CN105282438B - 一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，包括以下步骤：（1）全景照片的数据采集；（2）全景照片的生成：①在全景照片处理软件进行第一步处理得到apw工程文件；②生成模版pano工程文件；③利用全景照片处理软件从第一步中生成的apw工程文件中读取每组照片的存储位置信息，并且将模板照片的匹配规则pano工程文件应用于所有分组照片，输出其他全景照片的pano工程文件；最后在Autopano Giga3.6中载入通过全景照片处理软件生成的多组pano工程文件，运行输出多组全景照片；④根据全景照片的拍摄时间找出该时刻GPS记录的坐标信息：输出一条轨迹点图层。本发明具有低成本，高效率，高清晰，高适应性，高集成，高正确性的特点。
Description
技术领域
本发明属于测绘技术领域，具体涉及一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法。
背景技术
地理国情普查是全面获取地理国情信息的重要手段，是掌握地表自然、生态以及人类活动基本情况的基础性工作。普查的目的是查清国家自然和人文地理要素的现状和空间分布情况，为开展常态化地理国情监测奠定基础，满足经济社会发展和生态文明建设的需要，提高地理国情信息对政府、企业和公众的服务能力。
国家地理国情普查主要工作内容包括高分辨率数字正射卫星遥感影像生产，地表覆盖地理要素采集与解译、外业核查调绘、内业整理与质量检查、普查本底数据库建设等内容。其中主要的工作量集中在内业遥感影像地表覆盖地理要素采集、解译分类判读与外业调绘核查上。
内业方面，内业解译仅通过作业人员对遥感影像的纹理和颜色进行判别，也没有实际的地类样本照片参考进行解译分类，造成内业解译错误率较高。由于卫星遥感影像质量与时相的问题，通常会增大内业解译判读的难度，尤其是在地类复杂的情况下，同谱异物情况较多，需要内业解译与外业核查作业人员多次反复，仔细甄别，调查核查，常常也不能完全分辨清楚。尤其是针对地形起伏大，植被多样混杂的地区，解译过程产生的图斑数量增多，给内业解译工作带来了巨大的工作量，使得生产进度缓慢。
外业方面，核查调绘工作量较大，外业作业员的现有的作业方式为全野外的核查，全部靠作业员进行实地核查，要求必须走到看到，这种工作方式单一，劳动强度大，且效率不高，另外外业作业时通常为单兵作战，因作业员素质以及经验不足，特别容易造成核查过程中的误判的产生。外界环境方面，由于天气与地形条件对外业核查工作影响较大，针对天气多阴雨，多雾的地区，工作时间会受到限制，外业核查的有效时间较短，给实际生产带来了很大的难度。
现有的移动测量技术也可以实现核查的全景照片的采集与生产，而且空间精度高，数据类型多，但是投入成本巨大，一台车载移动测量系统设备费用高达5、6百万。针对地理国情中需要去到的山区多山地，路面不平整的现实条件加上核查任务区测区大面积的测量需求，现有的移动测量设备实在难以满足国情普查工作的生产经费以及时间进度要求，因此研究一种低成本，高效率，高适应性，能将外业实际情况嵌入内业作业生产，提高内业的质量和效率，辅助影像内业解译，外业调绘核查的移动全景采集设备成为亟待研究的课题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述缺点而提供的一种低成本，高效率，高清晰，高适应性，高集成，高正确性的辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法
本发明的一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，包括以下步骤：
（1）全景照片的数据采集：在汽车顶上架设一个四角相机架固定在汽车顶上，将四台GoPro Hero 3+高清运动相机放入前后左右四个方向的相机框架中，进行照片拍摄，相机设定为每5秒触发一次拍摄；通过相机自带的wifi连接到手机，再通过红外同步控制遥控器，控制四相机同时开关机；在汽车内携带Holux M-241型号的GPS记录行车轨迹，GPS设置为每1秒记录一次坐标信息；开始采集全景照片数据时先让相机拍摄一张GPS显示时间的照片；车辆控制在30km/h的行驶速度进行数据采集；
（2）全景照片的生成：
①在全景照片处理软件进行第一步处理：读取照片拍摄时间，并且按照设定时间容差，以秒为计量单位，从前后左右四个相机中各取出属于同一时间段的一张照片集合为4张照片作为一张全景照片的原始照片进行分组，最后得到分组照片的每一张原始照片的存储路径位置信息工程文件，得到apw工程文件；
②生成模版pano工程文件：在Autopano Giga3.6中将分好组的4张照片按照照片重叠部分作为同名点拼接为一组360°全景照片，取出拼接效果较好的一组照片作为后面未拼接的分组照片的模板照片，提取模板照片的像素匹配规则文件pano工程文件，以此作为模版pano工程文件；
③利用全景照片处理软件从第一步中生成的apw工程文件中读取每组照片的存储位置信息，并且将模板照片的匹配规则pano工程文件应用于所有分组照片，输出其他全景照片的pano工程文件；最后在Autopano Giga3.6中载入通过全景照片处理软件生成的多组pano工程文件，运行输出多组全景照片。
④根据全景照片的拍摄时间找出该时刻GPS记录的坐标信息：首先要处理GPS系统时间差与相机系统时间差的问题，具体方法为：找出数据采集开始时相机拍摄GPS显示时间的照片，照片中显示的GPS时间读取出来称之为“显示时间”，再查看该照片的“拍摄时间”，用“拍摄时间”减去“显示时间”所得的以秒为单位的时间差即为相机时间系统与GPS时间系统的“矫正时差”；将Holux M-241中导出的GPS文件路径，全景照片路径以及“矫正时差”，作为参数输入全景照片处理软件中，即可将GPS信息与全景照片按照时间关系挂接起来，最后输出包括坐标信息和全景照片名字信息的excel表，将该excel表在ArcMAP中展开，最后输出一条轨迹点图层。
上述的的一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，其中全景照片集成进入EPS地理信息数据生成平台：将步骤（2）中生成的轨迹点图层与全景照片通过插件方式导入EPS地理信息数据生产平台，在EPS中点击轨迹点图层中的任意轨迹点，就可以弹出照片查看窗口进行全景照片的查看；将影像数据也加载进EPS地理信息数据生产平台中，就可以结合实景照片进行影像的解译与核查工作。
上述的的一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，其中：步骤（1）中四角相机架平台面宽度为0.3m，脚架高度为0.5m，四角相机架上前后左右四方向各放一个相机塑料框用于安装相机。
上述的的一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，其中：“拍摄时间”为点击鼠标右键查看属性详细信息中的拍摄日期即为该照片在相机时间系统中的“拍摄时间”。
本发明与现有的技术相比，具有明显有有益效果，从上述技术方案可知：
低成本：本发明整套设备软硬件总造价大概1万2千元，相对于一套车载移动测量系统5到6百万的造价来说，采集成本大大降低。
高效率：本发明一天可以采集约140公里的全景核查相片数据率，配一辆越野车，3个作业员（含驾驶员），平均作业效率为50公里/人天，较传统外业作业员作业效率仅15公里/人天，提高了3倍以上的工作效率
高清晰：一张照片达1200万像素，全景照片达3600万以上像素。用于辅助地理国情普查的内业解译核查与解译样本的生产都绰绰有余。
高适应性：由于本发明采用Gopro Hero 3+高清运动相机拍摄，因此防抖功能极强，适应国道，省道，城市道路，乡村道路等各种情况路面的拍摄。
高集成：利用EPS公司的地理信息生产平台进行二次开发全景影像生产应用插件，将该方法生产出来的全景照片以及曝光点轨迹信息嵌入EPS软件中，将外业采集实景情况嵌入内业生产，宏观的卫星影像与微观的实地全景视图结合在一起，大大提高内业解译的准确性。另外也可以提供给外业调绘与核查的佐证与实例参考，对于实际地类情况或者难以定性的地类作业员可以参照全景核查相片经过讨论，形成一致的分类判别原则，保证数据的统一性和规范性。
高正确性：按照此方法的解译正确率达到95%以上，而传统的内业解译正确率仅80%不到。同时达到了内业影像解译，外业调绘核查的所需要的数据精度。
具体实施方式
一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，包括以下步骤：
（1）全景照片的数据采集：在汽车顶上架设一个四角相机架（四角相机架平台面宽度为0.3m，脚架高度为0.5m，四角相机架上前后左右四方向各放一个相机塑料框用于安装相机）固定在汽车顶上，将四台GoPro Hero 3+高清运动相机放入前后左右四个方向的相机框架中，进行照片拍摄，相机设定为每5秒触发一次拍摄；通过相机自带的wifi连接到手机（主要为了控制四台相机的系统时间统一与一台手机的系统时间同步），再通过红外同步控制遥控器，控制四相机同时开关机；在汽车内携带Holux M-241型号的GPS记录行车轨迹，GPS设置为每1秒记录一次坐标信息；开始采集全景照片数据时先让相机拍摄一张GPS显示时间的照片（用于后期GPS系统时间与相机时间差计算）；车辆控制在30km/h的行驶速度进行数据采集；
（2）全景照片的生成：
①在全景照片处理软件进行第一步处理：生成apw工程文件，其原理为读取照片拍摄时间，并且按照设定时间容差（以秒为计量单位）从前后左右四个相机中各取出属于同一时间段的一张照片集合为4张照片作为一张全景照片的原始照片进行分组，最后得到分组照片的每一张原始照片的存储路径位置信息工程文件，称之为apw工程文件。
②生成模版pano工程文件：在Autopano Giga3.6中将分好组的4张照片按照照片重叠部分作为同名点拼接为一组360°全景照片，取出拼接效果较好的一组照片作为后面未拼接的分组照片的模板照片，提取模板照片的像素匹配规则文件pano工程文件（该文件记录了四张照片像素点匹配规则以及四张照片的存储路径）,以此作为模版pano工程文件。
③利用全景照片处理软件从第一步中生成的apw工程文件中读取每组照片的存储位置信息，并且将模板照片的匹配规则pano工程文件应用于所有分组照片，输出其他全景照片的pano工程文件；最后在Autopano Giga3.6中载入通过全景照片处理软件生成的多组pano工程文件，运行输出多组全景照片。
④根据全景照片的拍摄时间找出该时刻GPS记录的坐标信息：首先要处理GPS系统时间差与相机系统时间差（因为相机的系统时间是手机通过wifi控制的，手机的系统时间与GPS的系统时间不是同一套时间系统）的问题，具体方法为：找出数据采集开始时相机拍摄GPS显示时间的照片，照片中显示的GPS时间读取出来称之为“显示时间”，再查看该照片的“拍摄时间”（点击鼠标右键查看属性详细信息中的拍摄日期即为该照片在相机时间系统中的“拍摄时间”），用“拍摄时间”减去“显示时间”所得的以秒为单位的时间差即为相机时间系统与GPS时间系统的“矫正时差”；将Holux M-241中导出的GPS文件路径，全景照片路径以及“矫正时差”，作为参数输入全景照片处理软件中，即可将GPS信息与全景照片按照时间关系挂接起来，最后输出包括坐标信息和全景照片名字信息的excel表，将该excel表在ArcMAP中展开，最后输出一条轨迹点图层。
将全景照片集成进入EPS地理信息数据生成平台：将步骤（2）中生成的轨迹点图层与全景照片通过插件方式导入北京清华山维公司开发的EPS地理信息数据生产平台，在EPS中点击轨迹点图层中的任意轨迹点，就可以弹出照片查看窗口进行全景照片的查看；将影像数据也加载进EPS地理信息数据生产平台中，就可以结合实景照片进行影像的解译与核查工作。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (3)
1.一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，包括以下步骤：
（1）全景照片的数据采集：在汽车顶上架设一个四角相机架固定在汽车顶上，将四台GoProHero3+高清运动相机放入前后左右四个方向的相机框架中，进行照片拍摄，四角相机架平台面宽度为0.3m，脚架高度为0.5m，四角相机架上前后左右四方向各放一个相机塑料框用于安装相机，相机设定为每5秒触发一次拍摄；通过相机自带的wifi连接到手机，再通过红外同步控制遥控器，控制四相机同时开关机；在汽车内携带HoluxM-241型号的GPS记录行车轨迹，GPS设置为每1秒记录一次坐标信息；开始采集全景照片数据时先让相机拍摄一张GPS显示时间的照片；车辆控制在30km/h的行驶速度进行数据采集；
（2）全景照片的生成：
①在全景照片处理软件进行第一步处理：读取照片拍摄时间，并且按照设定时间容差，以秒为计量单位，从前后左右四个相机中各取出属于同一时间段的一张照片集合为4张照片作为一张全景照片的原始照片进行分组，最后得到分组照片的每一张原始照片的存储路径位置信息工程文件，得到apw工程文件；
②生成模版pano工程文件：在AutopanoGiga3.6中将分好组的4张照片按照照片重叠部分作为同名点拼接为一组360°全景照片，取出拼接效果较好的一组照片作为后面未拼接的分组照片的模板照片，提取模板照片的像素匹配规则文件pano工程文件，以此作为模版pano工程文件；
③利用全景照片处理软件从第一步中生成的apw工程文件中读取每组照片的存储位置信息，并且将模板照片的匹配规则pano工程文件应用于所有分组照片，输出其他全景照片的pano工程文件；最后在AutopanoGiga3.6中载入通过全景照片处理软件生成的多组pano工程文件，运行输出多组全景照片；
④根据全景照片的拍摄时间找出该时刻GPS记录的坐标信息：首先要处理GPS系统时间差与相机系统时间差的问题，具体方法为：找出数据采集开始时相机拍摄GPS显示时间的照片，照片中显示的GPS时间读取出来称之为“显示时间”，再查看该照片的“拍摄时间”，用“拍摄时间”减去“显示时间”所得的以秒为单位的时间差即为相机时间系统与GPS时间系统的“矫正时差”；将HoluxM-241中导出的GPS文件路径，全景照片路径以及“矫正时差”，作为参数输入全景照片处理软件中，即可将GPS信息与全景照片按照时间关系挂接起来，最后输出包括坐标信息和全景照片名字信息的excel表，将该excel表在ArcMAP中展开，最后输出一条轨迹点图层。
2.如权利要求1所述的一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，其中全景照片集成进入EPS地理信息数据生成平台：将步骤（2）中生成的轨迹点图层与全景照片通过插件方式导入EPS地理信息数据生产平台，在EPS中点击轨迹点图层中的任意轨迹点，就可以弹出照片查看窗口进行全景照片的查看；将影像数据也加载进EPS地理信息数据生产平台中，就可以结合实景照片进行影像的解译与核查工作。
3.如权利要求1所述的一种辅助地理国情解译与核查的全景照片采集方法，其中：“拍摄时间”为点击鼠标右键查看属性详细信息中的拍摄日期即为该照片在相机时间系统中的“拍摄时间”。
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