一種無縫立體模型的量測方法技術

一種基于數字正射影像和立體輔助影像的無縫立體模型的高精度量測方法，包括以下步驟：　　　　一、在基于數字正射影像和立體輔助影像的可量測無縫立體模型上量測同名點坐標，同名點坐標是一個在數字正射影像上的像點和立體輔助影像上的像點構成的點對；　　　　二、對于正射影像上的像點坐標可直接變換成地面平面坐標，然后通過制作數字正射影像時的數字地面模型內插，獲得該點的三維坐標；對于立體輔助影像上的像點坐標，經過坐標變換變換成地面平面坐標；然后根據生成無縫立體模型的引入視差的投影函數和數字地面模型來反算其引入視差前的正射影像的平面坐標，最后根據生成數字正射影像時的數字地面模型內插，獲得該點的三維坐標；　　　　三、根據同名像點中正射影像上的像點的地面平面坐標，通過制作可量測無縫立體模型時每個像對立體模型的有效鑲嵌多邊形，確定該同名像點屬于哪個原始立體像片對，根據同名點對的地面三維坐標及制作可量測無縫立體模型時使用航空像片的內、外方位元素，將同名點的地面坐標反算到原始像片對的像片坐標；　　　　四、根據第三步獲得的同名點在原始像片對的像片坐標，使用制作可量測無縫立體模型時使用航空像片的內、外方位元素，通過空間前方交會解算同名點的精確地面坐標。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于測繪科學與
，涉及，該方法可以免除在數字正射影像的制作過程中由于數字地面模型的粗差而對立體量測精度的影響，在數字正射影像的分辨率與原始航空像片的分辨率一致的情況下，其量測精度可以達到原始立體像對模型的立體量測精度。
技術介紹
可量測無縫立體模型是攝影測量領域關于空間立體模型的一個新的表現形式。它是基于數字正射影像和引入視差的立體輔助影像構建的。它將一個連續攝區范圍內的多個像對立體模型無縫地拼接成一個連續無縫的可量測無縫立體模型，該模型是一個經過幾何糾正的、沒有上下視差、具有地理參考、方便構建和使用的立體模型，它能夠再現攝影時地形表面的所有地形、地物細節，可以使測繪工作者、地質學家、森林學家、規劃學家、工程師和其它行業使用航空像片的人，在不需要攝影測量復雜知識背景的前提下，方便使用立體模型，采集和量測他們想要的信息，在模型上進行規劃和設計，同時，非專業人員也可以通過立體模型坐在家里瀏覽逼真的三維地形景觀模型，可以大大增加航空攝影成果的利用價值和使用范圍。在已經公開的專利技術專利可量測無縫空間立體模型的生成方法(專利申請號02147752.3)中，介紹了一種立體量測方法，它是采用同名像點在正射影像上的地面坐標作為其平面坐標，然后通過引入的視差函數，將量測的同名點視差反算出同名像點高程進行立體量測的，該方法雖然有一定抗數字地面模型粗差干擾的能力，但是，其計算過程不夠嚴密，其量測的精度達不到在原始立體像對上進行量測的精度。
技術實現思路
本專利技術所要解決的問題是提供，該方法量測精度不受生成無縫立體模型的數字地面模型的粗差的影響；在構成可量測無縫立體模型的數字正射影像和立體輔助影像的分辨率與原始航空像片的分辨率一致的情況下，其量測精度可以達到原始立體像對模型的立體量測精度。本專利技術提供的技術方案是，包括以下步驟1.在基于數字正射影像和立體輔助影像的可量測無縫立體模型上量測同名點坐標，同名點坐標是一個在數字正射影像上的像點和立體輔助影像上的像點構成的點對；2.對于正射影像上的像點坐標可直接變換成地面平面坐標，然后通過制作數字正射影像時的數字地面模型內插，獲得該點的三維坐標；對于立體輔助影像上的像點坐標，經過坐標變換變換成地面平面坐標。然后根據生成無縫立體模型的引入視差的投影函數和數字地面模型來反算其引入視差前的正射影像的平面坐標，最后根據生成數字正射影像時的數字地面模型內插，獲得該點的三維坐標；3.根據同名像點中正射影像上的像點的地面平面坐標，通過制作可量測無縫立體模型時每個像對立體模型的有效鑲嵌多邊形，確定該同名像點屬于哪個原始立體像片對，根據同名點對的地面三維坐標及制作可量測無縫立體模型時使用航空像片的內、外方位元素，將同名點的地面坐標反算到原始像片對的像片坐標；4.根據第三步獲得的同名點在原始像片對的像片坐標，使用制作可量測無縫立體模型時使用航空像片的內、外方位元素，通過空間前方交會解算同名點的精確地面坐標。由于整個的制作和量測解算過程都是嚴密的數值計算，同時可量測無縫立體模型的制作和量測是一個互逆的計算過程，因此，只要在可量測無縫立體模型的制作和量測過程都使用同一個數字地面模型和同一套像片的方位元素，并且每張像片的方位元素具有足夠的精度，在數字正射影像的分辨率與原始航片的分辨率近似相同情況下，即使在數字地面模型含有粗差的情況下，粗差在制作和量測過程中可以相互抵消，因此，可以獲得與在原始像片構成的立體模型上量測的相同精度。這一點在理論和實驗中都得到了證實。由于像片的內外方位元素一般經過空三加密而獲得，具有足夠高的精度(至少可以滿足測圖和應用的精度要求，否則是沒有使用價值的)，而數字地面模型的生產過程比較復雜，很容易產生粗差，而最終在無縫立體模型上的量測結果不受數字地面模型粗差的影響，這是非常有意義的，同時，立體模型的范圍是在整個區域內無縫的，不需復雜的定向過程即可使用，它對提高攝影測量的工作效率和在其它行業的廣泛推廣具有重要的價值，這也是本專利技術的重大意義。附圖說明圖1是可量測無縫立體模型的高精度量測流程圖；圖2為立體模型的排列示意圖。具體實施例方式參見圖1、圖2，本專利技術提供的步驟如下1.基于數字正射影像和立體輔助影像的無縫立體模型的生成方法如下a)按照數字微分糾正的方法，將航空攝影區域范圍內的每一張原始的航空數字影像，利用數字地面模型和像片的方位元素制作數字正射影像，其制作的原理和流程參見數字攝影測量學(張祖勛、張劍清武漢大學出版社1997)；b)按照航空像片的在航向方向的鄰接關系，對攝影區域內的航空像片構建像對立體模型，由構成像對立體模型的左、右原始航空像片生成的正射影像分別作為該像對的左、右正射影像，像對立體模型的左、右正射影像構成該像對的立體正射影像，其排列的結果如附圖2所示；c)取每個像對立體模型的左右正射影像的重疊范圍，作為該像對立體模型的立體范圍1，也即是每個立體模型的立體正射影像的立體范圍1，立體模型立體范圍的邊界線作為該立體模型的邊線6；d)將航空攝影區域內，在航向和旁向上相鄰的像對立體模型立體范圍的重疊區域2和3作為立體正射影像的拼接區域；e)拼接區域2和3包含相鄰像對立體模型的公共范圍，在這個范圍內任意選取相鄰像對立體模型的分界線5作為相鄰像對立體模型的立體正射影像的接縫線，相鄰像對立體模型的分界線5的選取，要對照正射影像，使分界線5避開明顯的地物碎步。由分界線5(當該模型的周圍都有鄰接模型)或分界線5和邊線6(鄰接的部分用分界線5，沒有鄰接的部分用邊線6)圍成的區域構成每個像對立體模型的有效鑲嵌多邊形4；f)將每個像對立體模型的有效鑲嵌多邊形4范圍內對應的左正射影像和右正射影像分別進行鑲嵌，生成無縫鑲嵌的左正射影像和右正射影像；這時鑲嵌的左右正射影像已經構成了一個無縫的立體模型，由于正射影像已經改正了地形起伏，因此地形表面是平的，但是，地物碎部是立體的。g)對左鑲嵌的正射影像，根據數字地面模型引入人工視差，生成立體輔助影像，由立體輔助影像和右鑲嵌的正射影像構成所需的可量測無縫空間立體模型；或者對右鑲嵌的正射影像，根據數字地面模型引入人工視差，生成立體輔助影像，由立體輔助影像和左鑲嵌的正射影像構成所需的可量測無縫空間立體模型。生成數字立體輔助影像時引入視差可以采用如下的視差函數平行投影的公式為Pi＝tanα·Zi(1)對數投影的公式為Pi=B·ln(HH-Zi)----(2)]]>非線性投影的公式為Pi=BZiH-Zi----(3)]]>上面的公式中Pi為每個點的視差；Zi為每個點的高程值，由數字地面模型獲得；α為平行投影角度；B為攝影基線；H為攝影航高；具體的投影計算可參見解析攝影測量學(李德仁、鄭肇葆測繪出版社1992)。這樣數字正射影像與立體輔助影像構成了可量測無縫立體模型。2.通過人工立體量測或自動相關的方式，在立體模型上獲取同名點的像點坐標，同名點坐標(I，J)和(Is，Js)分別對應其在正射影像和立體輔助影像上的影像坐標(影像坐標以圖像的左下角為坐標原點)。3.由于構成立體模型的數字正射影像和立體輔助影像都是有地理參考的，假定數字正射影像的左下角地面坐標為(X0，Y0)，立體輔助影像的左下角點坐標為(Xs，Ys)，本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王密，李德仁，龔健雅，
申請(專利權)人：武漢大學，
類型：發明
國別省市：