張?bào)K 陳容 高釗 樂(lè)彥

（陜西測(cè)繪地理信息局測(cè)繪開(kāi)發(fā)服務(wù)中心 陜西西安 710054）

1 引言

我中心擁有的中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院研制的SWDC-4和MicroSoft Vexcel生產(chǎn)的UCXp-WA均屬于國(guó)內(nèi)主流框幅式數(shù)字航攝儀。此兩種航攝儀都運(yùn)用在國(guó)內(nèi)各種分辨率航空影像獲取的項(xiàng)目生產(chǎn)中，均取得不錯(cuò)的效果。由于航空影像數(shù)據(jù)處理在航空攝影項(xiàng)目生產(chǎn)中尤其是航攝應(yīng)急測(cè)繪保障中十分重要，實(shí)際生產(chǎn)中需要獲取的數(shù)據(jù)能夠快速處理，及時(shí)反饋。為了使一線生產(chǎn)作業(yè)人員能夠嫻熟掌握此兩種航攝儀數(shù)據(jù)處理軟件的使用，加快航攝成果質(zhì)檢反饋，我們對(duì)SWDC-4與UCXp-WA兩種框幅式航攝儀數(shù)據(jù)處理流程進(jìn)行了軟、硬件支撐及生產(chǎn)效率各方面的比較。

2 兩種航攝數(shù)據(jù)處理軟件簡(jiǎn)述

SWDC-4 航攝儀數(shù)據(jù)后處理軟件是 SWDC-4 航攝儀配套的隨機(jī)軟件。軟件主要由原始影像數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模塊、影像畸變差改正模塊、影像勻光模塊、虛擬中心影像拼接模塊、影像勻色模塊等 6部分組成。軟件通過(guò)對(duì)原始影像數(shù)據(jù)（*.3FR格式）進(jìn)行一系列流程式處理，從而最終生成可以測(cè)圖的影像（*.TIFF格式）。

用于 UCXp-WA航攝儀影像數(shù)據(jù)處理的是UltraMap商業(yè)軟件。該軟件是MicroSoft Vexcel 公司研制的一款攝影測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，它針對(duì)UC系列數(shù)字航攝儀獲取影像的提供從 0級(jí)影像到最終DOM、DEM、DLG產(chǎn)品制作的完整的高度自動(dòng)化的工作流程。對(duì)于處理 UCXp-WA航攝儀獲取的航攝影像數(shù)據(jù)，只需要使用該UltraMap軟件從原始的0級(jí)影像分布式處理到可以測(cè)圖的3級(jí)影像即可。

3 SWDC-4航攝影像處理流程

由于SWDC-4航攝儀獲取的影像是由四個(gè)哈蘇民用高檔非量測(cè)性子相機(jī)同步曝光后通過(guò)外視場(chǎng)拼接，將四張各自中心投影的影像轉(zhuǎn)換拼接成一張?zhí)摂M單中心投影的四拼影像，影像拼接處理步驟較為繁雜。先是原始影像格式轉(zhuǎn)換，再將子相機(jī)影像進(jìn)行畸變差改正，勻光處理，經(jīng)過(guò)四個(gè)子鏡頭影像虛擬拼接后再對(duì)拼接后的影像進(jìn)行勻色處理，消除拼接產(chǎn)生的“暗十字”現(xiàn)象，形成最終可測(cè)圖的影像。

圖1:SWDC-4航攝影像處理流程

①?gòu)脑加跋?F格式轉(zhuǎn)換為通用TIFF格式

應(yīng)用哈蘇相機(jī)自帶的 FlexColor軟件轉(zhuǎn)換從存貯卡下載的原始數(shù)據(jù)（.3fr格式）成為通用格式TIFF文件，即先轉(zhuǎn)換為3f格式，再轉(zhuǎn)換為TIFF格式。

②畸變差改正

對(duì)每一個(gè)子相機(jī)獲取的影像選擇子相機(jī)檢校結(jié)果文件，應(yīng)用畸變差改正軟件，進(jìn)行畸變差改正，從而得到無(wú)畸變差的子鏡頭正常影像。

③影像勻光處理

由于影像內(nèi)通常存在漸暈、色差等多種形式影像灰階不均等影像缺陷現(xiàn)象，應(yīng)用 DUX勻光模塊能處理這些由于光照不均勻等影像缺陷。如果當(dāng)航攝作業(yè)時(shí)獲取的影像光照均勻時(shí)，可不進(jìn)行此項(xiàng)處理。

④虛擬中心投影影像拼接

應(yīng)用虛擬中心投影影像拼接軟件，把成對(duì)的上下兩個(gè)或四象限安置的四個(gè)同時(shí)曝光的影像拼接成單個(gè)的虛擬中心投影影像，以適應(yīng)普通數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件的作業(yè)要求。

⑤影像勻色軟件處理

為了盡可能保持整個(gè)測(cè)區(qū)影像色彩的協(xié)調(diào)一致，虛擬中心投影影像拼接完成后，還需對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)的影像進(jìn)行勻色處理并輸出可測(cè)圖的影像。

4 UCXp-WA航攝影像處理流程

UCXp-WA航攝儀傳感器單元由四個(gè)全色鏡頭、3個(gè)RGB鏡頭和1個(gè)近紅外鏡頭組成，攝影時(shí)采用同時(shí)延遲曝光技術(shù)，即每個(gè)鏡頭都在相同的位置曝光，再將得到的 8幅影像進(jìn)行無(wú)縫拼接處理，得到最終的測(cè)圖影像。獲取的影像處理采用UltraMap軟件，UltraMap軟件采用Microsoft最新的FrameWork及Dragonfly技術(shù)，管理數(shù)據(jù)的下載，分布式 0級(jí)-2級(jí)、2級(jí)-3級(jí)影像數(shù)據(jù)的處理。FrameWork是一個(gè)可靠的分布式處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)的負(fù)載平衡和資源管理。Dragonfly是另一個(gè)核心組件，它基于Microsoft的Seadragon技術(shù)，改變屏幕顯示的方式，從而無(wú)論數(shù)據(jù)量大小或帶寬多少都可以平滑地瀏覽可視化信息。

①處理過(guò)程中原始影像依次進(jìn)入 Framework服務(wù)設(shè)置模塊以便對(duì)原始數(shù)據(jù)文件和檢校文件進(jìn)行共享、注冊(cè)以及檢校文件的激活。

②RawDataCeter 0級(jí)-2級(jí)影像數(shù)據(jù)處理模塊。將0級(jí)原始影像數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整性、可靠性和正確性的檢查并生成原始未經(jīng)過(guò)任何調(diào)色的2級(jí)影像。

③Radiometry 2級(jí)-3級(jí)輻射調(diào)整數(shù)據(jù)處理模塊。選取幾張具有地貌、地物代表性的影像根據(jù)其直方圖和色彩平衡，進(jìn)行精細(xì)化色彩調(diào)整和勻光處理，達(dá)到滿意效果后，將此影像調(diào)整的參數(shù)應(yīng)用到本架次獲取到的其他影像，最終輸出整批次航攝成果色調(diào)基本一致的測(cè)圖影像。

圖2:UCXp-WA航攝影像處理流程

5 兩種軟件處理比較

經(jīng)過(guò)我中心技術(shù)人員結(jié)合多個(gè)項(xiàng)目生產(chǎn)對(duì)兩種航攝儀獲取的影像數(shù)據(jù)處理，在實(shí)際使用過(guò)程中，SWDC-4國(guó)產(chǎn)軟件對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求較低，處理流程模塊環(huán)節(jié)多且模式化，每一模塊結(jié)束后都需要人工操作，以便進(jìn)入下一個(gè)工作環(huán)節(jié)。UltraMap軟件對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求高，是高度自動(dòng)化分布式的處理工作流程，具體比較如表1。

表1:SWDC-4與UCXp-WA航攝影像數(shù)據(jù)處理比較

序號(hào) 比較內(nèi)容 SWDC-4處理軟件 UltraMap處理軟件命名方式5 影像勻光、勻色 影像可先在勻光模塊下，逐片局部調(diào)節(jié)。然后在進(jìn)入勻色軟件下整體批量調(diào)節(jié)。只能在UtraMap Radiometry模塊下對(duì)像片逐片整體調(diào)節(jié)，然后作用于其余相關(guān)影像。6 軟件狗 單機(jī)狗，整個(gè)流程中只有勻光勻色時(shí)需要用到（其它步驟不用狗）網(wǎng)絡(luò)狗，一臺(tái)主機(jī)，帶若干子計(jì)算機(jī)。所有步驟均在主機(jī)上完成，子機(jī)只參與分布式運(yùn)算7 影像數(shù)據(jù)量 一張影像（RGB8bit）數(shù)據(jù)量400MB 一張影像（RGB8bit）數(shù)據(jù)量570MB 8 影像色彩 影像總體感覺(jué)不夠清晰，色彩飽和度、層次感一般價(jià)格昂貴，要求安裝運(yùn)行環(huán)境較嚴(yán)格，穩(wěn)定性一般10 作業(yè)人員投入影像清晰，色彩鮮艷，層次感好，飽和足9 性價(jià)比 國(guó)產(chǎn)軟件價(jià)格較低，與國(guó)內(nèi)現(xiàn)有軟件系統(tǒng)兼容性好因大量前期工作不需要“加密狗”，可多人多臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)處理 必須單人操作，多臺(tái)計(jì)算機(jī)分布式處理人工參與部分只能單人操作，整體效率較低。運(yùn)算部分取決于計(jì)算機(jī)總的核數(shù)以及局域網(wǎng)絡(luò)的性能12 單片生產(chǎn)輸出時(shí)間11 處理效率 可多人同時(shí)操作，整體效率較高。相同的計(jì)算機(jī)數(shù)量:平均3～5分鐘生產(chǎn)輸出1片13 機(jī)載附屬數(shù)據(jù)處理 采用國(guó)產(chǎn)Trip軟件處理 國(guó)外POSpac軟件處理相同的計(jì)算機(jī)數(shù)量:平均8～10分鐘生產(chǎn)輸出1片14 處理過(guò)程 處理過(guò)程各功能固定模塊化 分布式處理，過(guò)程高度自動(dòng)化

6 結(jié)束語(yǔ)

在SWDC-4和UCXp WA兩款框幅式航攝儀航攝影像數(shù)據(jù)后處理軟件中，各有特色，SWDC-4影像數(shù)據(jù)后處理軟件無(wú)論是界面設(shè)計(jì)，還是從處理模式和工作流程等都具有濃厚的國(guó)產(chǎn)特色，在實(shí)際使用過(guò)程中SWDC-4國(guó)產(chǎn)軟件對(duì)硬件要求較低，處理流程模塊環(huán)節(jié)多且模式化，每一模塊結(jié)束后人工都要干預(yù)。由于每一步工作都需要人工干預(yù)，所以處理中出現(xiàn)問(wèn)題均能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決。實(shí)際生產(chǎn)效率是有多少臺(tái)計(jì)算機(jī)，都可以用多少臺(tái)計(jì)算機(jī)同步處理，以便加快處理速度。

而UltraMap軟件則是體現(xiàn)大量數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理、影像可視化操作等多個(gè)國(guó)際先進(jìn)的核心技術(shù)，在處理中采用可靠的分布式處理技術(shù)，使處理工作流程高度自動(dòng)化。但是由于完全依賴高性能的計(jì)算機(jī)和局域網(wǎng)，處理過(guò)程中出現(xiàn)丟片等異常現(xiàn)象，也只能是在處理結(jié)束后檢查中發(fā)現(xiàn)，對(duì)人工交互式處理弱化。

這兩款航攝數(shù)據(jù)處理軟件各有優(yōu)勢(shì)，目前，在基于高性能計(jì)算機(jī)的硬件條件下，生產(chǎn)作業(yè)人員能夠進(jìn)行影像數(shù)據(jù)快速處理，并及時(shí)反饋航攝成果質(zhì)檢結(jié)論。

[1]李天子，王留召.大面陣數(shù)字航攝儀SWDC系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用[J]遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2013(6):797-801.

[2]陳潔，楊大昌，杜磊.大幅面廣角數(shù)字航攝系統(tǒng)UCXp-WA及其應(yīng)用[J]地質(zhì)裝備，2014(6):28-32.