無人機影像完整解決方案

1、 無人機小數(shù)碼影像完整解決方案一、無人機小數(shù)碼影像優(yōu)點1二、無人機小數(shù)碼影像缺點2三、傳統(tǒng)解決方案的精度與效率4四、VISIONTEK無人機小數(shù)碼影像解決方案41、產(chǎn)品組成52、產(chǎn)品特點5五、傳統(tǒng)解決方案和遠景無人機小數(shù)碼影像完整解決方案對比10六、低空無人機小數(shù)碼完整解決方案應用行業(yè)11七、案例12 一、無人機小數(shù)碼影像優(yōu)點1. 影像獲取快捷方便無需專業(yè)航測設備，普通民用單反相機即可作為影像獲取的傳感器，操控手經(jīng)過短期培訓學習即可操控整個系統(tǒng)。2. 成本低廉無人機（帶飛控系統(tǒng)）市場價格10萬到100萬，各種檔次都有，而相機整套（機身加鏡頭）不到2萬，整套系統(tǒng)成本低廉。3. 整個系統(tǒng)機動性強整

2、套設備不需要專門機場調運、調配，可用小型汽車裝載托運，隨時下車組裝，3個工作人員2小時內可組裝完畢。4. 受氣候條件影響小只要不下雨、下雪并且空中風速小于6級，即使是光照不足的陰天，飛機也可上天航拍。5. 飛行條件需求較低不需要專門機場和跑道，可在普通公路上滑跑起降或采用彈射方式起飛和傘降方式降落。6. 滿足大比例尺成圖要求滿足低空數(shù)字航空攝影測量內業(yè)規(guī)范CH/Z 3003-2010 1：500、1：1000、1：2000大比例尺成圖精度要求，滿足傳統(tǒng)航測規(guī)范 GB 79301987和GB/T 79302008 中1：1000和1：2000大比例尺成圖精度要求。7. 影像獲取周期短、時效性強無

3、人機遙感幾乎不受場地和天氣影響，飛行前準備工作可少于2個小時，因此可快速上天獲取滿足要求的遙感影像，從準備航飛到獲取影像周期短，影像獲取后可立即處理得到航測成果，時效性強。 周期短時效強獲取方便快捷成本低廉優(yōu)點滿足基礎測繪機動性強 飛行條件低氣候限制小 二、無人機小數(shù)碼影像的缺點1. 姿態(tài)穩(wěn)定性差無人機在飛行時由飛控系統(tǒng)自動控制或操控手遠程遙控控制，由于自身質量小，慣性小，受氣流影響大，俯仰角、側滾角和旋偏角較傳統(tǒng)航測來說變化快，而且幅度遠超傳統(tǒng)航測規(guī)范要求。2. 排列不整齊受順風、逆風和側風影像大，加上俯仰角和側滾角的影響，航帶的排列不整齊，主要表現(xiàn)在重疊度（包括航向和旁向重疊度）的變化幅度

4、大，甚至可能出現(xiàn)漏拍的情況。3. 旋偏角大受側風和不穩(wěn)定氣流影響，相鄰兩張影像一般容易出現(xiàn)旋偏角變化特別大（遠超傳統(tǒng)航測規(guī)范要求）的情況。4. 影像畸變大相對專業(yè)航攝儀來說，小數(shù)碼影像（普通單反拍攝的）畸變大，邊緣地方畸變可達40個像素以上。5. 像幅小、影像數(shù)量多由于以上原因，為了保證測區(qū)沒有漏拍，通常是通過提高航向和旁向重疊度的方法來實現(xiàn)這一點的，同時普通單反相機像幅相對專業(yè)數(shù)碼航攝儀來說，像幅小，在保證預定重疊度情況下，整個測區(qū)影像數(shù)量成倍數(shù)增多，導致后期要處理的工作量（如空三加密環(huán)節(jié)）同比例增多。6. 基高比小、模型數(shù)目多、模型切換頻繁像幅小，重疊度大，就會導致模型基高比變小，進而導致

5、測圖時高程精度降低。同時影像數(shù)量多，會導致模型數(shù)量同比例變多，相對傳統(tǒng)航片來說，測同一幅圖，調用的模型數(shù)目多，模型之間來回切換頻繁。三、傳統(tǒng)解決方案的精度與效率以上這些缺點在后期處理時會表現(xiàn)出如下特性：1. 空三加密自動化程度降低影像的不規(guī)則排列、重疊度忽大忽小、旋偏角較大，這些因素導致如果按傳統(tǒng)方式進行空三加密處理，在測區(qū)自動提點和轉點時，會出現(xiàn)很多失敗的情況，如模型連接失敗和航帶間轉點失敗，或者高重疊度的同名點變成低重疊度的同名點，同名點像平面坐標精度低，整個測區(qū)連接強度低或者連接失敗，后面人工干預工作量特大。如果飛行質量不好，并且地面紋理特征差，如高山區(qū)，提點和轉點幾乎不能自動化進行。2

6、. 矢量采集工作量大要處理的影像數(shù)量多，重疊度大，模型數(shù)量多，導致后期處理的工作量變大，如要采集核線的模型的和采集同一幅圖的矢量時要切換的模型次數(shù)。3. 精度低因為影像存在較大畸變，加之模型基高比小，如果不做處理，如去畸變和選擇最佳交會角測圖，則空三加密成果差，三種產(chǎn)品成果精度低，特別是數(shù)字線劃圖（DLG）的高程精度低。四、航天遠景無人機小數(shù)碼影像解決方案 專業(yè)解決小數(shù)碼影像的航測內業(yè)生產(chǎn)武漢航天遠景科技有限公司一直專注于攝影測量與遙感領域，為客戶提供先進產(chǎn)品和優(yōu)質服務。自無人機小數(shù)碼影像概念面世以來，公司一直密切關注其理論和實踐的最新進展。早在2008年，公司就同湖南測繪科技研究所、湖南山河

7、科技有限公司共同簽署了合作協(xié)議，專門就無人機研發(fā)、影像獲取系統(tǒng)改進和后期處理軟件研發(fā)開展了序列化地研究工作，其中航天遠景科技有限公司獨立承擔專門針對低空無人機測繪遙感系統(tǒng)影像的后期處理子包任務，包括數(shù)據(jù)預處理、空三加密和4D產(chǎn)品生產(chǎn)。研發(fā)要求為三高，即高自動化、高精度和高效率，同時滿足基礎測繪和快速得出全區(qū)影像圖以便用于應急響應。整個項目歷時兩年，于2010年9月份通過國家測繪局組織的以張組勛院士為組長、林宗堅院長為副組長的測評小組的鑒定。1、產(chǎn)品組成DATMatrix v1.0 +MapMatrix v4.0 + EPT v1.12、產(chǎn)品特點1) 空三加密1. 可根據(jù)已有航飛POS信息自動建

8、立航線、劃分航帶，也可手動劃分航帶。2. 完全摒棄傳統(tǒng)航測提點和轉點流程，可不依賴POS信息實現(xiàn)全自動快速提點和轉點，匹配同影像旋偏角無關，克服了小數(shù)碼影像排列不規(guī)則、俯仰角、旋偏角等特別大的缺點。即使是超過80%區(qū)域為水面覆蓋，程序依舊能匹配出高重疊度的同名像點，整個測區(qū)連接強度高。（下圖為水域面積為80%左右，同時影像拍攝角度相差90度，程序依舊能匹配出足夠的高精度連接點）3. 直接支持數(shù)碼相機輸出的JPG格式或TIF格式，無需格式轉換。4. 無需影像預旋轉，橫排、縱排都可實現(xiàn)自動轉點，節(jié)約數(shù)據(jù)準備時間。5. 實現(xiàn)畸變改正參數(shù)化，方便用戶修正畸變改正參數(shù)，不需要事先對影像做去畸變即可完成后

9、續(xù)4D產(chǎn)品生產(chǎn)。6. 除無人機小數(shù)碼影像外，還適用于其它航空影像。7. 空三加密支持無外業(yè)像控點模式，方便快速制作掛圖，滿足相關需求。8. 專門針對中國測繪科學研究院二維檢校場和武漢大學遙感學院近景實驗室三維檢校場檢校報告格式研發(fā)了傻瓜式批處理影像畸變差改正工具，格式對應，檢校參數(shù)直接填入，無需轉換，方便空三成果導入到其他航測軟件進行后續(xù)處理。2) DEM、DOM生產(chǎn)1 摒棄傳統(tǒng)的基于單模型像方匹配的方式匹配生成DEM模式，采用基于物方匹配的方式生產(chǎn)DEM，既能充分利用小數(shù)碼高重疊度的這一優(yōu)勢，大大提高匹配精度，并且能自動過濾人工建筑物，減少后期人工編輯工作量，同時提供人工干預恢復功能。越大2

10、 采用并行化處理方式快速生成全區(qū)DEM、DOM，在不升級現(xiàn)有硬件情況下，采用集群計算模式，可用局域網(wǎng)內任意一臺電腦作為服務器，自動調用網(wǎng)內冗余計算能力參與計算，計算任務的分配和計算結果的回收實現(xiàn)全自動化，無需人工干預。3 提供多種方式高效編輯DEM，編輯功能涵蓋國內外主流攝影測量軟件的DEM編輯功能。4 全自動批處理勻光勻色，針對單張影像內部色彩不均和影像之間色彩不均，分別提供小波濾波法單調勻光和wallis整體勻光，還可以對帶有地理坐標信息的影像如tif+tfw提供基于地理編碼勻光，可解決后期拼接影像時拼接線兩邊色彩、亮度不一致的問題。針對影像色調灰暗單調死板，在勻光勻色過程中可根據(jù)情況適當

11、增加綠色信息。5 全自動拼接正射影像，自動選線，自動裁圖，拼接裁圖一體化，指定正射影像圖幅存放路徑，程序批處理一次出所需的圖幅。一次處理影像數(shù)量無限制，一次生成圖幅數(shù)量無限制。6 提供功能豐富的影像編輯功能（功能參照PS），無需后續(xù)PS干預，所見即所得，完全滿足精編正射影像需求。軟件集成了PS中的常用圖像處理功能，如：A圖像選區(qū)功能，涵蓋了矩形選區(qū)、圓形選區(qū)、多邊形折線套索、多邊形流線套索、多邊形磁性套索、魔棒套索等源修補、目標修補、噪點修補多種針對性修補工具B圖章工具C模糊工具D斜切 旋轉E選區(qū)處理F多種選區(qū)處理工具：色階、自動色階、自動對比度、自動顏色、曲線 、色彩平衡、亮度對比度、去色、

12、 匹配顏色、替換顏色、可選顏色、通道混合器 、反相、色調均化、 閾值、色調分離等，滿足用戶對選區(qū)內容的編輯與修改。3) DLG生產(chǎn)1. 可不需要事先采集核線，采用實時核線測圖，節(jié)省采核線的時間。2. 根據(jù)外方位元素和影像重疊度，自動組合立體像對，采用最佳交會角，達到最好的測圖效果，以提高測圖高程精度。3. 自動/手動切換立體模型，實現(xiàn)無縫測圖，降低接邊工作量和立體模型選擇工作量，提高作業(yè)效率。五、傳統(tǒng)解決方案和遠景無人機小數(shù)碼影像完整解決方案對比無人機小數(shù)碼影像特點傳統(tǒng)軟件（或方法）應對措施遠景無人機小數(shù)碼影像解決方案應對措施特點應對措施特點姿態(tài)穩(wěn)定性差投影差加劇，空三加密航帶連接時自動化會失

13、敗人工干預工作量大專門針對無人機小數(shù)碼特點研發(fā)全新的影像匹配算法，多種匹配方式結合，充分利用主流電腦多CPU內核優(yōu)勢，摒棄傳統(tǒng)相對定向、模型連接、航帶間轉點模式，全自動一次性提點和轉點，構建極強的航帶網(wǎng)連接關系除極端的高山區(qū)（如三峽巫峽兩岸地形）外，其他地形能全自動化提點匹配，無需人工干預航帶排列不整齊空三加密航帶連接時自動化會失敗人工干預工作量大旋偏角大空三加密航帶內相對定向或模型連接時自動化會失敗人工干預工作量大畸變差大事先對影像做畸變去除需要等待影像畸變去除后才能做空三加密不用事先對影像做畸變差去除，畸變參數(shù)在整個生產(chǎn)流程中參數(shù)化附加在每一步驟中節(jié)省數(shù)據(jù)準備時間和磁盤空間像幅小、影像數(shù)量

14、多抽片進行處理（拋棄部分影像），DEM和DOM生產(chǎn)采用常規(guī)方式人工兩兩或一次四張小DOM手工畫拼接線實現(xiàn)影像拼接影像信息未充分利用，大投影差對DOM造成精度低和難拼接，人工工作量大DEM和DOM生產(chǎn)效率低，周期長DEM匹配精度低，人工編輯工作量大無需抽片，充分利用影像信息，采用全新算法全自動生成拼接線并且同時全自動裁圖，提供人工干預功能DEM和DOM生產(chǎn)采用全自動的網(wǎng)絡化并行處理方式，大大提高生產(chǎn)速度，物方匹配顯著提高DEM匹配精度，可以自動過濾人工建筑物等。每張影像都參與生成DOM ，并且只需利用像底點附近投影差最小的部分，拼接裁圖全自動化，無需人工干預，減小作業(yè)員工作強度，可大量節(jié)省時間D

15、EM后期編輯工作量小，基本上只有橋梁需要人工編輯影像色彩、亮度差異大傳統(tǒng)勻光勻色DOM色彩調節(jié)需要用PS干預全新多種勻光勻色算法，專門針對不同差異可采用不同勻光方法組合，全自動處理，集成PS常用功能，徹底拋棄PS速度快，效果好（特別是針對地物綠色信息呆板情況），無需其他軟件干預，效率高基高比小抽片組立體，或者不處理人工抽片工作量大或者測圖高程精度損失大程序自動尋找具有最佳交會角的影像用于測圖，提高基高比節(jié)省時間和人工工作量，提高測圖高程精度立體模型數(shù)量多批處理采集核線、手動切換立體模型必須等待核線采集完后才能測圖，需要頻繁切換模型充分利用顯卡加速技術，采用實時核線測圖，程序自動切換立體模型（提

16、供手動切換功能）節(jié)省處理時間，減少作業(yè)員工作量，提高作業(yè)效率相對傳統(tǒng)航片精度降低、工作周期顯劇增長，生產(chǎn)效益低下精度相同，工作周期相同或縮短，生產(chǎn)效益等同或更高（效益提高主要得益于并行化處理和全自動拼圖裁圖）。六、無人機小數(shù)碼完整解決方案應用行業(yè)無人機小數(shù)碼完整解決方案可應用資源和生態(tài)環(huán)境調查、檢測與評估、數(shù)字城市、農(nóng)業(yè)調查、新農(nóng)村建設以及重大工程建設等行業(yè)，具體為：1. 基礎測繪可用于大比例尺成圖，如1：500（低空數(shù)字攝影測量內業(yè)規(guī)范）、1：1000、1：2000成圖。2. 數(shù)字礦山制作整個礦山的三維立體模型，便于制定礦難緊急救援方案等。3. 資源調查調查廠區(qū)、礦區(qū)資源，如鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)調查

17、廠區(qū)的煤炭和鐵礦石的現(xiàn)有存儲量。4. 水利水電用于大壩等的規(guī)劃，以及庫區(qū)移民規(guī)劃等。5. 環(huán)境監(jiān)測監(jiān)測湖泊、河流、土地污染情況等。6. 森林監(jiān)測監(jiān)測山體滑坡、植被盜伐等情況7. 精細農(nóng)業(yè)監(jiān)測農(nóng)田病蟲害、干旱等情況（國外應用較多）。8. 土建工程公路、鐵路選線和大型土建工程基礎測繪。9. 土地調查土地用途調查和土地利用調查。10. 土地執(zhí)法可用于防止騙取補助而在規(guī)劃拆遷前惡意私蓋房屋或土地用于非法用途等違法行為。11. 生態(tài)評估湖泊或水庫、江河發(fā)生水華等現(xiàn)象對整個生態(tài)系統(tǒng)的影響的評估。12. 自然災害應急響應快速獲取災區(qū)如地震區(qū)泥石流區(qū)或山體滑坡區(qū)影像圖，為指揮救災提供參考。 七、案例案例1湖南

18、長沙市郊某小區(qū)基礎測繪 整個測區(qū)概況有效影像總數(shù)：526 總控制點數(shù)量：84個 每條航帶有效影像數(shù)量：約48張片子 有效航帶數(shù)量：11條 有效控制點數(shù)量：76個（有部分點湖南那邊沒有給刺點片） 每張影像大?。?744*5616個像素，60.1M計算機存儲空間 整個項目作業(yè)概況1. 空三加密采用英特爾i7 920處理器電腦處理，除了前期建工程和添加像控點平差解算外，其余部分全自動處理，整個空三加密自動化程度達80%以上，周期為電腦自動處理12個小時加單作業(yè)員人工刺像控點平差4個小時。2. DEM和DOM 生產(chǎn)采用同一區(qū)段百兆局域網(wǎng)內5臺電腦解算，DEM（物方匹配）生產(chǎn)耗時約4個小時，單作業(yè)員人工編輯8個小時。DOM生產(chǎn)耗時約1小時40分鐘，勻光勻色耗時3小時21分鐘，拼接裁切一體化耗時45分鐘，部分拼接線單作業(yè)員人工重新干預耗時半個工作日。3. DLG生產(chǎn)效率約為采集1：1000（城區(qū)人工建筑物密集）3工作日+編輯半個工作日 采集1：2000（城區(qū)人工建筑物密集）不到3個工作日+編輯0.75個工作日其中一幅1：1000正射影像圖：對應1：1000的DLG案例2華東某地區(qū)一縣城城區(qū)無控快速成圖 測區(qū)概況測區(qū)總共265張影像，重疊度為航向70%、旁向40%，拍攝相機為佳能5D MARK II，24mm定焦，航高約為550米（相對地