「斜」了的正射影像如何校正?

艾三維技術 發佈 2022-09-29T01:09:20.203987+00:00

1.正射影像正射影像是具有正射投影性質的遙感影像。原始遙感影像因成像時受傳感器內部狀態變化(光學系統畸變、掃描系統非線性等)、外部狀態(如姿態變化)及地表狀況(如地球曲率、地形起伏)的影響,均有程度不同的畸變和失真。

1.正射影像

正射影像是具有正射投影性質的遙感影像。原始遙感影像因成像時受傳感器內部狀態變化(光學系統畸變、掃描系統非線性等)、外部狀態(如姿態變化)及地表狀況(如地球曲率、地形起伏)的影響,均有程度不同的畸變和失真。

通過對遙感影像的校正處理,在一定程度上限制了因地形起伏引起的投影誤差和傳感器內外部狀態等誤差產生的像點位移,使正射影像能夠精確客觀的表示地物的形狀和空間位置。


2.正射校正

正射校正一般是通過在像片上選取一些地面控制點,並利用原來已經獲取的該像片範圍內的數字高程模型(DEM)數據,對影像同時進行傾斜改正和投影差改正,將影像重採樣成正射影像。將多個正射影像拼接鑲嵌在一起,並進行色彩平衡處理後,按照一定範圍內裁切出來的影像就是正射影像圖。

正射影像同時具有地形圖特性和影像特性,信息豐富,可作為GIS的數據源,從而豐富地理信息系統的表現形式。


3.校正原理

從攝影測量的角度,衛星遙感影像可以看作是一個中心投影的結果,它必然會受到傳感器觀測角度和地面高程的影響,特別是在影像的邊緣,地面高程引起的視差更是不可忽視。在圖中,從衛星S看到的地面點M,其坐標應為X;但是按照正向模型的計算,求得的坐標則為X'。這裡,由於高程h的影響,正向模型的計算誤將X'當作是M的地面坐標,而距離IX-X』l是由於高程h引起的視差。

正射校正的目的就是要消除這種由地面高程引起的視差,在數字高程模型(DEM)的幫助下,得到M點正確的位置坐標X。

在正向模型計算時,得到地面坐標X'的高程h『』很容易,但得到M點即坐標X的高程h卻很難。為此,在工程實現中採用了疊代算法的方式來求得M點的坐標X。


4.校正方法

正射校正可以選擇的方法很多,主要包括嚴格物理模型和通用經驗模型兩種。嚴格物理模型以共線方程為代表,但是為獲得較高的精度需要已知傳感器的軌道參數和姿態參數等;經驗模型應用靈活,只要有足夠數量的控制點就可以獲得正射影像,但是其精度往往受到地形和控制點的限制。

1.共線方程模型

共線方程是攝影測量里最基本的公式,是研究最多和使用最廣的空間幾何模型。共線方程校正法是建立在對傳感器成像時的位置和姿態進行模擬和解算的基礎上的。由於其嚴格給出了成像瞬間物方空間和像方空間的幾何對應關係,所以其幾何校正精度是認為最高的。

共線方程模型的應用分兩種情況:軌道參數及姿態參數已知和未知。因為共線方程模型的嚴密特性,因此它在各種解析度的遙感影像糾正中都適用。


2.改進型多項式模型

改進型多項式的傳感器模型是一種簡單的通用成像傳感器模型,其原理直觀明了,並且計算較為簡單,特別是對地面相對平坦的情況,具有較好的精度。這種方法的基本思想是迴避成像的幾何過程,而直接對影像的變形本身進行數學模擬、把遙感圖像的總體變形看做是平移、縮放、旋轉、偏扭、彎曲,以及更高次的基本變形綜合作用的結果。


5.影像應用

經過校正的正射影像,可直接用於影像判讀、量測和專題製圖,為資源與環境調查研究服務,也可用於製作各種影像地圖和地圖更新。又或是進行實景建模,用於洪水監測、荒漠化監測、土地資源的監測等。


正射影像實景建模,需要利用ContextCapture實景建模軟體。

ContextCapture 是一款可由簡單的照片和/或點雲自動生成詳細三維實景模型的軟體。


ContextCapture 的高兼容性,能對各種對象各種數據源進行精確無縫重建,從厘米級到公里級,從地面或從空中拍攝。只要輸入照片的解析度和精度足夠,生成的三維模型是可以實現無限精細的細節。


ContextCapture軟體功能如下:

1..集成地理參考數據

ContextCapture 可為包括 GPS 標記和控制點在內的多種類型的定位數據提供本地支持。它還可以通過定位/旋轉導入或完整塊導入來導入任何其他定位數據,能夠精確測量坐標、距離、面積和體積。


2.自動空中三角測量和三維重建

一旦自動識別每張相片的相對位置和方向,就可以通過添加控制點和編輯連接點來對空中三角測量結果進行微調,以最大限度提升幾何和地理空間精度。優化的三維重建算法以無可匹敵的精度生成精準的三維模型以及每個格網面片的影像紋理。ContextCapture 可確保各個三維格網模型頂點放置在最佳位置,因此可以更少的瑕疵表現重現更精細的細節和更銳利的邊緣,從而大幅提高几何精度。


3.生成二維和三維 GIS 模型

藉助 ContextCapture,可以生成各種 GIS 格式的精確地理參考三維模型,包括真正射影像和新的 Cesium 3D Tiles,並將瓦片範圍和空三成果導出為KML和XML。ContextCapture 提供的坐標係數據庫接口可確保與GIS 解決方案的數據互用性。可以從 4,000 多個空間參考系統中進行選擇,並可添加用戶自定義的坐標系。而且,ContextCapture 會根據輸入照片的解析度和空間分布情況,自動調整模型的解析度和精度。

這意味著,ContextCapture可以處理解析度不均勻的場景,而不必為保留一些更高解析度的場景區域而犧牲整體效率。


4.處理實景模型

ContextCapture可以快速輕鬆地處理任何比例的格網模型,以及橫斷面的生成、地形和斷裂線的提取,及正射影像、三維 PDF 和 iModel 的生成。它可以將格網模型與 GIS 和工程數據集成,以在格網模型的視覺環境中實現該信息的直觀搜索、導航、可視化和動畫。


5.處理點雲

可以對點雲進行增強、分割、分類,並與工程模型相結合。然後,利用 ContextCapture的高級三維建模、橫截面切割、斷裂線和地形提取功能,快速高效地對竣工條件進行建模並支持設計流程。因此,ContextCapture可以更好地評估點雲並生成更精確的工程模型。還可以生成用於展示的動畫和渲染。


軟體功能詳情:實景建模ContextCapture產品詳情及五大應用

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