慕羨，劉明珠

（南昌理工學(xué)院計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院,江西南昌,330044）

0 引言

攝影測(cè)量圖像處理的高精度誤差補(bǔ)償法研究，是提高攝影測(cè)量技術(shù)，取得理想的攝影測(cè)量效果的重要內(nèi)容。作為攝影測(cè)量圖像處理的關(guān)鍵方法，高精度誤差補(bǔ)償法及時(shí)改善了攝影測(cè)量圖像處理不足，并針對(duì)性對(duì)圖形處理進(jìn)行升級(jí)，提升測(cè)量精度。當(dāng)然高精度誤差補(bǔ)償法應(yīng)用處理期間，必須認(rèn)識(shí)到誤差處理對(duì)攝影測(cè)量的影響，有效測(cè)量效果方面，及時(shí)將信息獲取中所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行處理，這樣才能提高攝影測(cè)量圖像處理質(zhì)量?；诖?，加大對(duì)攝影測(cè)量圖像處理的高精度誤差補(bǔ)償法研究力度，為攝影測(cè)量圖像處理創(chuàng)新與未來發(fā)展積累更多經(jīng)驗(yàn)。

1 攝影測(cè)量圖像處理發(fā)展現(xiàn)狀分析

對(duì)于攝影測(cè)量來講，在很多方面都有涉及，尤其是現(xiàn)代測(cè)繪，所有測(cè)繪工作的完成，都必須依靠攝影測(cè)量完成，由此可以發(fā)現(xiàn)，攝影測(cè)量對(duì)現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)發(fā)展非常重要，其自身也有非常顯著的應(yīng)用價(jià)值[1]。攝影測(cè)量的操作，圖像處理是基本前提，特別是攝影測(cè)量中的圖像調(diào)整與識(shí)別，這些都需要在圖像處理技術(shù)的應(yīng)用下完成，因此攝影測(cè)量圖像處理方面一直在不斷研究，以圖像處理技術(shù)的應(yīng)用，取得理想的攝影測(cè)量成果，保證整體精度，為攝影測(cè)量的實(shí)際應(yīng)用創(chuàng)造有利條件[2]。針對(duì)攝影測(cè)量圖像處理的發(fā)展情況研究，主要?jiǎng)澐譃閿z影測(cè)量與圖像處理兩方面。

1.1 攝影測(cè)量研究現(xiàn)狀

攝影測(cè)量作為測(cè)量工作開展的基礎(chǔ)，攝影測(cè)量能夠以精準(zhǔn)的測(cè)量技術(shù)，適時(shí)捕捉攝影對(duì)象的基礎(chǔ)信息，如具體形狀、具體位置或者大小等，以此來分析對(duì)象特性。如地質(zhì)勘查測(cè)繪中，以攝影測(cè)量技術(shù)，及時(shí)對(duì)測(cè)量對(duì)象的地形圖以固定比例尺進(jìn)行測(cè)繪，或者根據(jù)地質(zhì)勘查要求，打造準(zhǔn)確清晰的數(shù)字地面模型。亦或是協(xié)助GIS及時(shí)獲取地質(zhì)條件或者其他基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并對(duì)信息展開詳細(xì)分析等[3]。當(dāng)然不同的攝影方式，在實(shí)際應(yīng)用中也分為不同類型，應(yīng)用行業(yè)也存在一些差別，如應(yīng)用于地面測(cè)量中，或者應(yīng)用到航天測(cè)量中，亦或是應(yīng)用到航空測(cè)量等，具體應(yīng)用類型以應(yīng)用對(duì)象為主科學(xué)選擇。攝影測(cè)量的抗干擾能力比較強(qiáng)，基本的地形或者氣候變化等并不會(huì)造成較大干擾，同時(shí)攝影測(cè)量的準(zhǔn)確性非常高，不僅可以反映攝影對(duì)象的真實(shí)信息，同時(shí)還不會(huì)有攝影范圍的局限，所以在實(shí)際應(yīng)用中價(jià)值十分突出。攝影測(cè)量期間，成圖速度非常快，攝影處理效率極高，正因?yàn)檫@樣，讓其在很多行業(yè)中都是關(guān)注的焦點(diǎn)[4]。

1.2 圖像處理研究現(xiàn)狀

攝影測(cè)量?jī)r(jià)值的發(fā)揮，需要圖像處理的支持。從兩者關(guān)系上來講，攝影測(cè)量是圖像處理應(yīng)用的引導(dǎo)與載體，圖像處理是攝影測(cè)量的基礎(chǔ)與關(guān)鍵，兩者在實(shí)際應(yīng)用中相互成就。圖像處理的關(guān)鍵點(diǎn)為兩方面，其一是圖像處理，其二是圖像識(shí)別。圖像處理中，主要集中在分辨率與清晰度方面，以有效的手段，準(zhǔn)確分辨圖像中的內(nèi)容，迅速獲取測(cè)量信息。圖像識(shí)別中，利用特點(diǎn)提取手段，對(duì)圖像中的內(nèi)容進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別與獲取，并且掌握相關(guān)資料，再借助具體算法，對(duì)其中的資料全面精準(zhǔn)識(shí)別[5]。圖像識(shí)別過程中，主要影響因素分別是分辨率與攝影的清晰程度。大部分?jǐn)z影圖像的獲取，都是通過離散化采樣為主，這期間若攝影主體操作存在誤差，必然會(huì)影響到攝影圖像清晰度與準(zhǔn)確性[6]。因此圖像處理之前，會(huì)進(jìn)行預(yù)處理，由此來提高圖像處理的效率與準(zhǔn)確度。

2 攝影測(cè)量圖像處理誤差研究

攝影測(cè)量圖像處理的高精度誤差補(bǔ)償法的研究，必須對(duì)誤差來源精確掌握。尤其是當(dāng)下攝影測(cè)量在更多范圍中應(yīng)用，不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)z影測(cè)量圖像處理的要求有明顯差別，為了迎合各領(lǐng)域的應(yīng)用需求，及時(shí)對(duì)攝影測(cè)量精度進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)行業(yè)應(yīng)用要求分析，發(fā)現(xiàn)工業(yè)制造業(yè)要求的精度相對(duì)來講比較高，圖像處理的要求也會(huì)提高，積極加大對(duì)誤差來源的研究，由此來制定更合理的應(yīng)用與處理方案。

2.1 離散化誤差的研究

離散化誤差的研究，以攝像機(jī)為載體，攝影測(cè)量中采集到的圖像質(zhì)量，離散化誤差會(huì)明顯影響到圖像處理質(zhì)量。因?yàn)椴蓸舆^程以離散化成像為主，這個(gè)過程中雜散光或者電子電路都會(huì)對(duì)成像帶來隨機(jī)誤差，當(dāng)然還會(huì)受到CCD噪聲的影響，如此成像清晰度受到影響，圖像處理中特征提取也會(huì)增加難度，特別是其中中心點(diǎn)的提取與特征分析。攝像機(jī)運(yùn)行成像期間，CCD芯片是聚焦成像的關(guān)鍵，鏡頭是聚焦的切入點(diǎn)，比例電荷的積累以強(qiáng)弱區(qū)域廣為主，比例電荷會(huì)受到時(shí)序控制，在像素聚焦的過程中，逐步外移，隨后在區(qū)域光作用下形成明確的圖像信號(hào)。將像素設(shè)定為間隔點(diǎn)，在圖像能量密度函數(shù)作用下連續(xù)分布，攝像機(jī)及時(shí)進(jìn)行采樣，采樣形式為離散化。整個(gè)采樣與成像的過程，若出現(xiàn)離散化誤差，必然會(huì)影響到采樣成型的效果，這方面需要十分注意。

離散化誤差研究中，特征點(diǎn)的來源選擇LED，其中圖像能量密度函數(shù)與二維高斯函數(shù)分布相近，這種條件下，研究函數(shù)為：

結(jié)合此公式，獲取像素密度函數(shù)采樣值，隨后展開變形處理，由此得到具體的采樣值Ixy。

綜合質(zhì)心法為基礎(chǔ)，在圖像處理期間，搭配高斯曲線擬合法，對(duì)特征點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確提取。借助依據(jù)為Xz，Yz，準(zhǔn)確對(duì)質(zhì)心進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

基于以上公式，以像素點(diǎn)位置去確定采樣值，隨后將連續(xù)積分加以代替，繼而完成圖像處理計(jì)算中的求和任務(wù)。

2.2 誤差特征的研究

誤差特征的研究中，結(jié)合來源分析，深入研究離散化誤差的具體特征。提取期間一定要關(guān)注圖像處理中失真水平情況，由此得到誤差特征高斯曲線分布圖。

其中光強(qiáng)干擾方面的特征研究，結(jié)合上述計(jì)算公式可以發(fā)現(xiàn)，其干擾性比較小，雖然攝影測(cè)量期間會(huì)產(chǎn)生一些噪聲干擾，但是整體上的影響并不明顯。攝影測(cè)量中光強(qiáng)干擾，以信噪比變化為主。彌散半徑方面的干擾特征，以能量密度函數(shù)為基礎(chǔ)，積分變化情況下，標(biāo)準(zhǔn)差也會(huì)出現(xiàn)變化，兩者以相反關(guān)系為主，圖像處理方面需十分關(guān)注這方面變化。處理窗口同樣是誤差特征，根據(jù)質(zhì)心計(jì)算公式可以發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)差（σ）的變化同樣受到處理窗口與積分區(qū)域變化的影響，兩者聯(lián)系以負(fù)相關(guān)為主。

3 攝影測(cè)量圖像處理高精度誤差補(bǔ)償法的應(yīng)用研究

根據(jù)離散化誤差的研究，因?yàn)槠渚哂胁豢梢?guī)避特點(diǎn)，所以在攝影測(cè)量圖像處理中，必須以高精度誤差補(bǔ)償法的方式，加大控制誤差的力度，將其對(duì)攝影測(cè)量與圖像處理精準(zhǔn)性影響降低，并且對(duì)測(cè)量進(jìn)度科學(xué)保障，真正將攝影測(cè)量圖像處理精度提高。

離散化誤差的切入點(diǎn)設(shè)定為灰度信息，是當(dāng)前誤差消除的主要形式，雖然可以緩解誤差對(duì)攝影測(cè)量圖像處理的影響，但是卻無法真正從根本上去提高處理精度。以誤差函數(shù)為載體，以解析法的方式對(duì)誤差科學(xué)補(bǔ)償，這種方法可以有效控制誤差對(duì)圖像處理精準(zhǔn)性的影響，但是需要進(jìn)行高強(qiáng)度計(jì)算，加上多樣化的模型種類，比較容易出現(xiàn)處理混亂。

在這種情況下，就需要從綜合性角度出發(fā)，根據(jù)光強(qiáng)、處理窗口、能量函數(shù)等影響因素，及時(shí)進(jìn)行仿真擬合，方法選擇最小二乘法，參考能量函數(shù)密度標(biāo)準(zhǔn)差，從高精度角度對(duì)攝影測(cè)量圖像處理進(jìn)行誤差補(bǔ)償。仿真擬合的關(guān)鍵點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)差、中心位置以及誤差。具體高精度誤差補(bǔ)償法的應(yīng)用研究如下：

第一，及時(shí)研究中心位置、誤差之間的關(guān)系。提前圈定特征點(diǎn)，滿足特征點(diǎn)與圖像內(nèi)部關(guān)系的假設(shè)條件，隨后劃分仿真擬合研究的具體圖像，按照研究要求將其以100個(gè)等分的方式加以處理，中心移動(dòng)要求必須是0.01pixel根據(jù)攝影測(cè)量圖像處理方針計(jì)算，及時(shí)對(duì)不同算法下所得到的提取點(diǎn)進(jìn)行掌握，尤其是分布方面，綜合計(jì)算數(shù)據(jù)信息，延伸出兩者關(guān)系式：

結(jié)合此公式發(fā)現(xiàn)，兩者的聯(lián)系為正相關(guān)。

第二，科學(xué)剖析標(biāo)準(zhǔn)差(σ)、中心位置之間的關(guān)系。標(biāo)準(zhǔn)差以及中心位置這兩者的關(guān)系，同樣以仿真計(jì)算的方式展開研究，通過高斯擬合的輔助，發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)差分布呈二次曲線，根據(jù)攝影測(cè)量圖像處理實(shí)際情況，及時(shí)延伸出兩者關(guān)系：

根據(jù)關(guān)系分析，及時(shí)對(duì)攝影測(cè)量圖像處理展開補(bǔ)償。以最小二乘法擬合為基礎(chǔ)，取得補(bǔ)償關(guān)系式：k=f1(P2);P2=f2(σ)

將其中某個(gè)提取點(diǎn)假設(shè)成（xi，yi），結(jié)合具體關(guān)系，及時(shí)帶入到中心位置、誤差關(guān)系式中，及繼而取得補(bǔ)償值（X方向），計(jì)算公式為：

由此可以發(fā)現(xiàn)，在最小二乘法擬合的研究下，不僅攝影測(cè)量圖像處理的高精度誤差補(bǔ)償值得到精確，同時(shí)整個(gè)處理過程相對(duì)來講比較簡(jiǎn)單，降低了誤差控制難度。通過研究發(fā)現(xiàn)，最小二乘法擬合處理下的補(bǔ)償誤差，最大值≤0.02835pixel，不僅符合高精度攝影測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)要求，并且還解決了攝影測(cè)量圖像處理補(bǔ)償誤差方面的缺陷。

4 結(jié)論

攝影測(cè)量圖像處理中，高精準(zhǔn)誤差補(bǔ)償法的研究，是優(yōu)化圖像處理效果，提高圖像處理精準(zhǔn)度的關(guān)鍵。攝影測(cè)量應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，圖像處理影響到攝影測(cè)量的應(yīng)用效果，因此一定要正確認(rèn)識(shí)離散化誤差對(duì)攝影測(cè)量圖像處理的影響。利用最小二乘法擬合的方式，通過誤差來源以及特征的分析，實(shí)現(xiàn)攝影測(cè)量圖像處理高精度誤差補(bǔ)償，以此來提高精準(zhǔn)度。