用GPS定位技术和CCD摄像技术可实时地直接为GIS获取所需要的数据和信息,对军用和民用都有很大的意义为了工作的方便,相应的软件也相继诞生,本论文就是重点介绍全数字摄影测量软件VirtuoZo(适普软件有限公司出品)在实际工作中的应用.本论文将结合实例具体介绍VirtuoZo的特点,目前主要的应用范围,工作原理及方法了解他的的广泛应用,强大功能,让我们的工作更科学,更方便,更快捷.这样生产出来的数字产品直观,真实,可视性强,应用灵活,便于专业,非专业人员的使用,数据的数字化更是方便了与其他4D产品叠加分析与决策,也方便

6、了用户的科学管理,产品在功能上完全满足了测区规划,设计,建设的需要.2VirtuoZo系统简介2.1VirtuoZo的主要特点全数字摄影测量系统VirtuoZo具有以下特点:A.全软件化设计VirtuoZo是一个全软件化设计,功能齐全和高度智能化的全数字摄影测量系统.B.高度自动化影像的内定向,相对定向,影像匹配,建立DEM,由DEM提取等高线和制作正射影像等操作,基本上不需要人工干预,可以批处理地自动进行.C.高效率相对定向只需卜2分钟,匹配同名点的速度达到每秒500点以上.D.灵活性系统提供了”自动化”和”交互处理”两种作业方式.用户可以根据具体情况灵活选择.E.通用性系统不仅能基于航空影

7、像生产从l:50000到i:500各种比例尺的4D产品(DEM,DOM,DLG,DRG),还能处理近景影像,中等分辨率的卫星影像(如:SPOT,TM等卫星影像),IKONOS卫星影像,QuiekBird卫星影像和可量测数码相机影像.F.采集三维基础地理信息的理想平台基于MicroStation软件开发的数字测图接口模块vlink,实现了VirtuoZo和MicroStation之间的实时数据通讯.它在MicroStation基本功能的基础上针对测图生产的实际观测信号滤波变换后波形采样点(C)图2(a)叠加噪声的信号波形(b)信号P阶FRFT(C)变换后的波形信号进行一p阶的分数阶Fourier

8、变换,反变换回时间域.变换后的波形如图2(C)所示.从图中可以看出,本文所提出的方法能够取得较好的噪声抑制效果.结语FRFT是一种新的时频分析工具,在信号处理领域,尤其是在非平稳信号的处理中越来越受到重视.利用FRFT等同于对信号在时频平面进行旋转这一264l科技博览重要特性,对LFM信号起到很好的滤波降噪作用.分数阶域的滤波为传统的时域,频域滤波提供了新的思路.参考文献1陶然,齐林,王越.分数阶Fourier变换的原理与应用.北京:清华大学出版社,2004.2NAMIASV.ThefractionalFouriertransformanditsappticationinquantummech

9、anicsJ.InstMathIts,1980,25:241265.3LufsB.Almeida.ThefractonalfouriertransformandtimefrequencyrepresentationsJ.IEEETransactionsonSignalProcessing,1994,42(ii):30843091.4赵兴浩,邓兵,陶然.分数阶傅里叶变换数值计算中的量纲归一化.北京理工大学学报.2005,4,25(4):360364.5王宏禹.信号处理相关理论综合与统一法.北京:国防工业出版社,2005.情况增加了新功能,形成了一个采编一体化的数字测图系统.2.2在软件中的具体操

10、作2.2.1新建测区2.2.2定向内定向的目的就是确定扫描坐标系同像片坐标系的关系,通过相对定向和绝对定向则可确定内,外方位元素.在完成了自动空中三角测量后,需生成模型,这样,在进行后面工作时所需要的模型及模型文件夹均可自动生成.本测区在SGI一023:作站上己做好空三加密,现在就将加密成果导入恢复模型,生成的测区参数,模型参数在转入VirtuoZoNT中时,需修改其参数的路径,然后才能正确地进入相应的定向界面.测区参数可通过软件中的恢复测区功能进行修改,模型文件夹中的.dat,$.cpd,.otp,.dtp四个参数要进行路径修改.最后对导入结果在相对定向,绝对定向中进行检查.2.2.3生成核

11、线影像,预处理,影像匹配定向完成后,确定核线影像生成范围,在VirtuoZo主界面中点击处理一>核线重采样一>水平核线,生成核线影像后,在VirtuoZo主界面中单击处理一影像匹配,程序即自动进行影像匹配.在此工作中应注意以下几点:(1)匹配窗口大小的选择:匹配窗口是用于影像匹配的单元,其大小的确定与许多因素有关,如像素的大小,航摄比例尺,地形的类型等.一般情况下可考虑匹配窗口在原始影像上的大小为0.25mm0.5mm.(2)匹配格网间隔的选择:匹配格网间隔是指匹配窗口中的行列之间的象素间隔,一般小于或等于匹配窗口的大小,且应小于DEM的间隔.视差曲线编辑:影响匹配

12、完成后,需在立体下进行人机交互的视差曲线编辑,即对匹配结果进行编辑.编辑完成后即可设置DEM参数如图5-33所示然后生成.2.2.4生成数字地面高程模型(DEM)数字地面高程模型是制作正射影像的基础,中心投影的影像根据其数字地面高程模型就可纠正成正射影像.VirtuoZo提供两种生成数字地面高程模型的方法:(1)直接利用编辑好的匹配结果生成数字地面高程模型.此种方法适用于中,小比例尺的正射影像制作或大比例尺非城市自然地貌地区的正射影像制作,也可用于编辑好视差曲线的城市地区的正射影像制作.(2)影像匹配后不做编辑,而是在FC(FlatCity)界面下按一定密度分布选择同名点,或是在立体下切准地形

13、表面测定一定密度的地面点,构成三角网内插DEM.此种方法适用于平坦的城市地区.此种方法可避免视差曲线缠绕建筑物的问题,减少一定的工作量.本测区选用方法1,在VirtuoZo主界面中点击产品一生成DEMDEM(M).生成DEM的方法很多.但要达到较好的精度.我们一般在实际工作中这样做:对匹配结果编辑结果进行粗略编辑一然后生成DEM一最后在DEMMaker中进行精编.对影像匹配结果编辑窗口中,如果有导入相邻模型的编辑结果的功能就更好,这样做就可以避免重叠区的重复编辑,大大节约工作时间,也方便接边.2.2.5生成单模型正射影像DEM生成后,既可进行单模型正射影像的生成.在VirtuoZo主界面中点击

14、产品一生成正射影像,或在工具一批处理中添加要生成的模型一起生成正射影像,生成好的正射影像为.orl自动保存在相应模型文件夹下的prodoct文件夹下.2.2.6正射影像图的拼接单个像对的正射影像生成后,我们一般习惯使用ImageXuite软件(适普软件有限公司出品)的匀光模块对单张像片的数字正射影像进行自动匀光处理.使待拼接的影像达到目视效果一致.如果在空三导入前已做了匀光处理,则该步骤可以省略不做.可进行正射影像图的拼接或者说镶嵌,裁切.以我们平常的工作经验,匀光是必不可少的,因为做好了这一步,对于成果的修改量会减少一半,最后的影像效果也会更好.在做匀光前,对每个单模型的正射影像进行筛查,对

15、个别色调差大的影像进行单独处理,可在photoshop中进行.处理好后,再在匀光的正射影像中挑选一张质量好,接近整体效果的的影像为主影像,以它为参照进行匀光.这样做的好处就是,匀光效果可一次成功,大大提高工作效率.做好匀光后就可在主界面中点击镶嵌一手工镶嵌在此工作中值得注意在就是:在选取拼接线的时候,拼接线走向的设计应反复观察重叠区的地物特点,在农田较多的地方可沿地块边界选取拼接点,在城区应在街道上选取拼接点,避开高大建筑物,从而得到最优的拼接方案.而在密集的城区,拼接线必须穿越建筑物时,应考虑到地物的主次,尽量选择平房或低矮建筑,而在穿越楼区时应尽量保持楼房倒向的规则性,不破坏整体视觉效果为

16、最佳.同时拼接线的选择尽量绕开色调差别较大的区域,这样镶嵌出来的影像才能保持平滑过渡,色调一致.2.2.7正射影像图的裁切D0M范围计算公式为:按GB/T13989的分幅规则确定1:10000地形图四个图廓点坐标,图廓点应用技术I外接坐标格网矩形外扩1O0米,即为图幅裁切范围.本测区数字正射影像图的图幅裁切坐标,左上角坐标;(max,Ymin和右下角坐标Xmin,Vmax计算公式如下(公式中以米为单位):X止=XminINTmin(xl,x2,x3,x4)卜100Y起=Ymin-INTmin(yl,y2,y3,y4)100X起=XmaxINTmax(xl,x2,x3,x4)+1+100Y止=Y

17、maxINTmax(yl,y2,y3,y4)+1+100式中:x1,x2,x3,x4,y1,y2,y3,y4为四个图廓点坐标,Xmax,Ymin为DOM起始点坐标,Xmin,Ymax为DOM终止点坐标.不满幅的图幅裁切区域内以白色填充.H.正射影像图的修复在生成正射影像时,对于高大的建筑物,高悬于河流之上的大桥和高差较大的地物,很可能会出现严重的变形.对于使用左右片(或多片)同时生成的正射影像,有时还会在影像接边处出现重影等情况.如下图情况,几处房屋变形.这些变形将对实际生产造成不利的影响,要对其进行校正.具体方法很多,可根据实际情况选择合适的方法在VirtuoZo软件主界面中单击镶嵌一一&a

18、mp;gt;正射影像修补利用原始影像进行挖补.但此功能我们在实际工作中一般较少选用,因为其修补较慢,且效果不佳,通常会出这里修补好,那里又被损坏.在精度允许的情况下,我们一般选择图像处理工具例如PHOTOSHOP进行更方便,更快捷的方法进行处理.除了进行变形处理,还需要对原始影像的损伤如:划痕等,都可以利用PItOTOSHOP等图像处理软件进行修补,美化以上就是我用全数字摄影测量软VirtuoZo所做的正射影像图的全部过程.在此过程中我们看到了全数字数字摄影测量系统的多功能一体化,为我们提供了各方面的需求,也认识到了制作数字高程模型,数字正射射影像的自动化,看到了整个制作过程的方便与简捷以及产品的数字化效果.这样的数字影像产品直观,真实,可视性强数据的数字化更是方便了与其他4D产品叠加分析与决策,也方便了用户的科学管理.3结柬语数字摄影测量在实际工作中的应用使我们摆脱了传统摄影测量的困扰与制约,让我们工作开展地更加顺利,也大大提高我们的工作效率,减少了工作强度,也是社会文明的一大标志.生产的数字化产品更是满足了时代的要求,市场的需求.应当指出,目前数字摄影测量仍处于发展的时期,其自动化功能仅限于几何处理,即可以进行自动内定向,相对定向,自动建立数字高程模型,制作正射影像.其它的工作采用半自动或人工的方式进行,特别是地物的测绘,目前全部都是人工交互方式.虽然已有关于道路