SFM的傾斜航空影像空中三角測量

什麼是空中三角測量

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摘 要

針對傳統空中三角測量方法處理傾斜航空影像的不足，提出了一種基於SFM演算法的傾斜航空影像空中三角測量方法。首先利用垂直影像空三結果獲取初始區域網模型，垂直影像空三解算可透過常規的空三演算法或現有的軟體獲取。然後採用SFM演算法，在初始區域網模型的基礎上，遞增式地恢復傾斜影像的外方位元素，最後將垂直影像和傾斜影像聯合進行絕對定向、區域網光束法平差。選用玉樹資料進行空三試驗，結果表明：本文提出的SFM方法能夠精確解算出傾斜航空影像的外方位元素，且空三結果優於現有傾斜影像空三軟體Pix4Dmapper，可以作為一種傾斜航空影像定向的有用方法。

引用格式

吳子敬， 鄧非．ＳＦＭ 的傾斜航空影像空中三角測量［Ｊ］． 測繪科學，２０１７，４２（１１）：９７-１０１．

正文

傾斜攝影測量作為國際測繪領域近年來發展起來的一項新的對地觀測技術，在城市規劃、應急指揮、軍事偵察等領域日益得到應用和重視。它透過在一個飛行平臺上搭載多個相機，同時獲得測區的的頂面和側面影像，從而克服了傳統的航空攝影測量只能獲得正直影像的侷限性，減少了建築物側面紋理資訊的採集工作，能夠大大的提高後期三維建模效率。然而，由於其特有的拍攝方式，造成獲得的傾斜影像存在幾何變形大、解析度變化大、影像旋角大等問題，傳統的光束法區域網平差演算法在數學上已不能夠支援傾斜影像資料。因此，傾斜影像空三成為研究的熱點和難點。

目前，國內外已經出現了多種集軟硬體於一體的傾斜攝影測量系統。國外的傾斜攝影測量系統Leica RCD30 Oblique、Pictometry、StreetFactory、Smart3D等；國內的傾斜攝影測量系統主要有北京四維遠見公司研製的SWDC-5、上海航遙公司研製的AMC580、北京中測新圖公司研製的TopDC-5等。國內外文獻中對傾斜影像空三解算方面很少提及，傾斜影像空三目前還很不成熟。現有的傾斜影像空三方法，主要有兩種：① POS輔助空三。透過高精度的差分GPS獲取影像的拍攝位置，同時利用慣性測量單元（IMU）獲取影像的姿態，但高精度的IMU價格昂貴；②利用垂直影像方位估算。首先透過常規的空三方法解算出垂直影像的空三結果，然後利用先驗的垂直影像與傾斜影像之間的物理相對位置關係，推匯出傾斜影像方位。但是相機在拍攝過程中，垂直相機和傾斜相機之間的相對位置關係會發生變化。

本文在計算機視覺中的SFM（Struct from Motion）演算法的基礎上，闡述了一種基於區域網遞增式構建的傾斜影像自動空三方法，同時考慮到傳統SFM演算法受初始像對選擇的影響，並且目前垂直影像空三解算無論是在精度還是在效率上都已經很成熟，本文采用垂直影像輔助傾斜影像空三解算的方法，將垂直影像空三結果作為SFM演算法的初始模型，避免了SFM演算法對初始像對的依賴，增強了演算法的穩定性以及可靠性。

本文基於SFM演算法提出了區域網遞增式構建的方法，求解傾斜影像空中三角測量。該演算法不同於傳統的空中三角測量過程，將垂直影像空三結果作為SFM演算法的初始模型，採用遞增的方式依次恢復傾斜影像的外方位元素。試驗結果表明，本文采用的方法能夠較精確的得到傾斜影像的空三結果，演算法結果優於傾斜影像空三軟體Pix4Dmapper，可以作為一種實用的傾斜航空影像定向方法。

2017年（第42卷）第11期

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