朱琳竇小楠唐廣濤石晶

（1.河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南鄭州 450000；2.河南省地圖院，河南鄭州 45000）

基于DPGrid PGrid的高分辨率航空影像快速糾正與更新

朱琳1竇小楠1唐廣濤2石晶1

（1.河南省基礎(chǔ)地理信息中心，河南鄭州 450000；2.河南省地圖院，河南鄭州 45000）

DPGrid（數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量網(wǎng)格系統(tǒng)）是將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)、高性能計(jì)算技術(shù)與數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量處理技術(shù)相結(jié)合而研制的新一代攝影測(cè)量處理平臺(tái)，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于當(dāng)前的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站。DPGrid高性能遙感影像自動(dòng)處理模塊包括自動(dòng)空三DPGrid.AT、光束法平差DPGrid.BA和正射影像全自動(dòng)并行處理系統(tǒng)DPGrid.OP。本文以高分辨率航空影像為基礎(chǔ)，采用DPGrid軟件，基于已有的正射影像數(shù)據(jù)及數(shù)字高程模型，實(shí)現(xiàn)影像的快速糾正與更新。

DPGrid；正射影像更新；空三加密

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，空間信息數(shù)據(jù)也在不斷變化和更新，因此對(duì)于基礎(chǔ)測(cè)繪的效率要求也越來(lái)越高。數(shù)字正射影像（DOM）作為基礎(chǔ)測(cè)繪產(chǎn)品之一，其快速更新制作更有利于其他測(cè)繪產(chǎn)品如DLG的快速判繪和采集。

目前，高分辨率、多時(shí)相的數(shù)字影像獲取技術(shù)已日趨成熟，如何利用現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的高分辨率影像進(jìn)行數(shù)字正射影像快速更新，是目前攝影測(cè)量與遙感研究的方向之一［1-2］。

本研究以高分辨率航空影像為實(shí)例，采用DPGrid影像更新模塊對(duì)航空影像進(jìn)行快速糾正和更新。

1實(shí)例數(shù)據(jù)介紹

1.1 DMC高分辨率航空影像

DMC高分辨率航空影像是由框幅式DMC數(shù)字航射儀獲取的基于面陣CCD技術(shù)的大像幅航空影像。分辨率為0.5m，航高為5 000m，航射儀焦距為120mm，像元大小為12μm。

1.2 1 :10000 DOM

將已進(jìn)行正射糾正1:10 000DOM作為此次實(shí)例數(shù)據(jù)的參考影像，其原始影像是由SPOT衛(wèi)星高分辨率多波段掃描儀獲取的衛(wèi)星遙感影像。融合后影像分辨率為2.5m。

圖1 基于DPGrid的數(shù)字航空正射影像快速更新生產(chǎn)流程

1.3 1 :10000 DEM

采用格網(wǎng)為5m的1:10 000DEM實(shí)現(xiàn)本次正射影像的微分糾正。

2 數(shù)字正射影像更新生產(chǎn)流程

本次基于DPGrid的數(shù)字正射影像快速更新是基于已有的SPOT5正射影像和1:10 000DEM進(jìn)行DMC高分辨率航空影像的空三加密的過(guò)程。生產(chǎn)流程見(jiàn)圖1。

2.1 勻光勻色處理

由于航空影像拍攝時(shí)期氣候影響和地物的差異造成光線強(qiáng)度變化，以及傳感器內(nèi)部感光器敏感度不均、光學(xué)系統(tǒng)漸暈、光照不一致等引起的局部色彩變化的現(xiàn)象，造成原始航片出現(xiàn)蒙霧、色彩不均勻和飽和度差等問(wèn)題。為了提高后期影像匹配的準(zhǔn)確度以及糾正后的正射影像在色彩及色調(diào)上基本一致，分幅影像達(dá)到無(wú)縫拼接的目的，因此在DPGrid-OrthoMaker模塊中對(duì)原始單張航空影像進(jìn)行勻光勻色處理。

2.2 預(yù)處理

由于傳感器性能誤差以及不同航帶間的飛行方向不同，影像在進(jìn)行正射糾正之間，首先進(jìn)行幾何校正，主要有航帶設(shè)置，主點(diǎn)畸變改正和影像旋轉(zhuǎn)。

經(jīng)幾何校正之后，在工程中查看航帶，并量測(cè)相鄰航帶間種子點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)航帶間的粗匹配。

2.3 金字塔影像初次匹配

將預(yù)處理后的影像轉(zhuǎn)換生成1:3金字塔影像，這樣提高初次匹配的速度。在1:3金字塔影像基礎(chǔ)上進(jìn)行自動(dòng)并行匹配，實(shí)現(xiàn)航帶間和航帶內(nèi)的同時(shí)匹配，DPGrid系統(tǒng)采用集群式計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的并行調(diào)度軟件進(jìn)行并行處理，即分別在計(jì)算節(jié)點(diǎn)加上影像匹配等軟件程序，在匹配算法和影像處理的并行處理過(guò)程中，充分考慮并行處理的軟硬件設(shè)備結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了并行計(jì)算環(huán)境下匹配任務(wù)的分配、調(diào)度及控制管理。在并行匹配之后實(shí)現(xiàn)1:3自動(dòng)挑點(diǎn)，在選擇保留點(diǎn)數(shù)時(shí)根據(jù)地勢(shì)的不同選擇不同點(diǎn)數(shù)，原則為地勢(shì)越復(fù)雜，保留點(diǎn)數(shù)越多。

2.4 空三加密

2.4.1 金字塔影像自動(dòng)匹配控制點(diǎn)

在DPGrid.OrthoUpdate System主界面點(diǎn)擊自動(dòng)匹配控制點(diǎn)，通過(guò)設(shè)置匹配所需的DEM和DOM影像，并通過(guò)自動(dòng)空三DPGrid.AT光速法平差模塊進(jìn)行少量人工干預(yù)交互編輯，自動(dòng)匹配控制點(diǎn)，解算外方位元素初值。

2.4.2 物方匹配解算外方位元素

將1:3金字塔影像平差解算所得外方位元素初值引入，進(jìn)行物方匹配，最終通過(guò)1:1金字塔影像匹配及平差解算外方位元素。

物方匹配采用3級(jí)金字塔進(jìn)行匹配，第一次先做1：9匹配，如圖2所示，在匹配過(guò)程中可以從上圖中紅色標(biāo)識(shí)框判斷是否匹配出像控點(diǎn)。通過(guò)DPGrid.BA平差模塊進(jìn)行平差解算，查看平差報(bào)告，由于此次平差在1：9基礎(chǔ)上，因此控制點(diǎn)平差報(bào)告顯示的誤差較大，應(yīng)將誤差值除以9。精度滿足后回到物方匹配運(yùn)行界面，接收平差結(jié)果并自動(dòng)進(jìn)行1:3金字塔影像匹配，直至1級(jí)匹配完成，通過(guò)重復(fù)匹配和平差，最終解算出精度最高的外方位元素值［3-4］。

2.4.3 人工交互輸出空三加密成果

進(jìn)入DPGird.AT人工交互界面，通過(guò)設(shè)置平差參數(shù)，對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行光束法平差，平差后刪除交互式界面列出的像點(diǎn)誤差和控制點(diǎn)誤差較大的點(diǎn)，再進(jìn)行平差解算，直至測(cè)區(qū)空三精度滿足要求后，可輸出空三加密成果，進(jìn)行后期產(chǎn)品制作。

圖2 1:9級(jí)影像物方匹配結(jié)果

圖3 生成正射影像

2.4.4 生成和編輯正射影像

采用DPGrid-OrthoMaker模塊生成正射影像，主要包括單片糾正、快速鑲嵌，如圖3所示。單片糾正是利用DEM規(guī)則格網(wǎng)，對(duì)原始航片進(jìn)行單片糾正；根據(jù)航片間的重疊度，將單片糾正的影像沿影像的重疊范圍中心線拼接，進(jìn)行快速鑲嵌［5］。

通過(guò)DPGrid-OrthoEdit模塊可以對(duì)生成的正射影像導(dǎo)入、顯示、編輯以及分幅或選擇范圍輸出。編輯正射影像可通過(guò)人工修改鑲嵌線的方式，使正射影像成果在色調(diào)、地物等方面達(dá)到無(wú)縫連接，保證影像的完整和美觀；導(dǎo)出正射影像成果，可以選擇按照標(biāo)準(zhǔn)分幅導(dǎo)出，也可對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行框選導(dǎo)出，方便快捷。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)高分辨率航空影像采用DPGrid系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快速糾正與更新，DPGrid系統(tǒng)采用集群式并行處理模式，和傳統(tǒng)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)相比，大大提高了工作效率。

DPGrid系統(tǒng)的三大模塊自動(dòng)空三DPGrid.AT、光束法平差DPGrid.BA和正射影像全自動(dòng)并行處理系統(tǒng)DPGrid.OP模塊，將自動(dòng)化與人工交互分開(kāi)，實(shí)現(xiàn)了高精度全自動(dòng)空中三角測(cè)量，減少人工干預(yù)，提高高分辨率影像的利用率和作業(yè)效率。

［1］張劍清，潘勵(lì)，王樹(shù)根.攝影測(cè)量學(xué)［M］.武漢大學(xué)出版社，2003.

［2］景俊紅.DPGRID系統(tǒng)進(jìn)行航空影像快速糾正生產(chǎn)的研究［J］.北京測(cè)繪，2014（5）：114-120.

［3］周偉，汪雅婕.利用DPGrid系統(tǒng)進(jìn)行航空攝影測(cè)量生產(chǎn)研究［J］.江西測(cè)繪，2010，85（4）：5-7.

［4］孔愛(ài)紅.淺談應(yīng)用DPGrid軟件制作正射影像圖［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2012，35（5）：125-127.

［5］姜麗麗，李桃，殷福忠.基于DPGRID高精度影像的影像快速糾正試驗(yàn)研究［J］.測(cè)繪與空間地理信息，2011，34（4）：78-80.

FastCorrection and Updating of High-resolution Aerial Image Based on DPGrid

Zhu Lin1Dou Xiaonan1Tang Guangtao2Shi Jing1
（1.Geomatics Centre of Henan Province，Zhengzhou Henan 450000；2.Mapping Institute of Henan Province，Zhengzhou Henan 450000）

-DPGrid(Digital Thotogrammetry Grid)is a new-generation photogrammetric processing platform researched and developed by combining computer network technology,parallel processing technology, high-performance computing technology and digital photogrammetric processing technology,whose performance is far higher than that of the current digital photogrammetric workstation.The automatic processing module of DPGrid high-performance remote sensing image includes automatic aerial triangulation DPGrid.AT,bundle adjustment DPGrid.BA and orthophoto automatic parallel processing system EC DPGrid.OP.In this paper,the high-resolution aerial image is fast corrected and updated based on the existing orthophoto image data and digital elevationmodel by using the DPGrid software.

DPGrid Orthophoto image updating aerial triangulation

P231

：A

：1003-5168（2015）03-0023-3

2015-2-17

朱琳（1984.10-），女，本科，工程師，研究方向：機(jī)車電氣。