CN103544315A

CN103544315A - 一种摄影测量立体影像库的构建方法

Info

Publication number: CN103544315A
Application number: CN201310542385.XA
Authority: CN
Inventors: 赵西安; 杜宝熙; 史少维
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2014-01-29

Abstract

本发明公开了一种摄影测量立体影像库的构建方法，该方法包括：建立包含影像数据及影像数据关联关系表的影像数据库；将所述影像数据库中的影像数据重采样生成不同分辨率的多层影像数据，形成金字塔影像结构数据；按照所述金字塔影像结构数据中的影像数据的大小，采用预定大小的矩形网格进行分块；利用空间划分树R树索引，根据分块后的最小外接矩形网格建立索引机制，完成立体影像库的构建，其中，所述最小外接矩形的起始像素坐标按照沿影像指定的行列方向确定。通过采用本发明公开的方法，减少了数据处理的工作量，降低了投入成本。

Description

一种摄影测量立体影像库的构建方法

技术领域

本发明涉及测绘技术领域，尤其涉及一种摄影测量立体影像库的构建方法。

背景技术

基于卫星和中低空飞行器等平台的摄影测量技术，通过获取立体影像、进行影像处理、影像匹配和影像量测等确定地面点三维坐标，进而生产各类空间数字产品。

遥感影像库技术主要用于管理海量影像数据，提供用户对影像产品如DOM、DEM等进行查询、显示等功能。

在航天航空遥感影像库技术方面，ErraServer影像库借助网络化的数据库管理软件SQL Server和Windows NT Server建立数据库；结合高速互联网传输技术，将影像数据和地理数据融合免费提供使用。Erdas公司开发Image Catalog影像库软件是基于文件管理模式，实现矢量数据与影像数据一体化存储，查询浏览、显示等。Google公司开发的Google Earth集卫星影像、航空影像、GIS数据于一体，方便用户对影像数据浏览和位置搜索。ArcGIS的ArcSDE、ArcIMS可以实现影像管理与发布服务，其中，ArcSDE是支持海量数据的引擎，实现数据库管理系统平台上数据管理，同时ArcSDE具有客户端应用程序开发接口；ArcIMS实现数据存储与分发功能。Geo Image DB是用于管理全国及省级影像数据的数据库平台，实现跨区域，多投影带、不同空间坐标系统的数据组织与统一调度；对于同一分辨率定义为一个子工程，实现多个尺度的影像查询浏览。SuperMap是大型系统平台，SuperMap SDX能够实现海量数据的存储，基于大型关系数据库的管理模式，采用影像数据小波压缩技术，进行数据的管理。但是，上述影像库中的影像数据是已经加工处理后的数据，不能按用户需要在线提供三维空间数据。

另一方面，可量测实景影像（DMI）技术是一种近景摄影测量立体影像文件构成的基础地理信息产品，通过可量测影像提供的开发包对立体影像进行测量、信息提取，是我国基础地理信息数据库为适应按需测量采集更新空间信息的一种新的产品。可量测实景影像主要由立体影像对、外方位元素描述文件和开发包组成，可通过移动道路测量系统采集得到，并可以通过开发包与4D产品无缝集成；与平面投影的4D产品不同的是，可量测实景影像是一种地面近景可量测影像，主要按照人的视角提供详细的城市立面信息，包括城市部件信息、建筑物外立面信息、道路及附属设施信息、城市详细的环境信息、地形信息等。但是，可量测实景影像不涉及卫星和航空飞行器等平台获取地表或城市范围序列影像处理、计算与量测等。

发明内容

本发明的目的是提供一种摄影测量立体影像库的构建方法，减少了数据处理的工作量，按用户需求提供三维空间信息。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种摄影测量立体影像库的构建方法，该方法包括：

建立包含影像数据及影像数据关联关系表的影像数据库；

将所述影像数据库中的影像数据重采样生成不同分辨率的多层影像数据，形成金字塔影像结构数据；

按照所述金字塔影像结构数据中的影像数据的大小，采用预定大小的矩形网格进行分块；

利用空间划分树R树索引根据分块后的最小矩形网格建立索引机制，完成立体影像库的构建。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，直接使用原始的航空航天影像作为立体影像库中的影像数据，减少了数据加工所耗费的大量时间与人力资源；并且，用户还可以对原始的航空航天影像进行测试，实时获取所需的三维空间信息；另一方面，还可基于原始的航空航天影像进行城市范围影像的三维量测等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例一提供的一种摄影测量立体影像库的构建方法的流程图；

图2为本发明实施例二提供的又一种摄影测量立体影像库的构建方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种摄影测量立体影像库的构建方法的流程图。如图1所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤11、建立包含影像数据及影像数据关联关系表的影像数据库。

立体影像库的构建主要包括：影像数据库的构建与影像数据库索引的构建。

其中，影像数据库包括：影像数据及影像数据关联关系表；所述影像数据通常为原始数据，即不需要进行繁琐、耗时的加工过程，可减少时间与工作量，节约成本。影像数据关联关系表主要用于表示影像数据间的关系，例如，通过关联关系表表述影像数据A所属的测区、城市等。

步骤12、将所述影像数据库中的影像数据重采样生成不同分辨率的多层影像数据，形成金字塔影像结构数据。

所述金字塔影像结构中的图像被分层表示，在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由高到低、数据量由大到小（或者分辨率由低到高、数据量由小到大）的金字塔结构。

步骤13、按照所述金字塔影像结构数据中的影像数据的大小，采用预定大小的矩形网格进行分块。

由步骤12中的描述可知，金字塔影像结构包括多层，每一层影像数据的大小均不相同；本发明实施例根据影像数据的大小采用预定大小的矩形网格进行分块，当影像数据大小较大时（例如，超过阈值），使用较大的矩形网格进行分块（例如，256×256像素大小）；否则，使用较小的矩形网格进行分块（例如，128×128像素大小）。

步骤14、利用空间划分树R树索引根据分块后的最小外接矩形网格建立索引机制，完成立体影像库的构建。

本发明实施例采用R树索引来建立影像数据库的索引机制。采用R树索引根据分块后的最小外接矩形网格建立索引机制，完成立体影像库的构建，其中，所述最小外接矩形的起始像素坐标按照沿影像指定的行列方向确定。

本发明实施例通过使用原始的航空航天影像作为立体影像库中的影像数据，减少了数据加工所耗费的大量时间与人力资源；并且，用户还可以对原始的航空航天影像进行测试，实时获取所需的三维空间信息；另一方面，还可基于原始的航空航天影像进行城市范围影像的三维量测等。

实施例二

为了便于理解本发明，下面结合附图2做进一步说明。如图2所示，该方法主要包括如下步骤：

步骤21、建立影像数据库。

所述影像数据库可以基于Oracle数据库系统构建，其主要包括：影像数据及影像数据关联关系表。

为了便于管理数据，可以将所述影像数据存储在影像数据管理模块GeoRaster提供的SDO_RASTER（光栅格数据对象）中的二进制大对象BLOB中。影像数据通常为原始数据，即不需要进行繁琐、耗时的加工过程，可减少时间与工作量，节约成本。

所述影像数据关联关系表包括：影像元数据表、影像内外方位参数表、影像关联关系表、航带影像关系表、以及区域影像关系表。示例性的，上述关联关系表中的内容可参见下列表1-表5：

表1-影像元数据表（META_TABLE）

表2-影像内外方位参数表（EXORIENT_TABLE）

表3-影像关联关系表（PHOTO_TABLE）

表4-航带影像关系表(STRAP_TABLE)

表5-区域影像关系表（AREA_TABLE）

步骤22、建立访问接口。

本发明实施例中的影像数据库基于Oracle数据库系统构建，因此，访问接口也可利用Oracle数据库的应用程序底层接口OCI和应用程序动态运行库（OCI库），建立SQL（结构化查询语言）语言连接用户端与影像数据库。

所述用户端包括：摄影测量立体影像库功能模块。该功能模块可以采用VC2010（可视化计算机程序开发语言）进行开发。示例性的，该功能模块可以包括立体影像管理模块与立体影像调度模块。其中，立体影像管理模块可以分为：影像处理、更新与删除模块等。立体影像调度模块可以分为：影像查询、显示与三维测量模块等。

步骤23、建立金字塔影像结构。

将所述影像数据库中的影像数据重采样生成不同分辨率的多层影像数据，形成金字塔影像结构数据。作为举例而非限定，可以采用双线性插值法进行影像灰度重采样，其算法为：

g (i, j) = \frac{1}{μ^{2}} [(μ - i) (u - j) \cdot g_{1} + (μ - j) \cdot i \cdot g_{2} + i \cdot j \cdot g_{3} + (μ - i) \cdot j \cdot g_{4}]

其中，g(i,j)为当前像素重采样后的灰度值，i,j为当前像素的横纵坐标值；μ为每一像素格的大小；g₁、g₂、g₃与g₄为相邻像素的灰度值，“.”为乘法运算符号。

上述金字塔影像结构中数据的分辨率由高到低排列，数据量由大到小排列。

步骤24、影像数据分块处理。

本发明实施例采用预定大小的矩形网格进行分块，主要分为128×128与256×256像素大小的矩形网格。

通过设定阈值来选择对应大小的矩形网格对影像数据进行分块；例如，当影像数据大小超过阈值时，使用256×256像素大小的矩形网格分块；否则，使用128×128像素大小的矩形网格分块。

需要强调的时，上述128×128与256×256像素大小的矩形网格仅为举例并非作为限制，用户可根据实际需要动态的调整矩形网格的大小。

步骤25、建立影像数据库索引。

步骤26、对所述立体影像库中的影像数据进行查询、显示与测量。

其中，对所述立体影像库中的影像数据进行查询包括：属性查询及空间查询。属性查询为，根据用户指定的影像数据查询与该影像数据相关联的影像数据关联关系表；空间查询为，根据用户选择的窗口范围计算影像数据的范围；

显示所述立体影像库中的影像数据包括：根据待显示的影像在金字塔影像结构中的级别，以及屏幕四角点坐标计算对应影像块的编码，并显示对应的影像块；

对所述立体影像库中的影像数据进行测量包括：对立体影像库中的影像数据进行实时的三维测量。

本发明实施例通过使用原始的航空航天影像作为立体影像库中的影像数据，减少了数据加工所耗费的大量时间与人力资源；并且，用户还可以通过访问原始的航空航天立体影像，实时获取所需的三维空间信息；另一方面，还可基于原始的航空航天立体影像进行城市范围影像的三维量测等。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，上述实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质（可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等）中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种摄影测量立体影像库的构建方法，其特征在于，该方法包括：

建立包含影像数据及影像数据关联关系表的影像数据库；

利用空间划分树R树索引，根据分块后的最小外接矩形网格建立索引机制，完成立体影像库的构建，其中，所述最小外接矩形的起始像素坐标按照沿影像指定的行列方向确定。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影像数据关联关系表包括：影像元数据表、影像内外方位参数表、影像关联关系表、航带影像关系表、以及区域影像关系表。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述影像数据存储在影像数据管理模块GeoRaster提供的SDO_RASTER中的二进制大对象BLOB中。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述影像数据库中的影像数据重采样包括：

采用双线性插值法进行影像灰度重采样，其算法为：

g (i, j) = \frac{1}{μ^{2}} [(μ - i) (u - j) \cdot g_{1} + (μ - j) \cdot i \cdot g_{2} + i \cdot j \cdot g_{3} + (μ - i) \cdot j \cdot g_{4};

其中，g(i,j)为当前像素重采样后的灰度值，i,j为当前像素的横纵坐标值；μ为每一像素格的大小；g₁、g₂、g₃与g₄为相邻像素的灰度值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金字塔影像结构中数据的分辨率由高到低排列，数据量由大到小排列。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用预定大小的矩形网格进行分块包括：

按照128×128或256×256像素大小的矩形网格进行动态分块；

当影像数据的大小超过阈值时，使用256×256像素大小的矩形网格分块；否则，使用128×128像素大小的矩形网格分块。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立所述影像数据库之后包括：建立访问接口；具体的：利用应用程序底层接口OCI和应用程序动态运行库OCI库，建立结构化查询语言SQL语言连接用户端与影像数据库。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述用户端包括：摄影测量立体影像库功能模块，且该功能模块采用可视化计算机程序开发语言VC2010开发完成。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述摄影测量立体影像库功能模块包括：立体影像管理模块与立体影像调度模块；

其中，所述立体影像管理模块包括：影像处理、更新与删除模块；

所述立体影像调度模块包括：影像查询、显示与三维测量模块。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法，其特征在于，所述完成立体影像库的构建之后包括：对所述立体影像库中的影像数据进行查询、显示与测量；

具体的：对所述立体影像库中的影像数据进行查询包括：属性查询及空间查询；其中，属性查询为，根据用户指定的影像数据查询与该影像数据相关联的影像数据关联关系表；空间查询为，根据用户选择的窗口范围计算影像数据的范围；