VirtuoZo七步教学手册

全数字摄影测量系统(VirtuoZo)七步教学手册全数字摄影测量系统（VirtuoZo）是适普软件有限企业与武汉大学遥感学院共同研制全数字摄影测量系统，属世界同类产品五大名牌之一。全数字摄影测量系统是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。由计算机视觉（其关键是影像匹配与影像识别）代替人眼立体量测与识别，不再需要传统光机仪器。从原始资料、中间结果及最终产品等都是以数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图缺点，可生产出多个数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供各种工程设计所需三维信息、各种信息系统数据库所需空间信息。全数字摄影测量系统（VirtuoZo）不但在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代主要装备，而且也被世界很多国家和地域所采取。我们在对全数字摄影测量系统（VirtuoZo）使用中，探索和总结出一套基本使用作业流程，效果很好。该作业流程包含：数据准备、参数设置、定向、核线采集与匹配、DEM与DOM以及等高线生成、数字化测图、拼接与出图等七个步骤。数字摄影测量数据准备数字摄影测量所需资料相机参数：应该提供相机主点理论坐标X0、Y0，相机焦距f0，框标距或框标点标控制资料：外业控制点结果及相对应控制点位图航片扫描数据：符合VirtuoZo图像格式及成图要求扫描分辨率扫描影像数据。VirtuoZo可接收多个图像格式：如TIFF、BMP、JPG等。通常选TIFF格式。数据准备工作详细过程以下列图所表示：控制点数据控制点数据获取原始资料相机检校文件航片结合表航摄负片图1数据准备数字化原始航片(扫描)外业实测或内业加密数据经过相机检校文件获取信息详细操作以下：（以光盘中hammer数据为例）检验原始数据，我们能够看到数据包含6张影像文件（tiff文件）、控制点文件（ctl文件）、相机检校文件（cmr文件）、各个控制点点位图以及一个数听说明文件，里面给出了数据处理所必须测区信息。我们分析得到，测区有两条航带，每条航带3张影像，示意图以下：

图2航带1图3航带2二、建立测区与模型参数设置要建立测区与模型，VirtuoZo系统要设置很多参数，这些参数需要在参数设置界面上逐一设置。如测区（Block）参数、模型参数、影像参数、相机参数、控制点参数、地面高程模型(DEM)参数、正射影像参数和等高线参数等。其中有些参数在VirtuoZo系统中有其固有数据格式，需要按照VirtuoZo要求格式进行填写，如相机参数、控制点参数等。建立测区与模型、设置参数简易过程如图4所表示设置控制点文件设置控制点文件建立测区设置相机参数文件图4建立测区与模型时参数设置简易过程设置立体模型生成产品参数转入原始影像建立立体模型详细操作以下：数据准备完善后，进入VIrtuoZo主界面，首先要新建一个测区，经过文件－打开测区，我们能够新建一个名为hammer测区，系统默认后缀名为blk，默认保留在系统盘下Virlog文件夹里。这个blk文件其实只是个索引文件，它最终指向是测区设置里面测区主目录文件夹。建立好blk文件之后，系统会自动弹出设置测区对话框，我们按照原始数据提供信息，对应填写该对话框，填写好之后保留退出。如图所表示：图5设置相机检校文件、控制点文件进入设置－相机文件，找到刚才在设置测区对话框中新建相机检校文件，双击进入参数设置界面，相机参数能够直接经过输入按钮，输入原始数据里面已经有cmr文件。编辑界面如图所表示：框标坐标像主点偏向框标坐标像主点偏向相机焦距图6相机检校参数设置界面进入设置－地面控制点，能够逐点输入控制点文件，或者直接经过输入按钮，直接读取一个控制点文件，如图所表示：图7地面控制点设置窗口参数设置完成之后，还需要对影像文件进行转换，将各种影像文件转换成VirtuoZo支持VZ格式影像。进入文件－引入－影像文件，进入输入影像对话框，经过增加按钮，将所要处理原始影像引入对话框，因为飞机是循环飞行进行拍摄，第二条航带影像相机文件需要进行旋转。详细操作：选中第二条航带3张影像，点选项按钮，在弹出对话框中将相机旋转后面选项选择是，确认之后即可看到需要进行相机旋转影像前有一个红色旋转符号。然后我们填写正确像素大小，该像素大小需要在原始数据里面给出，假如没有提供该数据，能够输入－1，系统会自动读取原始影像头文件，然后给出一个像素大小。参数设置完成之后点处理，影像开始进行转换，转换成VZ影像将放在测区主目录下images文件夹里面，每生成一个VZ影像，程序还会为该影像对应一个影像参数文件，后缀名为*.spt。以下列图所表示：图8影像转换对话框影像转换完成之后，开始进行模型设置，现以157和156两张影像为例，介绍模型创建过程：经过文件－打开模型，能够建立一个新模型，命名为157-156，默认后缀名为mdl，建立好157-156模型后，程序自动弹出模型参数设置对话框，按照该模型基本情况设置该对话框，主要设置左、右影像，其它可按程序默认参数设置，之后保留退出。如图所表示：图9设置模型参数对话框一样操作，能够把156-155、164-165、165-166这三个模型都创建好，完成全部模型参数设置。三、航片内定向、相对定向与绝对定向图10定向示意图内定向：建立影像扫描坐标与像点坐标转换关系，求取转换参数；VirtuoZo可自动识别框标点，自动完成扫描坐标系与相片坐标系间变换参数计算，自动完成相片内定向，并提供人机交互处理功效，方便人工调整光标切准框标。相对定向：经过量取模型同名像点，解算两相邻影像相对位置关系；VituoZo利用二维相关，自动识别左、右像片上同名点，通常可匹配数十至数百个同名点，自动进行相对定向。并可利用人机交互功效，人工对误差大定向点进行删除或调整同名点点位，使之符合精度要求。绝对定向：经过量取地面控制点或内业加密点对应像点坐标，解算模型外方位元素，将模型纳入到大地坐标系中；①人工定位控制点进行绝对定向。相对定向完成后（即自动匹配完成后），由人工在左、右像片上确定控制点点位，并用微调按钮进行精准定位，输入对应控制点点名。每个像对最少需要三个控制点，通常为六个。定位完本像对全部控制点后，即可进行绝对定向。②利用加密结果进行绝对定向。VirtuoZo可利用加密结果直接进行绝对定向，将加密结果中控制点像点坐标按摄影对定向像点坐标坐标格式拷贝到相对定向坐标文件（*.pcf）中,执行绝对定向命令，完成绝对定向，恢复空间立体模型。定向过程如图11所表示。立体方式立体方式调整绝对定向点普通双屏方式调整绝对定向点图11数字摄影测量定向过程内定向处理建立框标模板自动匹配框标中心手工干预调整调用主界面程序直接绝对定向引入外方位元素填入外方位元素参数已知外方位元素调用主界面程序直接绝对定向引入外方位元素转换该文件为VirtuoZo识别外方位元素文件存在PATB解算绝对定向参数文件控制点文件自动相对定向人工干预调整相对定向点半自动绝对定向注：以上虚线框内容表示为可选操作，若用户在做完上步操作时已达成要求时，则可跳过不做虚线框中操作，直接进入到下步操作。详细操作：1．内定向作业流程：a)调用内定向程序（处理－定向－内定向），建立框标模板（若模板已建立，则进入左影像内定向）；图12建立框标模版界面不一样型号相机有着不一样框标模板。通常一个测区使用同一相机摄影，所以只需在测区内选择一个模型建立框标模板并进行内定向，其余模型不再需要重新建立框标模板，即可直接进行内定向处理。若一个测区中存在着使用多个相机情况，则需要在当前测区目录中建立多个相机参数文件，在做内定向处理时，系统会自动建立多个框标模板。界面右边小窗口为某个框标放大影像，其框标中心点清楚可见。界面左窗口显示了当前模型左影像，若影像四角每个框标都有红色小框围住，框标近似定位成功。若小红框没有围住框标，则需进行人工干预：移动鼠标将光标移到某框标中心，单击鼠标左键，使小红框围住框标。依次将每个小红框围住对应框标后，框标近似定位成功。选择界面左窗口下接收按钮。b)左影像内定向；该界面显示了框标自动定位后情况。可选择界面中间小方块按钮将其对应框标放大显示于右窗口内，观察小十字丝中心是否对准框标中心，若不满意可进行调整。框标调整有自动或人工两种方式：自动方式：选择自动按钮后，移动鼠标在左窗口中当前框标中心点附近单击鼠标左键，小十字丝将自动精准对准框标中心。人工方式：若自动方式失败，则可选择人工按钮，移动鼠标在左窗口中当前框标中心点附近单击鼠标左键，，再分别选择上、下、左、右按钮，微调小十字丝，使之精准对准框标中心。图13内定向窗口c)右影像内定向；与左影像内定向相同，进行右影像内定向d)退出内定向程序模块；注意：对于已做过内定向处理模型，当在VirtuoZo标准版界面上单击处理模型定向内定向菜单项时，系统会弹出上次内定向处理结果并问询是否重新进行内定向处理，以下列图所表示：图14若对此结果满意，则单击否按钮退出内定向。假如对结果不满意，则单击是按钮重新进行内定向处理。这种情况很常见，比如我们进行模型157-156内定向时候，完成了影像157和156内定向工作，当进行156-155模型内定向时候，156影像将会弹出类似对话框问询是否重新量侧。2．相对定向作业流程：a)调用相对定程序（处理－定向－相对定向）图15相对定向界面b)量测同名点（通常在对非量测相机获取影像进行相对定向时进行此项操作）。对于非量测相机获取影像对，因为左右影像重合区域投影变形较大，在自动相对定向之前通常要量测1对同名点（点位应选在左、右影像重合部分左上角位置附近）。若当前模型影像质量比较差，则需量测3～5对同名点（点位均匀分布），以确保可靠地完成自动相对定向。对于航空影像，通常不需要这一操作，可直接进行自动相对定向。手工量测同名点：首先确认鼠标右键菜单项选择项菜单项下子菜单项全都处于未选中状态，然后分别量测同名点左、右像点坐标。分别在左右两张影像上找到同名点，先点取左影像同名点，在同名点位置点击鼠标左键，此时系统弹出像点量测窗，放大显示该点点位及其周围原始影像。然后精准调整点位，也能够经过右边微调按钮进行调整。一样，右影像操作也这么进行。当在左右影像上找到一对同名点时，程序弹出输入点号对话框，输入点号并确认，完成量侧一对同名点操作。c)进行自动相对定向：如上图所表示，在相对定向界面点鼠标右键，选择自动相对定向，程序将自动寻找同名点，进行相对定向。完成后，影像上显示相对定向点（红十字丝）。d)检验与调整在界面定向结果窗中显示相对定向中误差等。拉动定向结果窗滚动条可看到全部相对定向点上下视差。我们能够依照实际情况进行调整或者删除，对于点位有偏差点，我们能够同右边微调按钮进行响应调整，而对于一些匹配错误点，比如一些点匹配到地物影子上，这些点是需要进行删除。3．绝对定向作业流程：a)在相对定向界面里面量侧控制点，方法与量侧同名点类似，只是在输入点号时候，需要输入与控制点文件相对应点号，在影像上，控制点是显示为黄色大十字丝。当量测三个控制点后（三个控制点不能位于一条线上），可进行控制点预测：即单击鼠标右键弹出菜单，选择预测控制点。随即影像上显示出几个蓝色小圈，以表示待测控制点近视位置。然后继续量测蓝圈所表示待测控制点。b)进入普通方式绝对定向（在相对定向界面点击鼠标右键，选择绝对定向－普通方式），程序进行绝对定向计算，我们能够得到以下列图所表示界面：在定向结果窗中显示绝对定向中误差及每个控制点定向误差。另弹出控制点微调窗，窗中显示当前控制点坐标，且设置了立体下微调按钮。图16绝对定向c)检验与调整依照误差显示可知绝对定向精度怎样，若某控制点误差过大，则可进行微调。其微调方法与步骤以下：在定向结果窗中对某控制点误差行单击鼠标左键，选中该点，弹出该控制点微调窗。立体影像微调（必须在支持立体显示计算机上才能够用此功效）选中另一个需调整点，进行微调。所需调整点均完成后，选择控制点微调窗中确实定按钮，程序返回相对定向界面。至此，绝对定向完成4．同名核线影像采集与匹配非水平核线：非水平核重采样是基于模型相对定向结果，遵照核线原理对左右原始影像沿核线方向保持X不变在Y方向进行核线重采样水平核线：水平核重采样使用了绝对定向结果，将核线置平两种核线区分：非水平核重采样所生成核线影像保持了原始影像一样信息量和属性，所以当原始影像发生倾斜时，核线影像也会发生一样倾斜，而水平核线防止这个倾斜情况。两种不一样核线形式匹配结果是迥然不一样，在实际作业时，一定要确保每个作业步骤使用都是同一个核线影像。（提议一个测区都使用一个采样方式）影像匹配：影像匹配是数字摄影测量系统关键技术，是沿核线一维影像匹配，确定同名点。生成核线影像。完成了模型相对定向后就可生成非水平核线影像，不过要生成水平核线影像必须先完成模型绝对定向。核线影像范围可由人工确定，也可由系统自动生成最大作业区。影像按同名核线影像进行重新排列，形成按核线方向排列核线影像。以后处理，如影像匹配、等高线编辑等，都将在核线影像上进行。影像匹配。按照参数设置确定匹配窗口大小和匹配间隔，沿核线进行影像匹配,确定同名点。计算机进行自动匹配过程中，有些特殊地物或地形匹配可能会出现错误，比如：影像中大片纹理不清楚区域或没有显著特征区域。如：湖泊、沙漠和雪山等区域可能会出现大片匹配不好点，需要对其进行手工编辑；因为影像被遮盖和阴影等原因，使得匹配点不在正确位置上，需要对其进行手工编辑；城市中人工建筑物，山区中树林等影像，它们匹配点不是地面上点，而是地物表面上点，需要对其进行手工编辑；大面积平地、沟渠和比较破碎地貌等区域影像，需要对其进行手工编辑。匹配结果会影响以后生成DEM质量，所以进行匹配结果编辑是很有必要，实习过程如图17所表示。核线影像采集核线影像采集图17核线采集与匹配匹配结果编辑非水平核线影像采集（做完相对定向后即可采取此方式采集）自动匹配水平核线影像采集（此采集方式必需在做完绝对定向后方可完成）匹配前预处理相对定向界面中设定核线影像范围相对定向结束详细操作：A生成核线影像a)定义一个作业区在相对定向界面点击鼠标右键，选择全局显示，界面显示模型整体影像，然后再弹出菜单，选择定义作业区，然后用鼠标在影像上拖出一个作业区域，作业区用绿色线条显示其边框。(注意确保自定义区域内都有影像，即不超出最大作业区)也能够选择自动定义最大作业区，程序将自动定义一个最大作业区。b)生成核线影像单击鼠标右键弹出菜单，选择生成核线影像－非水平核线，程序依次对左、右影像进行核线重采样，生成模型核线影像。c)退出单击鼠标右键弹出菜单，进行保留，选择退出B影像匹配a)匹配预处理（1）点击处理－匹配预处理，进入匹配预处理模块，利用该模块，用户能够打开有待自动匹配模型，并在模型中加测一些特征点、特征线和特征面以辅助系统进行自动匹配，从而取得愈加好匹配结果，大大降低对匹配结果编辑工作量。（2）在匹配预处理窗口中单击文件－打开模型XE"匹配预处理:打开模型"\y"pi3pei4yu4chu3li3:da3kai1mo2xing2"菜单项，在系统弹出打开模型对话框中选择需要进行匹配预处理立体模型文件（*.mdl或*.ste），然后单击打开按钮打开一个模型；经过立体显示按钮，我们能够经过立体眼镜观察立体显示，从而使测标切准地面，进行（3）我们依照地物不一样，选择不一样特征表现方式 从左导右分别为特征点、特征线、特征面。 对于一些特殊地形数据，如：山脊、沟谷、黑影遮盖区、大片居民区或水域等地域影像，仅仅依靠系统自动匹配，可能得到匹配结果很差，会大大增加匹配结果编辑工作量。这就需要在匹配预处理里面利用特征点、线、面，切准地形，绘制对应特征文件，在程序进行自动影像匹配过程中，参加影像匹配并干预匹配结果。（4）保留匹配预处理结果，退出图18匹配预处理界面b）影像匹配影像匹配过程是全自动，点击处理－影像匹配，程序自动完成该操作c)匹配结果编辑（1）单击处理－匹配结果编辑，进入匹配结果编辑界面。（2）对一些轻易出现匹配错误地物，选择对应编辑方式进行编辑，使匹配点切准地面。我们在编辑窗口点鼠标右键，能够看到很多设置，为了方便观察匹配有问题区域，我们能够利用等高线分布去检验，我们选择等高线设置，设置一个适宜等高距和等高线颜色，这么我们就能够依照等高线走向来检验匹配点是否正确。当发觉有匹配错误时候，我们首先要选择这个区域，选择方式有很多，能够用鼠标拖动一个矩形框进行矩形选取，也能够点鼠标右键开始定义作业区（或点空格键），然后依次点击鼠标左键，待选择完成后，点鼠标右键结束定义作业区（或点空格键），选取完成。区域选好之后，该区域匹配点处于选中状态，我们就能够利用左边编辑工具进行对应编辑工作了。（3）通常需要编辑情况有以下几个：因为影像中常有大片纹理不清淅影像，如河流、沙漠、雪山等地方出现大片匹配不好点，则需要进行编辑。因为影像不连续、被遮盖及阴影等原因，使得匹配点没切准地面，则需要进行编辑。城市人工建筑物、山区树林等，使得匹配点不是地面上点，而是物体表面上点，则需要进行编辑。大面积平地、沟渠及比较破碎地貌需要进行编辑。菜单条 菜单条工具条状态栏全局视图窗口功效按钮面板参数面板编辑窗口工具条状态栏全局视图窗口功效按钮面板参数面板编辑窗口图19匹配结果编辑界面五、DEM、DOM与等高线等数字产品生成数字地面高程模型（DEM）：数字地面（高程）模型(DigitalElevationModel)；数字正射影像（DOM）：数字正射影像模型(DigitalOrtho-ImageModel)；VirtuoZo系统依照影像匹配后产生视差数据、定向处理后得到结果参数以及用户为建立DEM所定义参数等，自动建立DEM。VirtuoZo提供两种生成数字地面高程模型方法。（1）直接利用编辑好匹配结果生成地面高程模型，如图20所表示。（2）进入DEMMaker模块，利用特征点、线、面组成三角网，内插生成DEM，如图21所表示。数字地面高程模型（DEM）是制作正射影像基础。当DEM建立后，既可自动内插生成对应等高线影像。也能够进行正射影像（DOM）生成，利用上面生成单模型DEM生成该模型正射影像。DEM采集DEM采集图20DEM、DOM与等高线生成基于自动匹配、匹配结果编辑基础上自动内插生成DEM自动生成叠合影像自动生成等高线矢量、栅格影像进入DEMMaker模块，载入并编辑自动生成DEM，利用特征点、线、面构三角网内插DEM自动生成DOM（数字正射影像）图图21使用DEMMaker模块制作DEM利用自动匹配结果自动生成DEM从数字化测图引入矢量转换为特征或引入匹配预处理特征矢量编辑DEM格网点惯用编辑方法设定区域裁切DEM区域指定DEM高程自动走点逐点编辑DEM格网点区域加入特征自动匹配内插DEM区域加入特征构三角网内插DEM加入特征、三角网内插DEM引入利用自动匹配生成DEM创建DEM数据层输出DEM进入DEMMaker模块，创建矢量特征文件设定DEM生成范围设定引入DEM范围详细操作：生成DEM在系统主菜单中，选择产品-生成DEM-DEM生成项，屏幕显示计算提醒界面，计算完成后，即建立了当前模型DEM。查看DEM单模型透视景观：建立数字地面模型后，在系统主菜单中，选择显示-立体显示-透示显示项，，进入显示界面，屏幕显示当前模型数字地面模型，如图所表示：图22DEM显示生成单模型正射影像在系统主菜单中，选择产品-生成正射影像项，自动制作当前模型正射影像，屏幕显示计算提醒界面，计算完成后，自动生成当前模型正射影像。能够经过显示-正射影像，查看生成正射影像4．生成等高线在系统主菜单中，选择产品-生成等高线项，自动制作当前模型等高线。能够经过显示-等高线影像，查看生成等高线。上面操作生成DEM，正射影像，等高线文件均保留在对应模型模型文件夹product文件夹下。格式以下表所表示：产品对应后缀名DEM*.dem正射影像*.orl等高线*.cnt5．使用DEMMaker生成DEMa)数据准备，调用DEMMaker，运行主界面下产品－生成DEM－DEM制作，调用DEMMaker界面，以下列图所表示：图23DEMMaker界面b)装在立体模型，运行菜单装载－立体模型，选择对应模型装载到DEMMaker里。c)量测地物，编辑特征文件。d)引入第三方DEM（即由非DEMMaker模块生成DEM文件）或利用自动匹配结果所生成DEM。e)自动匹配效果不好时，可加测部分特征地物，进行局部匹配。f)其余区域可用三角网直接内插DEM格网。g)编辑DEM格网点。h)生成该区域DEM。i)退出DEMMaker模块。六、基于立体影像数字化测图（IGS数字测图）交互式数字影像测图系统（InteractiveGraphicsSystem，IGS）是利用计算机代替解析测图仪、用数字影像代替模拟像片、用数字光标代替光学光标，直接在计算机上进行数字化测图作业方法。在立体或正射影像上进行地物数据采集和编辑，生成数字测图文件（*.xyz），在匹配预处理中被叠加到了立体影像上，然后参加影像匹配，设置作业环境，就可进行地物量测和图素编辑等。测图方式如图24所表示。图24数字化测图方式图24数字化测图方式匹配预处理自动匹配匹配结果编辑基于大地坐标数字化测图方式一：采集（非）水平核线影像绝对定向结束将模型坐标转换为大地坐标方式二：非水平核线采集相对定向结束基于模型坐标数字化测图匹配结果编辑匹配预处理自动匹配引入空三加密生成加密成果，完成模型绝对定向图25IGS测图基本流程在VirtuoZoIGS数字化测图系统中，经过在立体模型影像上矢量测图和坐标范围设定等操作，可生成数字线化图（DLG）。在其图廓整饰环境中，载入对应矢量文件、