倾斜摄影测量报告

倾斜摄影测量学习 一、 倾斜摄影介绍 1、定义： 倾斜影像为相机主光轴在有一定的倾斜角时拍摄的影像。它是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。航空倾斜影像不仅能够真实地反应地物情况，而且还通过采用先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息、更高级的用户体验，极大地扩展了遥感影像的应用领域，并使遥感影像的行业应用更加深入。同时，倾斜影像技术的引进和应用，使得目前高昂的三维城市建模成本将得以大大降低。 2、倾斜摄影发展历史： （1）早在第一次世界大战期间，就有飞行员用一种叫做 Graflex 的相机拍摄倾斜航空影像，用于战场侦查。 其优点是不需要飞行到测区上方。 （2）1904年，由Schiempflug研制的八镜头相机。 搭载在飞艇上用于航空摄影。 （3）1926 ，由Aschenbrenner研制的九镜头相机。 1931年该相机被用于测量南极。 （4）1920年代末，Bagley三镜头相机。 这类三镜头相机在1930s-1940s被大量生产和应用。 （5）1930年代，Barr & Stroud 七镜头相机。 由E.H. Thompson研制。 （6）1930年代，系统结构： 创新性地采用了一个垂直相机和四个倾斜相机的结构，称之为马耳他十字(Maltese Cross) 结构。 2、优点： （1）多角度拍摄，弥补竖直摄影不足； （2）较大立体角度，测量精确度更高； （3）多视交会，利于提高测量可靠性； （4）减少盲区，有助于自动识别和重建； （5）可以利用倾斜影像进行单像重建。 3、挑战： （1）影像变形大导致自动控三难度加大； （2）影像尺度变化大导致自动空三难度加大； （3）影像数据量巨大增加了数据处理工作量。 4、意义： 由于倾斜影像为用户提供了更丰富的地理信息，更友好的用户体验以及其低廉的成本，该技术目前在欧美等发达国家已经广泛应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收等行业。倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。机载倾斜摄影测量系统是对常规摄影测量系统的改进和发展，它能够获取常规摄影无法得到的地物立面的纹理信息和几何信息，在数字城市构建中具有重要的意义。 二、倾斜摄影测量技术： 1、技术介绍： （1）多视影像自动化匹配； （2）区域网自动空三及光束法平差； （3）DSM自动生成； （4）地快速三维重建； （5）真正射影像制作； （6）建筑物等目标半自动快速三维重建。 2、倾斜影像自动空三技术： （1）输入倾斜影像 （2）倾斜影像连接点自动匹配 （3）匹配粗差检测，构建自由网 （4）输入地面控制数据 （5）区域网平差 3、倾斜影像密集匹配： （1） Semi-Global matching 半全局匹配,为双像密集匹配方法； （2） PMVS2 (Patch-based MultiView Stereo)，基于区域块的多视匹配方法； 4、多视影像自动化匹配及空三技术： （1）金字塔技术； （2）改进放射不变特征匹配； （3）灰度相关和最小二乘法匹配； （4）自适应可变窗口重采样； （5）空三二次加密。 5、半自动三维建模技术： （1）倾斜摄影测量自动空三； （2）导入测区影像及其内外方为元素等信息； （3）密集匹配点云； （4）建立双视、多视立体模型； （5）半自动立体量测建筑物等目标，纹理自动映射； （6）3DMax模型管理、模型编辑、半/手动纹理映射； （7）3DMax模型渲染、浏览和导出。 4、倾斜影像拼接技术： （1）获取各视角的倾斜影像； （2）建立虚拟影像； （3）选取视野范围内的倾斜影像； （4）将选择的倾斜影像像素反投影至虚拟影像； （5）减小高出地面竖直物体的重影效应。 三、倾斜摄影测量应用： 1、倾斜摄影相机介绍 2、倾斜摄影软件应用系统 （1）功能：快速地搜索和查看感兴趣区域的倾斜影像数据。提供量测、注释功能。 （2）特点：1）快速：快速地在线定位、显示及下载所需影像； 2）方便共享：借助便利的网络可方便地与相关人员共享数据信息； 3）代价低：不需要花费大量的成本去存储影像以及提供IT支持； 4）方便获取及使用：只需在网上用账号登陆即可； 5）搜索方便：可以按街道名、地理坐标和GIS图层信息进行搜索； 6）导航方便：使用户方便地在大量的影像数据中导航，也可获取所在位置周围区域的影像。 （3）特点： 1）也采用五相机获取下视和倾斜影像； 2）集成下视、倾斜和街景数据； 3）支持主流的GIS\测图系统； 4）提供量测功能。 3、单张倾斜影像姿态恢复及应用 （1） 场景约束条件：1）铅垂线； 2）直角； 3）平行线等。 （2） 基于铅垂线约束恢复单张倾斜影像姿态： 1）地面铅垂线在影像上对应的直线均相交于像底点，其中像底点为过影像透视中心的铅垂线与影像面的交点； 2）若成像面水平，则像底点与像主点重合。 （3）基于平面直角约束恢复单张倾斜影像姿态： 1） 由于影像具有一定的倾角， 水平地面上垂直的两直线在影像上对应的两直线不再垂直； 2） 若成像面水平，则平顶建筑物的两条垂直边缘在影像上对应的两直线也应垂直； 3） 若已恢复出影像的姿态角， 则将影像上提取的平顶建筑物屋顶上两条相邻边投影至任意水平面，投影获得的两直线均应相互垂直。 （4）无地面控制点、基于场景约束恢复单张倾斜影像姿态： 1）根据场景约束条件，计算Π 的方程（由o’点的坐标和平面法向量表示，其中o’点的坐标为（0，0，-Z）可自定）； 2）定义物方坐标系o’- x’y’z’； 3） 计算倾斜影像在所定义的物方坐标系中的外方位元素。 （5）利用单张倾斜影像三维量测： 1）可依次由共线方程计算出屋顶各角点的坐标； 2）点A与点B的平面坐标相同， 在求出点B的坐标后，即可已知点A的平面坐标，进而由共线方程计算出点A的高程坐标； 3）由此可得出该建筑物比例不固定的模型，若任意测量一条边长，可获得建筑物真实比例模型。 4、倾斜影像的增强现实应用（对3dsmax建模的质检支持）： （1）3dsmax模型投影到航空影像中进行质检； （2）基于航空影像的模型外轮廓精修。 5、地面影像的增强现实应用（在三维平台中进行建模的质检）： （1）大规模模型与地面照片统一管理； （2）地面照片与模型配准检核建模准确性。 6、文物古建筑自动纹理映射（半自动化流程，协助进行高精细的文物纹理贴图）： （1）控制点采集； （2）相机参数解算； （3）相机投影； （4）自动贴图。