利用DPGrid系统制作影像图的有关问题探讨

浅述真正射影像制作的关键技术摘要: 本文简单介绍真正射影像的出现和发展现状，并对真正射影像制作中的关键技术做简单扼要的阐述。

关键词:真正射影像；TDOM；DSM；遮挡检测；阴影分析；像素工厂1引言测绘是一门应用性很强的学科,需求牵引是测绘科学发展的根本。

测绘4D 产品无疑是国家测绘的基础,产品的多样化是更是社会发展的需要。

在2006年出版的《中国测绘学科发展蓝皮书》中提到一种“真正射影像”的概念，书中认为，真正射影像在城市空间信息领域中应用前景非常广阔。

真正射影像这种全新的测绘产品开始引起普遍的关注。

本文就真正射影像制作中的关键技术做简单阐述，希望能在今后的测绘生产中产生积极的影响。

真正射影像图概念要阐述真正射影像图概念，先要从传统正射影像图讲起，然后通过比较两者的区别来理解真正射影像图概念和特点。

2.1 概念数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，DOM）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像数据集。

它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等特点。

数字真正射影像图（True Digital Orthophoto Map,TDOM）是利用数字表面模型（DSM），通过数字微分纠正技术，改正原始影像的几何变形，对整个测区进行影像重采样后，使影像视角被纠正为垂直视角而形成的影像图。

2.2 比较TDOM对影像重采样后的影像视角都被纠正为垂直视角，与传统的正射影像相比，在大比例尺影像图中，避免了高大建筑的倾斜对其它地物的遮挡，在拼接地区能够实现平滑自然的过渡。

单从纠正方式和建筑物效果来比较，传统DOM有如下特点：a、通过数字高程模型来纠正；b、会产生倾斜的建筑物；c、会产生一些掩蔽的区域。

而TDOM则是：a、通过数字表面模型来纠正；b、完全垂直的建筑物（屋顶能够正确定位）；c、无掩蔽的区域。

无人机影像DOM实训建议无人机航摄影像 dom生产探究摘要：近些年来，无人机作为传统航空摄影测量的补充手段在各个领域发挥着越来越重要的作用，特别是在小区域影像获取、困难条件地区的高分辨率数字化成图等方面成果显著。

越来越广泛的应用于国家抢险救灾、地理国情普查、影视剧拍摄、数字城市建设、城市管理以及测绘测量等领域。

而数字正射影像（DOM）这种具有丰富纹理信息和几何属性的一项重要基础地理信息产品，其制作技术在最近几十年取得了长足的发展，本文将进一步对无人机航摄影像dom生产进行研究。

关键词：无人机；dom；航空摄影测量低空无人机遥感测绘系统的最高分辨率可以达到0.1米，良好的分辨率能够很好地满足测绘地理信息的要求。

每日单机次摄影覆盖率可达100多平方米，比传统测绘技术效率大幅提高，甚至高出传统测绘技术30倍以上。

在处理速度上，比GPS技术和GIS技术拥有明显优势，有利于提高生产企业的生产效率。

通过对航摄影像进行编辑和加密，得到的图像更加直观清晰，且能够满足地理信息测绘标准和用户的实际使用要求。

此外，低空无人机遥感测图技术不需要配备专业的机组人员便可在较短的时间内可以完成外业测绘并且自动处理信息，减少了劳动力资源的投入，有利于测绘成本的节约。

本文主要通过大疆精灵4低空无人机配套DGIG04及Umap飞控软件快速获取被摄区域的航摄影像，以DPGrid摄影测量系统作为后处理软件，制作生成了河南省南阳市镇平县某区域1：1000的数字正射影像图。

1低空无人机影像获取完成无人机的安装以及与DJIgo和Umap巡航飞控软件的连接。

检查参数指南针、无线信道质量、飞行模式、照片比例以及飞控参数设置是否正确，并设置返航高度为150m，设置最大限高为200m。

在飞控软件界面的Goog1e地图上打开软件左下角卫星影像图并利用定位按钮对无人机的位置进行定位，设置此次飞行中设置旁向重叠度为60%、航向重叠度70%，并且设置航线航高为150m。

DPGrid操作手册第一章DPGrid系统目录结构1.1 系统目录DPGridPCExportHelpPreProcPrjMgrProdQChkServiceSmartATToolsa．Exportb．Help：帮助文件。

c．PreProc：内定向和预处理模块。

d．PrjMgr：引入影像的模块。

e．Prod：DEM生成编辑、DOM生成编辑和点云编辑模块。

f．QChk：质量检查DEMDOM模块。

g．Service：网格控制服务程序。

h．SmartAT：交互式编辑、航带偏移点、转点模块、匹配模块。

i．Tools：工具包括网格控制模块、SpViewer模块、观察立体模块。

1.2用户目录说明a．AATb．AAT_Logc．Adjustment：平差工程输入输出文件存放目录，包括：pts 相点文件、pht外方位元素、gcp控制点文件、cmr相机参数文件、gps参数、proj平差工程文件。

d．BBImage：正射影像结果存放文件e．Detailf．DSM：数字表面模型g．Harris、Wallisfilter、Photoresult：影像预处理结果。

h．Images：影像存放目录。

i．Orientation：空三匹配结果存放目录j．Product：生成产品的存放目录k．QV：缩略图存放目录l．tieEdit：相点信息m．Work：外方位元素存放目录n．工程文件“<测区名>.prj”。

o．相机参数文件“<测区名>.cmr”。

p．控制点坐标文件“<测区名>.grd”。

q．建立空中三角测量影像列表时，生成影像列表文件“<测区名>.img”。

r．选取航带偏移点时，连接点坐标文件“<测区名>.tpc”。

s．网络子机信息“IPAddress.txt”。

t．航带影像信息“ImageList.idx”。

u．参数文件“<测区名>.dpg”。

第二章DPGrid工作流程介绍2.1 工作流程图2.2 系统启动有两种方法可以启动DPGridAero：双击快捷图标或运行根目录下的可执行程序DPGridAero.exe。

打开DPGRID主程序如下：新建工程点击工程管理——新建工程，弹出如下对话框：单击工程文件后的浏览按钮，弹出如下对话框：在文件名输入工程名（00），点击打开按钮，回到工程参数设置对话框：摄影类型参数、匹配参数、定向精度参数及产品参数根据要求填写。

完成后点击确定按钮。

回到DPGRID主界面。

点击工程管理——相机参数，弹出如下对话框：各项参数根据已知数据填写。

相机名称可不填。

如果有已经制作好的相机参数文件（.cmr），点击导入按钮引入相机文件。

填写完成后点击确定按钮。

然后在DPGRID主界面点击工程管理——控制点参数，弹出如下对话框：根据已知数据填写控制点参数，或者引入已经制作好的控制点文件（.grd）。

完成后点击确定按钮。

引入影像点击工程管理——导入影像，弹出如下对话框：在此界面点击添加按钮选择测区要添加的影像。

添加后选择影像是否需要进行内定向，主点及畸变纠正，旋转，wallis，harris，金字塔，快视图等。

其中新建测区的wallis，harris，金字塔，快视图为必须选择的。

完成后点击确定按钮，如下图所示。

建立航带列表。

点击工程管理——航带设置。

弹出如下对话框：建立航带列表。

保证索引号尽量是升序。

完成后点击确定按钮回到DPGRID主界面。

如下图所示。

可看到航带缩略图，检查下左右相片或者上下航带是否有误，需及时改正。

点击自动空三——自动匹配，弹出如下对话框。

只勾选航带内匹配，单击OK按钮，弹出对话框如下：单击确定开始进行航带内匹配，完成后弹出Over对话框。

DPGRID处理无人机数据的生产实践吴国青【摘要】本文通过实际工程项目，阐述DPGRID系统对无人机获取的影像数据进行1：1000 DLG、DOM制作生产过程中注意的关键质量点和技术路线。

同时，对有关精度进行分析，论证了无人机可以用于大比例尺航测成图。

【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】3页(P181-182,187)【关键词】DPGrid;无人机;DLG DOM;质量;技术路线;精度【作者】吴国青【作者单位】苏州武大影像信息工程研究院有限责任公司，江苏苏州 215163【正文语种】中文0 引言这些年随着国家大力推广应用国产低空无人飞行器航测遥感系统在国家应急救灾、国土资源监察、数字城市建设和新农村测绘保障等领域均取得了不少成绩。

相对于传统航测航空审批周期长、专业摄影设备、成本大等情况，低空无人飞行器具有机动灵活，操作简单，可以便捷高效进行数据获取，而且获取的影像具有高分辨率、高清晰度，逐渐成为常规航空摄影的一种有效补充手段。

本文通过阐述在江苏某地成功运用低空无人飞机进行影像数据获取，采用武汉大学张祖勋院士领衔研制的新一代数字摄影测量网格系统（DPGrid）[1]进行低空数据处理来生产 1：1000 DLG、DOM，对工程实施中关键点工艺流程进行阐述，并对成果精度进行了评定，总结验证无人机航测可应用于大比例尺航测成图。

1 工作流程及关键技术1.1 测区概况及任务本项目测区位于江苏苏北某市郊区，测区内地势低平，居民地大都沿河呈一字型分布较有规律，多为农田，测区面积为30 km2，测区范围如图1。

图1 测区范围图2 作业流程1.2 工作流程采用低空无人飞机航测的作业流程包括低空航测、像控测量、自动空三、立体测图、外业调绘及编图、DOM制作等。

其中关键的质量点包括低空航测规划、相机检校及畸变改正、像片控制点的布设及测量、自动空三、无缝测图、DOM匀色镶嵌。

相对传统作业流程，低空航测作业流程如图2所示。

浅谈应用DPGrid软件制作正射影像图
孔爱红
【期刊名称】《测绘与空间地理信息》
【年(卷),期】2012(035)005
【摘要】调用DPGrid的匀光匀色、正射影像纠正和自动镶嵌功能,利用已有的数字高程模型制作正射影像,并对最终的正射影像成果进行必要的编辑。

%This paper produces ortho-photo image using existing DEM by calling the uniform light and color function,ortho-photo correction function and automatic inlay function of DPGrid software,and carries out necessary edition of the resulting ortho-photo image.
【总页数】3页(P125-127)
【作者】孔爱红
【作者单位】广东省国土资源技术中心,广东广州510075
【正文语种】中文
【中图分类】TP75
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1.浅谈应用DPGrid软件制作正射影像图 [J], 刘丽宏;孟凡松
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3.DUX匀光软件在制作数字正射影像图中的应用 [J], 何纯芳
4.易拼图(EPT)软件在正射影像图制作中的应用 [J], 陈小航;黄金浪;施一军
5.浅谈应用DPGrid软件制作正射影像图 [J], 刘丽宏;孟凡松
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低空数码影像DPGrid处理低空数码影像DPGrid处理流程武汉中测晟图遥感技术有限公司二零零九年十二月十四日第一章DPGrid工作流程介绍 ..................................................................... ......... 1 1.1 工作流程图 ..................................................................... ............................ 1 1.2 系统启动 ..................................................................... ................................ 1 第二章DPGrid工作流程详细说明 ......................................................................2 2.1 数据准备 ..................................................................... ................................ 2 2.2 工程管理 ..................................................................... .. (3)2.2.1 工程参数设置 ..................................................................... (3)2.2.2 相机参数设置 ..................................................................... (4)2.2.3 控制参数设置 ..................................................................... (5)2.2.4 航带设置 ..................................................................... . (7)2.2.5 影像预处理 ..................................................................... .................. 8 2.3 自动空三 ..................................................................... .. (9)2.3.1 自动匹配 ..................................................................... . (9)2.3.2自动挑点 ..................................................................... . (11)2.3.3交互式编辑 ..................................................................... (12)2.3.4 空三成果输出 ..................................................................... ..............25 2.4产品生产与输出 ..................................................................... .. (26)2.4.1概述 ..................................................................... (26)2.4.2生成正射拼图 ..................................................................... (27)2.4.3自动生成DEM .................................................................... .. (27)2.4.4编辑DEM .................................................................... (28)2.4.5 生成正射影像 ..................................................................... .. (29)2.4.6编辑正射影像 ..................................................................... (33)第一章DPGrid工作流程介绍1.1 工作流程图数据准备新建工程工程管理自动空三产品生成与输出设置工程参数航带内匹配生成DEM/DOM设置相机参数添加航带间偏移点交互式编辑设置控制点参数航带间匹配输出产品航带设置自动挑点检查产品影像预处理交互式编辑显示产品输出成果图1-1 DPGrid 工作流程图 1.2 系统启动有两种方法可以启动DPGridAero:双击桌面快捷图标或运行根目录下的可执行程序DPGridAero.exe。

浅谈DPP 调片心得——TOKEY ，蜂鸟网第一章：基本调整数码相片不同于传统胶卷相片的感光模式，其是通过数码相机内的感光元器件CMOS 进行感光的，而构成CMOS 的组件是由像素电子元器件组成，其产生的电流会互相干扰，故拍出的相片与胶片不同，往往会出现灰蒙的视觉感受！也就是所谓的“数码灰”。

其实数码摄影的解像力强大所在，是其RAW 格式！在这个模式下，灰蒙的相片里隐藏着大量的图像信息，也是RAW 格式较JPG 格式文件容量大许多的缘故！下面先发一张原图大家看看！相机除默认锐度为3外，其余均未作任何机身参数设置！正如学画画先学素描一样，咱先从黑白的开始！在DPP 文件里打开图片，点击“工具”栏，然后点击“RGB"出现对话框，将饱和度调至0，将会出现下面的黑白相片，切记，当你点击"RAW"模式时也有饱和度调整，即便您将其调整至0，其也不能将相片完全褪色！让大家将片子调成黑白的目的是不要让过多的色彩干扰视觉，而更专心的调整片子的色阶和层次对比关系，从而将片子的黑白灰宽容度做到最大！这张片子将对比度做到了+30、亮度做到了+4，基本将片子的色阶层次拉开，要注意对比度过大会造成高光溢出而且颗粒明显增加！同时光亮度和对比度的调整是相辅相成的，在这里大伙千万不要照搬照抄调整参数，应该根据相片的实际曝光参数进行调整，当对比度加大时应该减小光亮度，当然片子本身曝光欠曝时则应增加！接下来调整锐度，记住了在"RGB"里和"RAW"里的调整是可双向同时调整的，只是RGB里调整单位量要小一些，而RAW里要多一些！我通常在RGB里将锐度调整至200（一般不会超过200）、在RAW里调整至7（一般不会超过7）！好了，现在我们相对得到了一张反差和锐度都比较理想的黑白相片，接下来我们回到RGB 里调整色彩饱和度。

由于对比度的增加会加强色彩饱和度，故饱和度调整应根据作品的内容进行调整，一般来说花卉颜色还是尊重原有色彩比较恰当，而风光则宽容度较大些！这张片子色彩饱和度只给至70修改后 原片由于增加了对比度的关系，画面颗粒有所增加，接下来咱们进行减噪处理！点击NR\镜头\ALO ，出现RAW 及JPG 对话框，根据您用的是RAW 或JPG 拍摄模式相应调整，建议打开百分之百截图观察调整！这张片子的照度减噪及色度减噪均为2，过多减噪会影响画面的成像锐度！第二章：关于精细白平衡的调整照例还是先上原片拍摄时间是早上：6：29分，评价式测光，光圈优先，RAW模式拍摄，有雾能见度较差！从原片看，充分体现了佳能未经后期处理直接出片的特点，又灰又肉！经过第一章介绍的方法，我们得到了一张下面的片子，调整参数如下：RGB：亮度：+16（由于天气不佳，曝光量稍欠，故稍增加一些亮度）对比度：+30饱和度：90（对比度增加比较大，饱和度应相应减少，否则饱和度会过曝，和主题内容及风格不吻合）清晰度：170RAW：清晰度：5NR\镜头\ALO照度减噪：2色度减噪：2从调整完的片子看，基本的反差和层次都比未调整时大有改善，但气氛明显不够，而且画面偏暖，清晨的清爽和原片里隐隐约约的蓝调子未能体现出来！好了，我们在DPP工具栏里打开RAW里的“调谐”一栏，弹出白平衡精细调节对话框，我们可以在调色碟里滑动按键找到适合的色温，这张的调节参数是：色调：216，颜色饱和度：152基本上未经白平衡调整的片子偏暖的问题得以调整，而且主体鸟身上的白色也未偏色过多！背景的蓝调子也得第三章：关于低保和度1.还是先上张原片，这是用40D+24-70拍摄的，RAW模式+评价式测光，似乎曝光稍过了些，从原画面来看，24-70一向被很多人认为画面偏软和发灰的特质显露无遗，而且构图上背景的人物稍显乱了些，白平衡也不准，相信很多摄友都会碰到这种画面，有一点要坚信，其实这并不足以使你把它给删了。

DPGrid使用手册DPGrid操作手册第一章 DPGrid系统目录结构1.1 系统目录DPGridPCExportHelpPreProcPrjMgrProdQChkServiceSmartATTools a( Exportb( Help:帮助文件。

c( PreProc:内定向和预处理模块。

d( PrjMgr:引入影像的模块。

e( Prod:DEM生成编辑、DOM生成编辑和点云编辑模块。

f( QChk:质量检查DEMDOM模块。

g( Service:网格控制服务程序。

h( SmartAT:交互式编辑、航带偏移点、转点模块、匹配模块。

i( Tools:工具包括网格控制模块、SpViewer模块、观察立体模块。

1.2 用户目录说明a( AATb( AAT_Logc( Adjustment:平差工程输入输出文件存放目录，包括:pts相点文件、pht外方位元素、gcp控制点文件、 cmr相机参数文件、gps参数、proj平差工程文件。

d( BBImage:正射影像结果存放文件e( Detailf( DSM:数字表面模型g( Harris、Wallisfilter、Photoresult:影像预处理结果。

h( Images:影像存放目录。

i( Orientation:空三匹配结果存放目录j( Product:生成产品的存放目录k( QV:缩略图存放目录l( tieEdit:相点信息m( Work:外方位元素存放目录n( 工程文件“<测区名>.prj”。

o( 相机参数文件“<测区名>.cmr”。

p( 控制点坐标文件“<测区名>.grd”。

q( 建立空中三角测量影像列表时，生成影像列表文件“<测区名>.img”。

r( 选取航带偏移点时，连接点坐标文件“<测区名>.tpc”。

s( 网络子机信息“IPAddress.txt”。

t( 航带影像信息“ImageList.idx”。

目录 ....................................................... 错误!未定义书签。

第一章 DPGrid系统简介. (2)1.1系统目录 (2)1.2 用户目录 (2)第二章软件安装 (4)2.1软件安装及卸载方法 (4)2.2软件安装推荐系统配置 (6)第三章软件操作流程 (7)3.1软件流程示意图 (7)3.2具体操作方法 (7)3.3具体流程 (8)3.3.1工程管理 (8)3.3.2设置工程参数 (9)3.3.3设置相机文件 (9)3.3.4设置控制点 (10)3.3.5导入影像 (10)3.3.6设置航带 (11)3.3.7设置对齐 (12)3.4自动匹配 (13)3.5自动挑点 (15)3.6交互式编辑 (16)3.6.1常规空三加密交互界面介绍 (16)3.6.2分区、合区操作说明 (19)3.7空三平差介绍 (21)3.7.1平差界面介绍 (21)3.7.2平差参数设置操作说明 (22)3.8输出数据文件说明 (34)3.9平差输出结果标志含义 (35)3.10实际作业中平差时相关参数的设置问题。

(37)3.11输出结果 (41)第四章产品生产 (42)4.1生成DEM (42)4.2生成正射影像 (42)14.3编辑正射影像 (49)第一章 DPGrid系统简介1.1系统目录系统目录说明1.2 用户目录用户目录说明23第二章软件安装2.1软件安装及卸载方法安装DPGridLATLAT系统的同时，需要在本地主机上安装软件狗驱动程序和服务程序。

▲安装软件狗驱动程序：软件狗的驱动程序在系统目录Service下的LicMgr文件夹内，包括S4_DRIVERS_32文件夹和S4_DRIVERS_64文件夹。

可以根据本地计算机硬件情况选择采用32位或者64位软件狗驱动程序。

▲安装服务器程序：点击电脑开始—>运行，如图所示，将“打开”一栏中输入服务器程序DPGLicSvr.exe的路径后，输入“-i”，点击确定开始安装服务器4程序。

基于MapMatrixGrid 的网络化摄影测量系统实现与优化答　星1，吴克友1，刘　涛1，周勇兵1，田思忆1（1.武汉市测绘研究院，湖北 武汉 430022）摘 要：传统单机版摄影测量系统在协同生产、项目管理、海量影像调度等方面存在弊端，利用MapMatrixGrid 的网络化集群计算模式以及多源地理数据处理能力能有效解决该问题。

阐述了搭建网络化摄影测量系统的关键技术及其优势，并对主流航测产品的作业流程和质量检查方法进行了优化，为提升航测规模化协同生产和管理效率提供思路。

关键词：摄影测量系统；网络化；MapMatrixGrid ；质量检查中图分类号：P23 文献标志码：B文章编号：1672-4623（2020）01-0090-04随着武汉市加快建设国家中心城市的步伐不断深入，自然地理资源与城市规划对测绘地理信息数据的时效性要求越来越高。

当前遥感影像获取途径的多元化，特别是国产高分辨率卫星和无人机影像资源获取便捷，已成为基础测绘数据的重要数据来源。

高时空分辨率影像数据已呈现出大数据特征，并行、高效的数据处理软件与技术不断涌现，如利用Smart 3D 、PhotoScan 等软件实现低空无人机与倾斜影像三维建模的全自动处理；利用Pixel Factory 、Inpho 、Erdas 等软件提供从框幅式到推扫式传感器影像的一体化解决方案等[1-2]。

专业技术间壁垒的不断破除，使摄影测量与遥感、计算机视觉与网络、云计算并行处理等技术相互融合。

人工智能学习算法的不断演化，使大量依赖人工操作的传统摄影测量作业模式被新技术替代。

例如，张祖勋院士[3]提出的“云控制”摄影测量技术，即利用已有地理空间信息数据替代外业控制点采集，已在中小比例尺影像高效、自动的几何定位和数据更新等方面得以实现。

然而，在立体视觉环境中进行大比例尺的航测生产，更多地依赖于人工采集精度和测图经验的积累，且人机交互采集的技术手段已相当成熟。

DPGrid功能简介DPGrid(数字摄影测量网格系统) 是将计算机网络技术、并行处理技术、高性能计算技术与数字摄影测量处理技术相结合而研制的新一代摄影测量处理平台，其性能远远高于当前的数字摄影测量工作站。

其中应急救灾非常规航空影像和低空数码影像的自动处理、大范围正射影像快速更新等技术居国际领先水平，在汶川大地震应急响应和国土资源调查等领域产生了巨大的作用。

武汉大学于2002年开始致力于数字摄影测量网格的理论和算法研究，先后于2007年7月12日通过了国家测绘局组织的DPGrid航空摄影模块成果鉴定会；20 09年1月6日通过了国家测绘局组织的DPGrid正射影像快速更新模块成果鉴定会。

目前，该系统已在黑龙江测绘局、广东省国土资源厅测绘院、广东省国土资源信息中心、浙江省第二测绘院、河南省地理信息中心、山西省遥感中心等测绘单位承担正射影像生产和更新等任务。

针对不同传感器类型，DPGrid数据处理可分为：航空摄影测量模块（框幅式影像）、低空摄影测量模块（框幅式影像）、正射影像快速更新模块和ADS40模块（研发中）。

1.DPGrid体系架构DPGrid将人工作业部分和自动化计算部分最大程度分离，充分利用高性能的多计算节点和分布式计算技术提高数据处理和摄影测量计算的效率。

图1为DPGrid体系架构。

图1 DPGrid体系架构2.航空摄影测量模块（框幅式影像）航空摄影测量模块主要处理传统常规航空摄影数据（RC30,RMK,DMC,UCD等扫描和数码框幅式影像）,具有以下功能（子模块）：¾DPGrid.AT(空三子模块)：进行影像的全自动匹配与转点；¾DPGrid.BA(平差子模块)：进行光束法平差解算，可支持GPS/IMU辅助平差；¾DPGrid.DEM(DEM制作子模块):自动匹配DSM；通过自动滤波和人机交互编辑制作DEM；¾DPGrid.OP(正射影像制作子模块)：正射影像自动纠正与镶嵌；¾DPGrid.ID(影像匀光子模块)：对航空影像进行自动匀光、匀色处理；图2为航空摄影测量模块主要界面，图3为航空摄影测量模块功能展示。

利用DPGrid系统制作影像图的有关问题探讨王家玉;朱陈明【摘要】随着科技的进步和社会的发展,正射影像应用范围越来越广泛.特别是在国土资源调查、生态环境监测、灾害监测、快速响应等各个领域,迫切要求测绘部门能快速、高效生产满足需要的正射影像产品.现以"2008年地震灾区(秦岭、陇南摄区)1:5000正射影像图制作"项目的生产为例,对采用的数字摄影测量网格DPGrid生产正射影像图的关键技术、工作效率和产品数学精度进行分析和总结,得出结论.【期刊名称】《测绘技术装备》【年(卷),期】2010(012)003【总页数】4页(P31-34)【关键词】DPGrid;空三加密;正射影像;精度【作者】王家玉;朱陈明【作者单位】甘肃省基础地理信息中心,甘肃兰州,730000;国家测绘局第一航测遥感院,陕西西安,710054【正文语种】中文随着科技的进步和社会的发展，各行各业对遥感影像数据处理速度提出了迫切要求，现有的数字摄影测量工作站已难以适应这一要求，因此需要我们在提高效率上下功夫，革新作业方式与作业流程。

目前，在影像处理方面有明显优势的系统如：法国地理院开发的高性能航空数字摄影测量处理系统——像素工厂(Pixel Factory--PF)，武汉大学研发的数字摄影测量网格DPGrid软件，中国测绘科学院研发的高分辨率遥感影像数据一体化测图系统PixelGrid软件。

这些软件的应用极大地提高了制作正射影像的速度，降低了成图周期。

其应用的前景备受社会各界的关注。

本文以“2008年地震灾区（秦岭、陇南摄区）1∶5000正射影像图制作”项目的生产为例，对DPGrid生产的正射影像图关键技术、工作效率和产品数学精度进行分析和总结。

2008年地震灾区（秦岭、陇南摄区）1∶5000正射影像图制作项目，测区总面积约4500 km2，测区位于甘肃省天水地区和陕西省汉中地区相交汇的区域，北起秦岭，南接巴山。

全测区以高山地、山地为主，有少量平丘地，平均海拔约为2000 m，最高海拔约3500 m，最低处约470 m，地势南北高，中间低。

基于DPGrid系统的无人机遥感数据处理试验吴亮;赵西安【摘要】随着无人机航空摄影技术的发展,使用航测软件对无人机遥感数据进行后期处理变得越来越重要,如何迅速高效地处理无人机遥感数据,成为了无人机技术的一个难点.以新一代国产并行处理系统数字摄影测量网格(DPGrid)为例,通过具体试验,介绍了无人机遥感数据的后期处理过程及相关关键技术.【期刊名称】《北京建筑工程学院学报》【年(卷),期】2013(029)001【总页数】7页(P43-48,82)【关键词】遥感;并行计算;无人机;智能镶嵌;匀光【作者】吴亮;赵西安【作者单位】北京建筑工程学院测绘与城市空间信息学院,北京100044【正文语种】中文【中图分类】V243.5;TP79使用无人机进行低空摄影具有灵活、高效、快速及成本低等优点，能够广泛应用于重大工程、新农村建设和应急救灾等方面的测绘保障.但由于无人机上搭载的相机目前都是非量测相机，如佳能的5D Mark II，与传统的量测相机相比，存在像幅太小、畸变差大等问题;无人机的空中作业环境也没有传统航摄环境稳定，受天气的影响比较大，从而经常导致其后期处理出现精度问题.因此需要一种高性能的数字摄影测量系统来解决无人机遥感数据后期处理的难题.DPGrid是由武汉大学研制出的新一代数字摄影测量系统，充分应用当前先进的数字影像匹配、高性能并行计算、海量存储与网络通讯等技术，打破了传统的摄影测量流程，实现了航空航天遥感数据的自动化快速处理和空间信息的快速获取.其性能远远高于传统的数字摄影测量工作站，能够满足三维空间信息快速采集与更新的需要，实现为国民经济各部门与社会各方面提供具有很强现势性的三维空间信息［1］.DPGrid拥有低空、航空、航天遥感数据处理模块和DPGrid.slm无缝测图模块.其中低空摄影测量模块主要处理飞艇、无人直升机、无人固定翼飞机等低空遥感平台获取的低空遥感影像，包括条带状航线的低空数据.1 DPGrid系统与常规摄影测量软件的比较DPGrid系统与常规摄影测量软件相比，在下列几个方面有明显的优势:1)DPGrid系统采用的是集群计算机系统的并行计算机制，一般有4个计算节点参与运算，其计算数字高程模型和正射影像的速度是常规摄影测量软件的2～4倍，且其计算节点还可以不断扩展以保证更高的速度.2)DPGrid系统在自动匹配这一步采用了Wallis影像增强技术，在没有提供像片外方位元素的情况下，依然能够保证连接点(Tie-points)的自动量测精度和数量，从而保证了之后光束法平差的精度;而常规摄影测量软件一般需要额外的位置数据或位置姿态数据才能保证连接点的自动量测精度和数量.3)由于DPGrid在计算性能上具有优势，大量正射影像图的一次性镶嵌成为其重要步骤，在镶嵌的过程中，镶嵌线的好坏决定着镶嵌图的质量.常规摄影测量软件一般都是先给定镶嵌线的初始位置，然后再对镶嵌线进行人工编辑;而DPGrid使用的是智能镶嵌算法，能自动生成高质量的镶嵌线来取代大量人工编辑工作.2 基于DPGrid系统的无人机遥感数据处理试验2.1 数据处理流程图1 DPGrid数据处理流程图2.2 数据准备为了验证DPGrid低空模块的生产精度，本次试验无人机航摄的区域选择为新疆某城市，使用的相机是佳能5D Mark II，像幅大小是3 888 pixel×2 592 pixel;CCD 尺寸是22.2 mm×14.8 mm，相对航高是600 m，摄影比例尺是1∶25 000，成图比例尺为1∶1 000.在使用DPGrid之前，需要进行数据准备，包括:无人机遥感影像数据、航线信息表、相机检校参数和控制点资料(具体坐标和点之记).有的无人机搭载有小型 POS 系统，还可以准备像片外方位元素数据.2.3 预处理1)使用相机检校参数对原始影像进行像主点及畸变差改正;2)导入控制点文件;3)确定航带的排列顺序及旋转方向(确保影像数据在航向旁向均有重叠);4)导入改正后的影像到系统中.2.4 自动空三加密2.4.1 自动匹配:生成连接点，用于之后的光束法平差选择适当参数即可自动运行，这一步耗时较长.在做这一步之前，如果影像均做了90度的旋转，则需要在相机参数设置中将宽高互换，保证设置与实际的宽高相对应.图2是系统自动生成连接点的情况.自动匹配采用了Wallis影像增强技术，因为Wallis滤波器可以在增强原始影像局部反差的同时又抑制噪声.其原理是将局部影像的灰度均值和方差映射到给定的灰度均值和方差值，使在影像不同位置处的灰度方差和灰度均值具有近似相等的数值.由于该滤波器在计算图像的局部灰度均值和方差的时候，引入了平滑算子，因此它在增强影像有用信息的同时还能对噪声进行抑制，使影像中存在的极为模糊的纹理模式得到增强，改善图像的质量［2］.Wallis变换如下式所示:图2 连接点生成图其中，g(x，y)为原始影像中点(x，y)的灰度值;G(x，y)为点(x，y)经 Wallis变换后的影像灰度值;r1=(csf)/(csg+sf/c);r0=bmf+(1-b-r1)mg;参数r1、r0分别是乘性系数和加性系数;mg、sg分别为影像中某一像素的一定邻域的影像灰度均值和灰度方差;mf、sf分别为影像均值的目标值和影像方差的目标值;c为影像反差扩展常数，其取值一般为［0，1］;b为影像亮度系数，其取值也是［0，1］.Wallis滤波的实现过程如下:1)把数字影像分为互不重叠的矩形区域，区域的尺度对应于要增强的纹理模式的尺度;2)计算各矩形区域的灰度均值和方差;3)灰度均值和方差的目标值分别设定为127和40～70之间的数值，然后计算出各区域的Wallis滤波器乘性系数r1和加性系数r0;4)由于各矩形区域不重叠，所以数字影像的任一像素的系数r1、r0采用双线性内插得到，并计算出所有像素新的灰度值［2］.在自动匹配这一过程中，对本试验中的一幅无人机影像进行Wallis滤波处理，结果如图3、图4.可见，经过Wallis滤波变换，影像不同尺度的纹理细节明显得到增强，因此能够匹配出更加精确的特征同名像点，即连接点(Tie-points).2.4.2 无控制点时的光束法平差——即进行自由网平差图3 原始影像图4 经Wallis滤波变换后图像其中，单位权中误差和像点精度一般设为半个像素大小，当平差完毕，会出现连接点的误差情况，系统是用“*”的数量来表示误差的大小，“*”越多，表示误差越大，因此需要先删除较大的误差点，再进行平差，然后再删点再平差，反复这样直到列表中不再出现带“*”的点号为止.2.4.3 加入控制点，再进行光束法平差(绝对定向)加入控制点后，进行平差，如果平差失败，需要将单位权中误差的值和像点精度值改大一些，以确保平差成功;如果之前导入的控制点文件的x，y值没有互换，这时先需要互换再进行平差，之后是采取同样的方法将误差列表中的粗差点剔除.此歩是在相对定向的基础上，进行绝对定向的解算，目的是解算出像片的外方位元素.此歩提高了相对定向后外方位元素的精度.图5是外方位元素解算结果.2.5 产品生产1)正射拼图:将所有影像加入列表即可进行一个粗略的影像拼接——效果一般，没有匀光，主要是用来看影像是否存在问题.2)DEM制作:密集匹配，粗差剔除和DSM自动生成.3)DOM制作:包括生成整测区 DEM、匀光匀色、单像纠正、色调均衡、快速镶嵌及智能镶嵌.图5 绝对定向后的外方位元素图6 未经匀光的影像这里正射影像的匀光匀色采用了基于Wallis滤波器的多幅影像匀光技术.如前所述，Wallis滤波器可以起到使影像中灰度微小信息增强的作用.一幅影像的均值反映了其色调与亮度，标准偏差则反映了其灰度动态变化范围，并在一定程度上反映了其反差.一方面，考虑到相邻地物的相关性，理想情况下获取的多幅影像在色彩空间上应该是连续的，具有近似的色调、亮度与反差，近似的灰度动态变化范围，因而也应具有近似的均值与标准偏差.因此，要实现多幅影像间的色彩平衡，就应使不同影像具有近似的均值与标准偏差，这是一个必要条件.另一方面，由于在真实场景中地物的色彩信息在色彩空间上是连续的，在整个场景中，尽管不同影像范围内地物的色彩信息仍然存在差异和变化，但这些差异、变化都是局部的，其整体信息的变化很小.而影像的整体信息可以通过整幅影像的均值、方差等统计参数反映出来，故可以对不同影像以标准参数为准，进行标准化的处理，从而来获取影像间的整体映射关系，这是一个充分条件.因此，可以采用基于Wallis滤波器方法进行多幅影像间的匀光处理［3］.图6、图7为本次试验的匀光成果比较:而多幅正射影像的镶嵌则采用了基于蚁群算法的智能镶嵌技术.因为参与镶嵌的相邻正射影像是具有一定航向和旁向重叠率的像对，它们在航向或旁向上存在重叠区域，对这些重叠区域进行灰度差值运算，可以得到重叠区域的差值图像.由于不同影像的拍摄角度不同，建筑物、树木等具有一定高度的地物在重叠区域里存在投影差，而它们在差值图像中会以较亮的灰度表现出来;某些成像时颜色反差大的区域如水域、冰雪覆盖区域等也会在差值图像中反映出来.将差值图像上这些较亮的区域视为障碍区域，利用蚁群算法在重叠区域中选择一条能够避开障碍区域的最优路径，则该路径即为系统自动生成的镶嵌线［4］.图7 经匀光后的影像蚁群算法是一种基于种群寻优的启发式搜索算法.蚂蚁在觅食过程中，是根据一种叫信息素的挥发性化学物质来与其他蚂蚁进行通讯和协调.蚁群通过这种信息素进行交互协作，形成正反馈，使得多个路径上的蚂蚁逐渐聚集到最短的那条路径上来，从而得到觅食路径的最优解［4］.重叠区域的图像灰度差值计算:式中，g1(x，y)与g2(x，y)分别是两幅待镶嵌图像在地面坐标x，y处的灰度值.路径点初始信息素值计算:镶嵌线要避开差值图像上较亮的区域，可以设置一定的灰度阈值，如果差值图像上某处的灰度值大于该阈值，则该处视为障碍区域，即信息素值为0，其他灰度值小于阈值的点，灰度值越小，则信息素值越大，镶嵌线从这走的概率越高.公式表示如下:式中，G(x，y)是差值图像上地面坐标x，y处的灰度值;t是灰度阈值;d(x，y)是路径点距初始镶嵌线的直线距离;dmax是镶嵌线允许偏离初始镶嵌线的最大直线距离.使用蚁群算法确定镶嵌线后，即可对正射影像进行镶嵌融合.图8是本实验中某城市区域最终生成的镶嵌线与镶嵌融合之后的全色影像结果.图8 镶嵌线避开房屋的结果根据之前使用常规摄影测量软件处理同一个测区的统计报告，DPGrid低空模块的具体生产时间与常规摄影测量软件JX4的对比如表1.表1 生产时间表/h原始影像导入(337张影像)生产步骤 DPGrid耗时/h 常规摄影测量软件JX4耗时1 5影像自动辐射改正 1 4连接点自动生成 0.5 2连接点过滤及编辑 0.5 1光束法平差 0.25 5 DSM自动生成 1 3 DEM自动生成 0.25 3 DEM平滑与编辑 0.5 2正射影像自动生成 1 6镶嵌线自动生成 0.008 33 2自动镶嵌 2 5总计8.5 31图9 使用3个控制点生成正射影像的精度由此可见，DPGrid系统在运算速度上明显优于常规摄影测量软件.2.6 正射影像精度检测试验本次试验共提供了均匀分布的9个地面控制点，从这9个控制点选取3个和5个在测区均匀分布的控制点，然后在使用3个、5个和9个控制点的情况下分别生成正射影像并检测其精度.为了检查DPGrid低空模块生成的正射影像的精度，本次试验在测区均匀布设了14个检查点，对其坐标进行外业实地测量.航摄数据经DPGrid低空模块处理后，在立体测图状态下逐一量测各个检查点的三维坐标，然后计算出量测坐标和外业实测坐标的差值，可以计算出检查点的平面和高程中误差如图9、图10、图11.图10 使用5个控制点生成正射影像的精度图11 使用9个控制点生成正射影像的精度而根据1∶1 000的航测国家规范，见表2可知，使用5个控制点和9个控制点的情况下，正射影像的精度满足1∶1 000成图比例尺的要求.而使用3个控制点生成的正射影像则无法满足国家规范的精度要求.表2 1∶1 000航测国家规范地形类别平面高程平地0.3 0.167丘陵 0.3 0.5山地 0.45 0.667高山地0.45 13 结语通过本次试验，笔者掌握了进行无人机航摄影像快速生产的技术流程，消化吸收了DPGrid低空模块处理系统的关键技术，并总结出了一定的经验，包括:1)使用DPGrid低空模块处理无人机的数据，其运算速度优于常规摄影测量软件;2)使用DPGrid低空模块处理无人机的数据，在没有外方位元素的支持下，即使使用少量均匀分布的控制点，平面和高程精度至少可以满足1:1000国家规范关于平地测图的精度要求;3)使用DPGrid低空模块处理无人机的数据，布设的控制点越多，且分布越均匀，就越能够提高其产品的精度.参考文献:［1］张剑清，柯涛，孙明伟，段延松.并行计算在航空摄影测量中的应用与实现——数字摄影测量网格(DPGrid)并行计算技术研究［J］.测绘通报，2008(12):11-14［2］张力，张祖勋，张剑清.Wallis滤波在影像匹配中的应用［J］，武汉测绘科技大学学报，1999，24(1):24-27［3］李德仁，王密，潘俊.光学遥感影像的自动匀光处理及应用［J］，武汉大学学报，2006，31(9):753-756［4］张剑清，孙明伟，张祖勋.基于蚁群算法的正射影像镶嵌线自动选择［J］，武汉大学学报，2009，34(6):675-678［5］王密，潘俊.一种数字航空影像的匀光方法［J］，中国图象图形学报，2004，9(24):744-748［6］武汉中测晟图遥感技术有限公司.DPGrid_LATImage低空数码影像处理手册［Z］.湖北武汉:2009［7］董智杰.基于DPGrid的低空无人机航摄影像的应用研究［D］.云南昆明:昆明理工大学，2011［8］王家玉，朱陈明.利用DPGrid系统制作影像图的有关问题探讨［J］;测绘技术装备，2010，12(03):31-34。