倾斜摄影空中三角测量解算优化研究

倾斜摄影空中三角测量解算优化研究

孟茜茜，褚洪秀

山东正元数字城市建设有限公司，烟台， 264000

摘要：针对目前倾斜摄影空中三角测量解算失败率高的问题，笔者深入分析了空中三角测量的过程，提出空中三角测量解算主要与输入的数据有关的结论，即与影像数据、POS数据和相机参数有关。并以实际生产项目为例，对输入的参数进行优化，通过对优化前后的成果进行对比分析，验证了笔者的结论。通过对输入参数进行优化，可以有效提升空中三角测量解算的成功率。本文提出的方案切实可行，希望可以为倾斜摄影数据解算的同行带来借鉴，提升数据的解算质量。

关键词：倾斜摄影测量；空中三角测量；空三加密；空三优化

0 引言

近年来，倾斜摄影测量技术取得了迅猛的发展，在社会的各行各业，都可以看到倾斜摄影的影子。随着倾斜摄影测量技术的发展，倾斜摄影数据解算软件也出现了很多，常使用的软件有本特利的Context Capture Center、上海瞰景科技的Smart3D、北京中测智绘的Mirauge3D、大势智慧的重建大师、大疆的大疆智图等。虽然倾斜摄影测量解算软件很多，但是都不能很好地解决倾斜摄影空三失败率高的问题^[1-2]。考虑到除了不同软件的不同算法之外，能够决定空三解算结果的因素主要是输入的参数，即输入的相机参数、POS参数和相机检校参数^[3-4]。本文从输入参数入手，提出多种方案对输入的数据进行优化，并通过实际项目对优化前后的结果进行对比分析。结果表明，采用本文的方案，不但可以有效提升空中三角测量解算的成功率，且加密点精度和效率均有了一定的提升，希望可以为同行作业人员带来借鉴。

1 倾斜摄影作业流程

倾斜摄影作业流程主要包括外业数据采集和内业数据处理两部分，外业主要是无人机航线规划、像控点布设与采集、航摄作业；内业主要包括新建工程、数据输入、空三解算、模型重建等，具体作业流程如图1所示。

图1倾斜摄影作业流程

2 倾斜摄影空三优化方案

空三解算结果主要由输入的数据决定，以下从影像质量提升、POS数据优化和相机参数优化三方面入手，对输入数据进行优化，从而提升空中三角测量解算的成功率。

2.1影像质量提升

影像质量的提升，主要采用匀光匀色和蒙板技术。

（1）对影像匀光匀色。无人机影像像幅小，通常获取的影像色差较大，有时候获取的影像亮度太低，不利于数据的解算。针对这种情况，通常需要对影像进行匀光匀色，提高影像的对比度，从而保障影像的解算。利用Photoshop软件，首先对一幅影像进行处理，然后创建动作，按照相同的方法对所有影像进行批处理。

（2）使用蒙板减小畸变。蒙板是通过两种颜色来设置的，对于不需要参与运算的部分，将对应的像素颜色填充为黑色；对于参与运算的部分，将对应的像素颜色填充为白色。蒙板如果是针对某一文件夹内所有的影像，则需将蒙板和影像放于同一文件夹内，且命名为mask.tif。然后新建工程，加载影像，蒙板就会起作用，这样蒙板就设置完成了。通过设置蒙板，不但可以减小影像的畸变，而且可以使得影像的分辨率尽可能一致。从这两方面出发，提高空中三角测量的解算成功率和精度。

2.2POS数据优化

POS数据的优化，主要是得到高精度的外方位元素，从而提升空三解算成功率。

（1）通过下视镜头POS解算侧视镜头POS。

目前多数倾斜航摄仪，在记录POS数据时，都是记录下视镜头的POS数据，在数据解算时，以下视POS作为侧视镜头影像的POS，这样POS精度低，不利于数据的解算。结合平台相机安置参数，以下视镜头POS为基准，对侧视镜头POS进行解算，可以有效提高POS的精度，还原摄影瞬间侧视镜头真实的空间位置坐标，从而提升空中三角测量解算的成功率和精度。

（2）利用其它软件优化POS数据。空三解算失败，主要的原因是POS不准确，可以借助第三方软件或者降低匹配要求，从而提高空中三角测量解算的成功率。目前在空三解算中，常用到的软件有photoscan和Mirauge3D等，这些软件解算数据时，空三成功率高，但是模型效果和精度不好，可以用这些软件对POS数据进行优化，得到精度较高的POS数据，然后将其引入其它软件中，完成数据的解算，这样也可以解决空三失败率高的问题。

2.3相机参数优化

相机参数优化，主要是优化相机的内方位元素，即相机焦距和像主点偏移值。

在倾斜摄影数据解算时，空中三角测量失败率高的一个原因就是影像冗余度高，且相机未经过专业的检校场进行检校，相机参数不准确，这使得匹配的加密点精度不统一，在后期进行平差调整的时候，容易出现分层、弯曲的问题，导致空三成果不可用。

3统计对比分析

通过多个实际项目，对优化前后的结果进行统计分析，得到表1中的结果。

表1 不同方案优化前后对比结果

通过表1可知，采用本文提到的方案对输入数据进行优化，不但可以提升空三解算的成功率，而且空三成果精度和解算效率均有了一定的提升，可以很好的完成数据的解算。

4结束语

针对倾斜摄影中空三失败率高的问题，本文提出几套切实可行的，并通过实际项目对其进行验证。结果表明，采用本文的方案对空三进行优化，可以有效提升空三的解算成功率，且在一定程度上，对空三的精度和效率也有一定的提升。本文的方案切实可行，希望可以为倾斜摄影作业人员带来借鉴，从而保障倾斜摄影数据的顺利解算。

参考文献

[1]张懂庆，李智，张繁荣.基于Context Capture倾斜摄影空中三角测量技术优化研究[J].软件，2021，42（02）：159-162.

[2]林志东.基于Smart3D的倾斜摄影空中三角测量优化研究[J].资源信息与工程，2020，35（05）：94-96.

[3]吴献文.倾斜摄影空中三角测量结果若干优化方法[J].华南地震，2021，41（01）：94-101.

[4]王莉娟.浅谈无人机航空摄影测量空三加密精度分析[J].化工管理，2020（27）：197-198.