一种倾斜影像立体测图方法
技术领域
本发明涉及数字航空摄影测量技术领域,具体而言,涉及一种倾斜影像立体测图方法。
背景技术
数字线划图(DLG)是摄影测量主要产品,影像立体测图是数字线划图产品生产的必要工艺流程和技术方法。传统1:500、1:1 000、1:2 000数字线划图主要采用先内业后外业的作业模式生产,即先立体测图,然后结合立体测图成果进行调绘,最后进行数据编辑。必要时,在数据编辑后可进行补调。立体测图、调绘和数据编辑也可以相互交叉进行。
生产中,外业调绘内容包括水系、居民地及设施、交通等9大项内容。其中占外业调绘主要工作的内容为房屋屋檐改正、遮挡区域的外业量测等几何信息的采集和房屋层数、地理名称、植被类型等属性信息的采集。外业调绘需要工作人员跑到实地开展工作,工作辛苦,并且大量的外业调绘工作量由于受到气候、区域等地理环境的影响工期不可控,影响成图周期。
现有技术基于传统航空摄影手段获取的垂直影像开展立体测图工作,由于影像拍摄视角为由上至下近垂直拍摄,无法看到建筑物等地物的侧面信息,测图过程中只能量测所有地物的顶面信息,构建几何结构,不能量测屋檐宽度,遮挡区域(或阴影区域)等几何信息,并且道路河流名称等所有的属性信息均需通过外业调绘的方式获取。
发明内容
有鉴于此,本发明实施例的目的在于提供一种倾斜影像立体测图方法,实现外业调绘部分工作量的内业化,减少外业工作量,提高生产效率。
第一方面,本发明实施例提供了一种倾斜影像立体测图方法,其中,所述方法包括:
创建测图工程;
根据所述测图工程构建模型关系;
对第一垂直影像进行立体采集;
判断是否需要调取倾斜影像信息,其中,所述倾斜影像信息为几何信息和属性信息;
如果需要调取,则判断需要调取所述几何信息还是所述属性信息;
如果需要调取所述几何信息,则调取量测点倾斜立体像对;
如果需要调取所述属性信息,则调取量测点倾斜影像;
如果不需要调取,则对第二垂直影像进行立体采集;
所述调取量测点倾斜立体像对还包括:
对保存的所述倾斜立体像对采用齐次坐标对转换坐标进行描述;
采用投影矩阵对原始影像与核线影像间进行投影变换;
根据下式计算所述投影矩阵:
P=K[R|t]
其中,P为所述投影矩阵,K为相机矩阵,R为旋转矩阵,t为旋转后的平移量。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式,其中,所述调取量测点倾斜立体像对包括:
计算所述倾斜影像信息的实际地面覆盖范围;
结合航带信息,对所述倾斜影像信息进行分块管理;
定点调取所述倾斜影像信息。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式,其中,所述倾斜影像信息为矩形,所述实际地面覆盖范围通过所述矩形四角点向地面投影进行计算;
根据下式计算所述实际地面覆盖范围:
其中,[Xs Ys Zs]T为曝光点坐标,为影像旋转角度构成的旋转矩阵,k为比例系数,[x y-f]T为影像四角点的像点坐标,[X Y Z]T为影像四角点投影到地面的地面坐标。
结合第一方面的第一种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式,其中,所述调取量测点倾斜立体像对还包括:
识别调取点位地面三维坐标,与所述实际地面覆盖范围进行对比,获得以所述调取点为中心的区域范围内的全部倾斜影像信息;
将所述全部倾斜影像信息中相邻的述倾斜影像信息进行重叠统计,保存满足重叠度阈值的所述倾斜立体像对。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式,其中,所述调取量测点倾斜立体像对还包括:
采用频闪法与红青互补色搭建立体环境;
调取区域范围的倾斜立体模型;
在所述倾斜立体模型上采集所述几何信息。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式,其中,所述调取量测点倾斜影像包括:
打开所述倾斜影像信息并读取地物的所述属性信息;
对所述属性信息进行编辑。
结合第一方面的第三种可能的实施方式,本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式,其中,所述重叠度阈值为40%。
结合第一方面,本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式,其中,所述方法还包括:
输出数字线划图。
本发明提供了一种倾斜影像立体测图方法包括:创建测图工程;根据测图工程构建模型关系;对第一垂直影像进行立体采集;判断是否需要调取倾斜影像信息,其中,倾斜影像信息为几何信息和属性信息;如果需要调取,则判断需要调取几何信息还是属性信息;如果需要调取几何信息,则调取量测点倾斜立体像对;如果需要调取属性信息,则调取量测点倾斜影像;如果不需要调取,则对第二垂直影像进行立体采集。本发明实现数字线划图制作过程中外业调绘部分工作量的内业化,减少外业工作量,提高生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1示出了本发明实施例所提供的一种倾斜影像立体测图方法流程图;
图2示出了本发明实施例所提供的一种倾斜影像立体测图方法中步骤S161的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中附图,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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
倾斜摄影测量是近些年发展起来的一项新技术,利用倾斜航摄仪可以获取多个视角的影像信息,基于倾斜摄影的特点,提出了倾斜立体测图的技术方法,采用该方法可有效地实现屋檐改正、遮挡区域信息的量测,完成房屋层数、道路及河流名称等属性信息的外业调绘工作的内业化。
由于常规立体测图采用的是垂直影像,无法观测到地物的侧面信息,而利用倾斜影像可以从多个方向观测地物侧面纹理,因此我们将倾斜立体像对加入到立体测图中,在原有测图功能基础上增加倾斜立体量测和倾斜影像查看两个功能。本发明首先进行常规立体测图,采集绘制数字线划图所需的几何信息,在遇到房屋的情况下以及遇到遮挡区域的情况下,通过影像外方位元素精确调取该位置处的所有倾斜影像像对,自动构建立体,量测获取屋檐宽度和在垂直影像上被遮挡区域的地理信息;在遇到河流、道路、楼房等位置处,通过影像外方位元素精确调取该位置处的所有倾斜影像,逐影像查看获取河流名称、道路名称、楼层数等属性信息。即实现外业调绘部分工作量的内业化,减少外业工作量,提高生产效率。
图1为本发明实施例提供的一种倾斜影像立体测图方法流程图。
参照图1,一种倾斜影像立体测图方法包括:
步骤S110,创建测图工程;
步骤S120,根据测图工程构建模型关系;
具体地,模型关系包括垂直模型关系和倾斜模型关系。
步骤S130,对第一垂直影像进行立体采集;
步骤S140,判断是否需要调取倾斜影像信息,其中,倾斜影像信息为几何信息和属性信息;
具体地,几何信息主要是房屋屋檐、遮挡区域或阴影区域等,属性信息是河流名称、道路名称、楼层数等。
步骤S150,如果需要调取,则判断需要调取几何信息还是属性信息;
步骤S161,如果需要调取几何信息,则调取量测点倾斜立体像对;
步骤S162,如果需要调取属性信息,则调取量测点倾斜影像;
步骤S170,如果不需要调取,则对第二垂直影像进行立体采集。
根据本发明的示例性实施例,该方法还包括:
输出建筑物三维模型。
具体地,重复步骤S130至步骤S170,直至将所需建筑物的所有影像信息调取、采集完毕,输出建筑物三维模型。
根据本发明的示例性实施例,如图2所示,上述实施例倾斜影像立体测图方法中,步骤S161可采用如下步骤实现,包括:
步骤S201,计算倾斜影像信息的实际地面覆盖范围;
具体地,倾斜影像信息为矩形,实际地面覆盖范围通过矩形四角点向地面投影进行计算;
根据下式计算实际地面覆盖范围:
其中,[Xs Ys Zs]T为曝光点坐标,为影像旋转角度构成的旋转矩阵,k为比例系数,[x y -f]T为影像四角点的像点坐标,[X Y Z]T为影像四角点投影到地面的地面坐标。
步骤S202,结合航带信息,对倾斜影像信息进行分块管理;
按照四张垂直影像覆盖范围进行分区划分,统计并记录投影至该区域的所有倾斜影像索引,供检索使用。
步骤S203,定点调取倾斜影像信息;
具体地,通过以上步骤,能够实现倾斜影像的快速检索,在需要调取倾斜影像时,能够快速的定点调取到所有符合条件的倾斜影像。
步骤S204,识别调取点位地面三维坐标,与实际地面覆盖范围进行对比,获得以调取点为中心的区域范围内的全部倾斜影像信息;
具体地,由于倾斜影像的倾角很大,一般大于45°,曝光点位置即影像拍摄时的相机位置与影像的实际地面覆盖位置不一致,因此根据空三加密后得到的每张影像的外方位元素(位置和姿态信息),计算得到影像的实际地面覆盖范围。在需要调取倾斜影像立体像对时,识别调取点位地面三维坐标,与影像实际地面覆盖范围比对,得到覆盖到以该点位为中心一定区域范围的所有影像。
步骤S205,将全部倾斜影像信息中相邻的述倾斜影像信息进行重叠统计,保存满足重叠度阈值的倾斜立体像对;
具体地,重叠度阈值为40%,将全部倾斜影像信息中相邻的述倾斜影像信息进行重叠统计,保存满足重叠度超过40%的倾斜立体像对。
步骤S206,对保存的倾斜立体像对采用齐次坐标对转换坐标进行描述;
具体地,两张核线影像构建的立体上只有左右视差,没有上下视差,每一点的操作仅有左右调整。采用齐次坐标对转换坐标进行描述,采用投影矩阵进行原始影像与核线影像间的投影变换。该方法不受影像旋转角度大小的限制,能够适用于倾斜拍摄影像的核线影像生成。
齐次坐标(homogeneous coordinates)即用(n+1)个坐标值表示n维空间坐标。例如二维坐标(x,y)可以表示为:
其中,s为尺度系数。
步骤S207,采用投影矩阵对原始影像与核线影像间进行投影变换;
具体地,设空间中某点三维坐标为(X,Y,Z)T,在影像上的像素坐标为(c,r)T。而投影矩阵(perspective projection matrix)则是一个3行4列的矩阵,实现了从3D坐标到像素坐标的转换:
x=PX
其中X=(X,Y,Z,1)T,x=(s·c,s·r,s)T为齐次坐标。
投影矩阵根据下式计算:
P=K[R|t]
其中,P为投影矩阵,K为相机矩阵,R为旋转矩阵,t为旋转后的平移量。
其中,f为焦距,单位为mm,ppx、ppy分别为像主点x和y坐标,单位均为mm,psx、psy分别为x、y方向像元大小,单位均为mm,width为像宽,单位为pixel,height为像高,单位为pixel;ω,k为影像姿态角。
步骤S208,采用频闪法与红青互补色搭建立体环境;
步骤S209,调取区域范围的倾斜立体模型;
步骤S210,在倾斜立体模型上采集几何信息。
具体地,采用频闪法与红青互补色两种方式搭建立体环境,调取涉及的区域的倾斜立体模型,在立体模型上开展几何信息采集,包括屋檐改正和垂直影像上受遮挡区域的几何信息采集等。
根据本发明的示例性实施例,调取量测点倾斜影像包括:
打开倾斜影像信息并读取地物的属性信息;
对属性信息进行编辑。
具体地,点击打开对应点的倾斜影像,直接在侧面信息丰富的倾斜影像上查看地物属性信息,并同时在测图结果上修改它们的属性信息。例如:通过查看道路、河流等的标牌,获取其名称信息;量测出楼整体高度,除以楼层均高,得到楼层数,或者直接在倾斜影像上目视查看得到楼层数等。
本发明提供了一种倾斜影像立体测图方法包括:创建测图工程;根据测图工程构建模型关系;对第一垂直影像进行立体采集;判断是否需要调取倾斜影像信息,其中,倾斜影像信息为几何信息和属性信息;如果需要调取,则判断需要调取几何信息还是属性信息;如果需要调取几何信息,则调取量测点倾斜立体像对;如果需要调取属性信息,则调取量测点倾斜影像;如果不需要调取,则对第二垂直影像进行立体采集。本发明实现外业调绘部分工作量的内业化,减少外业工作量,提高生产效率。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是:以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,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以所述权利要求的保护范围为准。