影像快速拼接技術(shù)在基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用

影像快速拼接技術(shù)在基礎(chǔ)測(cè)繪數(shù)據(jù)更新中的應(yīng)用

摘要：基礎(chǔ)測(cè)繪是對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防建設(shè)、社會(huì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)支持和重要保護(hù)。地理信息技術(shù)發(fā)展幾十年后，模擬和數(shù)字測(cè)量逐漸轉(zhuǎn)向信息處理。機(jī)構(gòu)改革后，地理信息進(jìn)入了智能發(fā)展的新時(shí)代，新的基礎(chǔ)測(cè)繪業(yè)務(wù)、過程、產(chǎn)品和服務(wù)也在研究和實(shí)踐方面取得了新的突破，導(dǎo)致生產(chǎn)方法、更新頻率等方面必須加快轉(zhuǎn)型升級(jí)?；A(chǔ)測(cè)量過程主要基于傳統(tǒng)方法，例如大地測(cè)量、攝影、繪圖等。結(jié)果主要是具有不同比例尺的地形或“4D”數(shù)據(jù)產(chǎn)品。2020年以來，省級(jí)基礎(chǔ)教育模式已有創(chuàng)新，技術(shù)生產(chǎn)組織模式已發(fā)展成為基于合作與協(xié)作的內(nèi)外融合的新途徑。結(jié)果表更側(cè)重于按需服務(wù)，可將原始“版本”轉(zhuǎn)換為“增量”數(shù)據(jù)，擴(kuò)展內(nèi)容并動(dòng)態(tài)更新。無人機(jī)遙感具有實(shí)時(shí)的對(duì)地觀測(cè)能力，可以低成本的獲取高時(shí)空分辨率的影像，因此在攝影測(cè)量與遙感領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用，尤其在應(yīng)急保障中，無人機(jī)遙感的靈活性使其具有很高的應(yīng)用價(jià)值。由于單張影像往往不能覆蓋要研究的整個(gè)地區(qū)，影像拼接是無人機(jī)影像處理不可或缺的技術(shù)，在應(yīng)急響應(yīng)中，快速的拼接算法更是研究重點(diǎn)?；诔叨炔蛔兲卣鞯挠跋衿ヅ渌惴▽?duì)重合度較低的影像的匹配處理效果較好,也適用于運(yùn)動(dòng)場(chǎng)景影像和存在部分遮蓋的影像匹配，因此可以用于無人機(jī)影像的拼接。關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)測(cè)繪；智能化；影像快速拼接；數(shù)據(jù)豐富；靈活動(dòng)態(tài)；前言隨著國際電聯(lián)技術(shù)的迅速發(fā)展和地理信息系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，航空航天遙測(cè)技術(shù)近年來也迅速發(fā)展，成為獲取地理數(shù)據(jù)的主要標(biāo)志。在這方面，衛(wèi)星遙感和無人機(jī)拍攝是獲取圖像的主要手段。在測(cè)繪領(lǐng)域，無人機(jī)的優(yōu)點(diǎn)包括簡(jiǎn)單、易于使用和方便快捷。這使您可以快速創(chuàng)建高速區(qū)域中的高分辨率圖像。所以無人機(jī)試驗(yàn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。但是，由于無人機(jī)機(jī)翼的高度較低，生成的圖像較少，因此需要合成大量的單個(gè)照片，才能在特定區(qū)域生成圖像分析和應(yīng)用所需的正面圖像。簡(jiǎn)要介紹了遙感圖像拼接技術(shù)的研究現(xiàn)狀和存在的問題，重點(diǎn)詳細(xì)介紹了數(shù)字圖像特征提取、圖像匹配和圖像融合的技術(shù)方法。最后，通過對(duì)圖像拼接技術(shù)的展望和一些改進(jìn)方向，為圖像拼接的進(jìn)一步探索提供參考。一、影像快速拼接技術(shù)概述1.影像快速拼接的現(xiàn)實(shí)意義省測(cè)量的基礎(chǔ)任務(wù)包括更新市、縣、的所有基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)要素，創(chuàng)建新的測(cè)量數(shù)據(jù)，更新市、縣以外的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的框架要素，以生成覆蓋全省的優(yōu)于0.5m的圖像地圖版本?？焖儆跋裾{(diào)整技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠使用大型的城市無人駕駛飛機(jī)，并在少量控制點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)快速影像關(guān)聯(lián)和映射。作為城市海量數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，更新和新的勘測(cè)將應(yīng)用于主城區(qū)的所有要素，從而部分改變了傳統(tǒng)制圖方法。2.影像拼接技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀隨著數(shù)碼攝影的引入，圖形技術(shù)的重要性越來越突出，發(fā)展迅速。到目前為止，圖形互連技術(shù)已經(jīng)得到了發(fā)展和發(fā)展。該領(lǐng)域有一種代表性的方法和應(yīng)用:1996年，RichardSzeliski提出了基于運(yùn)動(dòng)的全景影像拼接模型.該方法是一種經(jīng)典的圖像相關(guān)性算法，在組合之前計(jì)算圖像之間的幾何變換。2003年，布朗引入了一種將不規(guī)則圖像組合成全景圖像的方法。它將SIF算法應(yīng)用于圖像位置，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整并產(chǎn)生良好的相關(guān)性。到現(xiàn)在，無人機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，在這方面圖像處理技術(shù)迅速發(fā)展，新技術(shù)和新方法不斷發(fā)展。并在分析了無人機(jī)圖像的擬合特性的基礎(chǔ)上，提出了一種圖像問題積累的解決方法。采用這種方法導(dǎo)致了對(duì)威脅圖像轉(zhuǎn)換關(guān)鍵技術(shù)的系統(tǒng)研究。該技術(shù)主要基于平滑、幾何誤差、自由網(wǎng)格擬合和重新采樣等理論。對(duì)基于SIFT的圖像處理技術(shù)中鏡頭畸變校正進(jìn)行了深入分析。SURF匹配使用空間選擇，從而大大優(yōu)化了算法。SIFT匹配測(cè)量火星距離，從而改進(jìn)了計(jì)算方法，大大提高了匹配精度。二、影像快速拼接的技術(shù)流程1.關(guān)鍵技術(shù)（1）已有資料準(zhǔn)備控制點(diǎn)庫的結(jié)果。包括三個(gè)源的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，即攝影、大地測(cè)量確認(rèn)和非大地測(cè)量控制點(diǎn)，其中基準(zhǔn)攝影控制點(diǎn)和地理位置滿足1:10000的精確度要求。大陸架定址精度在定址固定層和山頂層為0.2m?；婧推教姑娴母叱滩顬?.5m。高精度圖像數(shù)據(jù)。從地形車項(xiàng)目圖像映射到1:2000比例尺圖像，地形分辨率為0.2m，符合1:2000的數(shù)字正交要求。當(dāng)前的情況是，在2014年至2016年期間，它可以作為光控和精度檢測(cè)的來源。（2）POS數(shù)據(jù)準(zhǔn)備與導(dǎo)入POS數(shù)據(jù)包含拍攝時(shí)每個(gè)幀的姿勢(shì)。首先，需要檢查POS數(shù)據(jù)的完整性，包括照片的經(jīng)度、飛行高度、傾斜角度和旋轉(zhuǎn)角度。第二，必須檢查POS數(shù)據(jù)映射，防止POS數(shù)據(jù)中像片ID與影像ID不對(duì)應(yīng)。匯入POS資料時(shí)，必須將POS資料的長(zhǎng)度和寬度座標(biāo)轉(zhuǎn)換為平面座標(biāo)，并設(shè)定適當(dāng)?shù)能浖鴺?biāo)系。（3）控制點(diǎn)選取與量測(cè)首先，控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫的結(jié)果優(yōu)先于調(diào)查區(qū)域中的控制點(diǎn)。第二，將根據(jù)場(chǎng)地主體項(xiàng)目的景觀規(guī)劃重新選擇控制點(diǎn)。在Pix4D軟件中，本文采用在空的三射線編輯器中手動(dòng)刺控制點(diǎn)的方法，即經(jīng)過初步處理后，用POS數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)出點(diǎn)的大致位置，選擇所有重疊的照片，逐個(gè)設(shè)置控制點(diǎn)。2.影像拼接技術(shù)面臨的問題隨著科技的發(fā)展，快速成像技術(shù)今后將越來越多地用于各個(gè)領(lǐng)域。國內(nèi)外對(duì)圖像拼接方法的研究探索越來越多，圖像拼接技術(shù)越來越成熟。然而，在圖像合成技術(shù)方面仍然存在以下問題。大多數(shù)接合演算法都有很大的限制，通常僅適用于一個(gè)場(chǎng)景或一種場(chǎng)景類型。到目前為止，還沒有能夠滿足所有應(yīng)用服務(wù)需求的并排技術(shù)。目前，大多數(shù)接頭方法僅側(cè)重于匹配精度，而忽略了匹配的有效性。盡管匹配精度有所提高，但效率低下，生產(chǎn)應(yīng)用程序極為不利。鑒于圖像合成技術(shù)的廣泛使用和數(shù)據(jù)量的增加，迫切需要采用能夠提供高精度和高效率匹配的快速合成技術(shù)。目前，處理高分辨率和大規(guī)模圖像的效率可能會(huì)顯著降低，這表明該技術(shù)尚未得到很好的開發(fā)。在沒有明顯特征的情況下合成圖像時(shí)會(huì)出現(xiàn)匹配錯(cuò)誤。三、試驗(yàn)方案1.試驗(yàn)區(qū)概況本文選擇了一個(gè)大城市作為試驗(yàn)區(qū)，共拍攝了639張無人機(jī)照片。平面坐標(biāo)采用2000國家大地坐標(biāo)系，高程坐標(biāo)采用1985國家高程基準(zhǔn)，按3°分帶。數(shù)據(jù)結(jié)果為優(yōu)于0.2m的數(shù)字正射影像圖，該結(jié)果作為城市大比例尺數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，或作為部分主城區(qū)所有新測(cè)要素的基礎(chǔ)影像源。2.數(shù)據(jù)處理控制點(diǎn)選取及空三加密。根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)庫的結(jié)果和土地確認(rèn)項(xiàng)目的影像底圖數(shù)據(jù)，在測(cè)量區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一選擇了28個(gè)控制點(diǎn)。創(chuàng)建新項(xiàng)目，設(shè)置圖像坐標(biāo)系，導(dǎo)入轉(zhuǎn)換的POS數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)文件(包括控制點(diǎn)ID、X、Y、Z)，并測(cè)量多個(gè)重疊圖像的控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)的分布如圖所示。測(cè)量、調(diào)整和優(yōu)化控制點(diǎn)后，空三加密匹配將從連接點(diǎn)開始?？杖用芸刂泣c(diǎn)的精度應(yīng)根據(jù)水平位置(X/Y)和高度公差分別為0.02m和0.02m。根據(jù)質(zhì)量分析報(bào)告，x方向平均誤差為0.0044238m，y方向平均誤差為-0.009366m，z方向平均誤差為0.14555m，符合精度要求。創(chuàng)建數(shù)字曲面模型和正交圖像。當(dāng)空三加密滿足要求時(shí)，可以自動(dòng)生成數(shù)字曲面模型和DOM結(jié)果。3.精度驗(yàn)證對(duì)拼接生成的正射影像圖進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)、精度檢核是非常必要的，僅當(dāng)結(jié)果符合航空攝影測(cè)量的要求并可應(yīng)用于測(cè)量項(xiàng)目時(shí)，結(jié)果才合格。本文選取了30個(gè)測(cè)量點(diǎn)，以確定圖像結(jié)果的精度。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)公差為2.5m，計(jì)算誤差為0.567m，符合開發(fā)精度要求。結(jié)束語綜上所述，充分利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，包括像片控制點(diǎn)和高精度圖像，不僅降低了計(jì)算成本，而且大大減少了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的工作量，并部分更新了以前的生產(chǎn)模型?；赑ix4D軟件的自動(dòng)處理可釋放大量人力，從而實(shí)現(xiàn)快速繪圖，同時(shí)最大限度地減少人工交互并提高工作效率。但是，Pix4D軟件高度自動(dòng)化，具有大量用于創(chuàng)建圖像的數(shù)據(jù)，因此處理時(shí)間很長(zhǎng)。因此，圖像處理需要功能強(qiáng)大的圖形工作站。在數(shù)據(jù)處理過程中，測(cè)量區(qū)域可以根據(jù)測(cè)量區(qū)域的大小劃分為多個(gè)較小的測(cè)量區(qū)域，以便快速打印大型圖像。參考文獻(xiàn)：[1]全國人大常委會(huì)辦公廳.中華人民共和國測(cè)繪法[J].中華人民共和國全國人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)公報(bào),2017(3)：396-403.[2]劉望明，王棟，劉軍峰，等.基于Pix4D軟件的無人機(jī)影像成圖研究[J].科技風(fēng),2020(19):100.[3]武書利,張朋.小型旋翼無人機(jī)在大比例尺地形測(cè)圖中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程,2018(5)：87.[4]李明，曹瀚，劉良明，等.面向應(yīng)急的無人機(jī)影像拼接方法研究[C]//第