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无人机影像无控制点DOM制作实例

简要 利用IPS4.0 软件处理小画幅相机数据,在低精度POS数据下,快速、准确生成匹配点、采用光束法区域网平差法进行空三平差、快速生成DTM、单片正射纠正和自动镶嵌线生成、自动匀色、自动镶嵌、分幅成图等工艺说明。 项目说明 当前采用...

作者:天目创新来源:天目创新|2014年01月29日
简要

        利用IPS4.0 软件处理小画幅相机数据,在低精度POS数据下,快速、准确生成匹配点、采用光束法区域网平差法进行空三平差、快速生成DTM、单片正射纠正和自动镶嵌线生成、自动匀色、自动镶嵌、分幅成图等工艺说明。

项目说明

        当前采用无人机获取航空影像数据方式应用项目越来越多,航拍的影像片子数量也越来越多,高效、准确、灵活的处理无人机数据软件也随之诞生。但都需要面对和解决无人机数据在处理过程中的独特问题:

1、相机画幅小,拍摄航片数量多、数据量大

2、飞行姿态不稳定、POS数据精度不高、航摄基高比变化明显。

3、采用非量测相机,相片数据镜头畸变严重。

4、弱纹理(水域、森林)区域大,相片匹配点难生成。

5、用户对DOM成图要求时间紧迫,需要最短时间成图。

本项目以云南测区为实例,结合IPS 4.0软件,快速生成0.25米DOM进行详细说明。

数据资料由珠江水利委员会中水珠江勘测设计院有限公司提供。

航拍数据

相机:Cannon 5D MarkII 2100万像素,CCD 36mm*24mm

像素大小:6.41u 采用24mm广角镜头 光圈5.6

航飞:共2架次;14条航线;航高800米; 航拍基线约140m;航距约600m;

10月7日拍摄 270张和10月9日拍摄776张

相片:原始数据总共15.6G , 1046张 11.6M- 18.2M/张;

POS数据:两次架次pos数据有遗漏、有重复、且记录顺序有误,属于低精度资料。

测区情况

        测区大约70Km2; 测区有河流自南向北贯穿整个测区,山地、丘陵占大约90%区域。测区内最高点海拔1650m , 最低点海拔1350m; 测区南北方向约12Km;东西方向8Km;

        去掉飞机掉头、拐弯、两架次重复飞行的数据,总共551张片子覆盖测区。有效面积60Km2; 

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自动匹配点

1. 像主点构网

确定相片空间位置和预计匹配关系

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2. 运行MetchMe 程序,自动匹配连接点
 

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                                                                             匹配点分布在区域网内
 

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                      黑线表示相片之间的连接关系,线越黑越粗,表示连接强度越大

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                                                                         上图为匹配点在相片中的分布

匹配点统计:

551张相片,总共匹配12159个匹配点;12069个合格匹配点;

匹配点花费时间:28分15秒

自由网空三平差
完全利用POS数据中三个线元素X、Y、Z坐标值,采用光纤束法区域网平差;像素RMS:1.73
像素RMS最小0.001
像素RMS最大11.920
该结果还可以优化,直到RMS小于0.67
空三平差花费时间:5分钟

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DTM数据生成
定义生成2.5m格网DTM数据。
DTM数据格式:Tiff 格式。GSD格网2.5m
DTM生成花费时间:1分25秒。

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 单片正射纠正
 利用生成的DTM进行正射纠正单片数据,单片DOM分辨率0.25m
 551张DOM数据正射纠正花费时间:7分12秒
 

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                                                                                     正射纠正前原始数据

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                                                                                正射纠正后单片DOM数据

        整图正射镶嵌
        将所有单片正射成果,先进行匀色、色彩平衡、正射区域裁切、自动镶嵌线生成、羽化、并按照图幅大小裁切成图。
        镶嵌线自动生成,并且可编辑,以shp文件方式保存
                                             

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                                                                                           局部镶嵌线

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                            镶嵌线将躲避房屋、并进行镶嵌线周边自动像素羽化,色彩均匀、无明显色彩突变

整图正射镶嵌花费时间统计:1小时12分

三维场景显示

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时间统计

流程 镜头畸变校正 自动匹配点 空三平差 DTM生成 单片正射 正射镶嵌
时间 23分钟 28分15秒 5分钟 1分25秒 7分12秒 1小时12分
       
        总体可满足137分钟,完成0.25米DOM输出;如果镜头畸变提前单独做处理,可在114分钟完成DOM输出。对于应急测绘条件下,0.4米输出,可在1小时内完成成果输出。

有关精度
        由于本项目仅仅依靠POS数据中经纬度坐标和高程数据,所有数据都为WGS84坐标系统下。UTM投影, 6度带划分,48度带;没有任何参考地面点参与运算。仅以和Google earth叠加做简单对比分析。
对比结果:和google earth 里卫星图套合准确,整体偏差不超过1米,局部偏差2-5米

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                                                                                      和google earth 叠加套合
有关硬件
        硬件采用Dell 移动工作站M6700,具体配置:Core(TM)i7-3840QM CPU @2.8GHz ; 8核 64位 Win7专业版,内存32G(实际仅用3-4G),显卡英伟达 Quadro K4000M ;硬盘1T 5400转速。
        原始相片分辨率0.21m,单片正射处理重采样为0.25m,全部正射镶嵌也是0.25m输出;DEM为2.5m。(文:阿永、王锋涛)

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