基于DPGrid的高分辨率航空影像快速糾正與更新

朱 琳 竇小楠 唐廣濤 石 晶

（1.河南省基礎地理信息中心，河南 鄭州450000；2.河南省地圖院，河南 鄭州450000）

隨著社會經濟的發展，空間信息數據也在不斷變化和更新，因此對于基礎測繪的效率要求也越來越高。數字正射影像（DOM）作為基礎測繪產品之一，其快速更新制作更有利于其他測繪產品如DLG的快速判繪和采集。

目前，高分辨率、多時相的數字影像獲取技術已日趨成熟，如何利用現勢性強的高分辨率影像進行數字正射影像快速更新，是目前攝影測量與遙感研究的方向之一［1-2］。

本研究以高分辨率航空影像為實例，采用DPGrid影像更新模塊對航空影像進行快速糾正和更新。

1 實例數據介紹

1.1 DMC高分辨率航空影像

DMC高分辨率航空影像是由框幅式DMC數字航射儀獲取的基于面陣CCD技術的大像幅航空影像。分辨率為0.5m，航高為5 000m，航射儀焦距為120mm，像元大小為12μm。

1.2 1:10 000DOM

將已進行正射糾正1:10 000DOM作為此次實例數據的參考影像，其原始影像是由SPOT衛星高分辨率多波段掃描儀獲取的衛星遙感影像。融合后影像分辨率為2.5m。

1.3 1:10 000DEM

采用格網為5m的1:10 000DEM實現本次正射影像的微分糾正。

2 數字正射影像更新生產流程

本次基于DPGrid的數字正射影像快速更新是基于已有的SPOT5正射影像和1:10 000DEM進行DMC高分辨率航空影像的空三加密的過程。生產流程見圖1。

2.1 勻光勻色處理

由于航空影像拍攝時期氣候影響和地物的差異造成光線強度變化，以及傳感器內部感光器敏感度不均、光學系統漸暈、光照不一致等引起的局部色彩變化的現象，造成原始航片出現蒙霧、色彩不均勻和飽和度差等問題。為了提高后期影像匹配的準確度以及糾正后的正射影像在色彩及色調上基本一致，分幅影像達到無縫拼接的目的，因此在DPGrid-OrthoMaker模塊中對原始單張航空影像進行勻光勻色處理。

2.2 預處理

由于傳感器性能誤差以及不同航帶間的飛行方向不同，影像在進行正射糾正之間，首先進行幾何校正，主要有航帶設置，主點畸變改正和影像旋轉。

經幾何校正之后，在工程中查看航帶，并量測相鄰航帶間種子點，實現航帶間的粗匹配。

2.3 金字塔影像初次匹配

將預處理后的影像轉換生成1:3金字塔影像，這樣提高初次匹配的速度。在1:3金字塔影像基礎上進行自動并行匹配，實現航帶間和航帶內的同時匹配，DPGrid系統采用集群式計算機及相應的并行調度軟件進行并行處理，即分別在計算節點加上影像匹配等軟件程序，在匹配算法和影像處理的并行處理過程中，充分考慮并行處理的軟硬件設備結合，實現了并行計算環境下匹配任務的分配、調度及控制管理。在并行匹配之后實現1:3自動挑點，在選擇保留點數時根據地勢的不同選擇不同點數，原則為地勢越復雜，保留點數越多。

2.4 空三加密

2.4.1 金字塔影像自動匹配控制點

在DPGrid.OrthoUpdate System主界面點擊自動匹配控制點，通過設置匹配所需的DEM和DOM影像，并通過自動空三DPGrid.AT光速法平差模塊進行少量人工干預交互編輯，自動匹配控制點，解算外方位元素初值。

2.4.2 物方匹配解算外方位元素

將1:3金字塔影像平差解算所得外方位元素初值引入，進行物方匹配，最終通過1:1金字塔影像匹配及平差解算外方位元素。

物方匹配采用3級金字塔進行匹配，第一次先做1：9匹配，如圖2所示，在匹配過程中可以從上圖中紅色標識框判斷是否匹配出像控點。通過DPGrid.BA平差模塊進行平差解算，查看平差報告，由于此次平差在1：9基礎上，因此控制點平差報告顯示的誤差較大，應將誤差值除以9。精度滿足后回到物方匹配運行界面，接收平差結果并自動進行1:3金字塔影像匹配，直至1級匹配完成，通過重復匹配和平差，最終解算出精度最高的外方位元素值［3-4］。

2.4.3 人工交互輸出空三加密成果

進入DPGird.AT人工交互界面，通過設置平差參數，對測區進行光束法平差，平差后刪除交互式界面列出的像點誤差和控制點誤差較大的點，再進行平差解算，直至測區空三精度滿足要求后，可輸出空三加密成果，進行后期產品制作。

圖2 1:9級影像物方匹配結果

圖3 生成正射影像

2.4.4 生成和編輯正射影像

采用DPGrid-OrthoMaker模塊生成正射影像，主要包括單片糾正、快速鑲嵌，如圖3所示。單片糾正是利用DEM規則格網，對原始航片進行單片糾正；根據航片間的重疊度，將單片糾正的影像沿影像的重疊范圍中心線拼接，進行快速鑲嵌［5］。

通過DPGrid-OrthoEdit模塊可以對生成的正射影像導入、顯示、編輯以及分幅或選擇范圍輸出。編輯正射影像可通過人工修改鑲嵌線的方式，使正射影像成果在色調、地物等方面達到無縫連接，保證影像的完整和美觀；導出正射影像成果，可以選擇按照標準分幅導出，也可對感興趣區域進行框選導出，方便快捷。

3 結語

本文針對高分辨率航空影像采用DPGrid系統實現了快速糾正與更新，DPGrid系統采用集群式并行處理模式，和傳統的數字攝影測量系統相比，大大提高了工作效率。

DPGrid系統的三大模塊自動空三DPGrid.AT、光束法平差DPGrid.BA和正射影像全自動并行處理系統DPGrid.OP模塊，將自動化與人工交互分開，實現了高精度全自動空中三角測量，減少人工干預，提高高分辨率影像的利用率和作業效率。

［1］張劍清，潘勵，王樹根.攝影測量學［M］.武漢大學出版社，2003.

［2］景俊紅.DPGRID系統進行航空影像快速糾正生產的研究［J］.北京測繪，2014（5）：114-120.

［3］周偉，汪雅婕.利用DPGrid系統進行航空攝影測量生產研究［J］.江西測繪，2010，85（4）：5-7.

［4］孔愛紅.淺談應用DPGrid軟件制作正射影像圖［J］.測繪與空間地理信息，2012，35（5）：125-127.

［5］姜麗麗，李桃，殷福忠.基于DPGRID高精度影像的影像快速糾正試驗研究［J］.測繪與空間地理信息，2011，34（4）：78-80.