無(wú)人機(jī)管家推出傳統(tǒng)正射制作必備工具

真正射（TDOM）是基于數(shù)字表面模型（DSM），采用數(shù)字微分糾正技術(shù)，將中心投影獲取的影像轉(zhuǎn)換為正射投影影像，從而保證影像上每點(diǎn)都是完全垂直視角的影像處理技術(shù)，但鑒于當(dāng)前真正射的技術(shù)限制，其建筑物邊緣常存在紋理不夠完整的現(xiàn)象，因此，傳統(tǒng)正射技術(shù)依舊是正射影像（DOM）生產(chǎn)主流技術(shù)手段。為了滿足用戶此類作業(yè)方式需要，無(wú)人機(jī)管家測(cè)量版于2019年1月25日發(fā)布的最新版本新增了傳統(tǒng)正射的解決方案，提供了DEM濾波提取、單片正射糾正、鑲嵌成圖、DEM編輯、鑲嵌線編輯等傳統(tǒng)正射制作必備工具，至此，飛馬無(wú)人機(jī)管家專業(yè)版已具備全自動(dòng)的快拼、空三、控制點(diǎn)量測(cè)、DOM、TDOM、DSM、2.5D及3D模型成果輸出功能，可以滿足用戶全方位的數(shù)據(jù)獲取及生產(chǎn)需求。

傳統(tǒng)正射處理界面

一、飛馬傳統(tǒng)正射解決方案特點(diǎn)

1、良好的數(shù)據(jù)兼容性，既支持飛馬無(wú)人機(jī)的影像處理，也支持第三方獲取的影像數(shù)據(jù)處理。

2、一鍵式自動(dòng)空三算法，支持高精度GPS聯(lián)合平差和相機(jī)自檢校，適應(yīng)各種地形的影像處理。

3、快速穩(wěn)健的密集匹配算法，密集匹配模塊采用了基于影像金字塔技術(shù)的改進(jìn)半全局匹配算法，一方面通過(guò)匹配結(jié)果的逐層傳遞，保證了匹配的穩(wěn)定性，另一方面，GPU并行計(jì)算的引入極大地提高了算法的運(yùn)行效率。

4、DEM提取的高效性，基于DSM成果直接進(jìn)行DEM濾波提取，相較于點(diǎn)云濾波提取，迭代次數(shù)少，效率更高。

5、DEM編輯工具的多樣性，提供多種DEM編輯工具，如DEM平滑，DEM內(nèi)插，DEM整體升降，滿足DEM編輯不同需求。支持DOM、等高線為參考的DEM編輯模式，可實(shí)時(shí)更新DOM，查看DEM編輯效果。

6、智能化鑲嵌線提取技術(shù)，采用了改進(jìn)的“動(dòng)態(tài)規(guī)劃”鑲嵌線尋址算法，使得提取的鑲嵌線能夠自動(dòng)識(shí)別相鄰影像重疊區(qū)域的弱紋理區(qū)、陰影區(qū)，可以有效繞過(guò)建筑物，大幅減少由于投影差引起的錯(cuò)位現(xiàn)象。

二、作業(yè)方案

基于無(wú)人機(jī)管家進(jìn)行傳統(tǒng)正射的作業(yè)流程如下：

傳統(tǒng)正射作業(yè)流程

1、空三處理

無(wú)人機(jī)管家支持基于高精度GPS的免像控模式，PPK+控制點(diǎn)及僅控制點(diǎn)的三種空三模式，可滿足各種數(shù)據(jù)的處理需求?？杖凉M足精度后，則可進(jìn)入下一步操作。此次案例數(shù)據(jù)為D200正射飛行數(shù)據(jù)，基于差分解算的高精度GPS，按照免像控模式進(jìn)行空三處理。

無(wú)人機(jī)管家空三模式

免像控空三處理

2、DSM生成

空三完成后，經(jīng)密集匹配、點(diǎn)云柵格化生成DSM成果。具體步驟如下：

（1）DSM的輸出設(shè)置

由于無(wú)人機(jī)管家的DOM和DSM的成果輸出路徑為同一界面設(shè)置，因此首先設(shè)置DOM的輸出分辨率及成果輸出路徑，則DSM默認(rèn)分辨率為DOM分辨率的2倍，輸出路徑為DOM設(shè)置路徑。

DOM/DSM分辨率設(shè)置界面

（2）一鍵生成DSM

選擇“傳統(tǒng)正射”→“DSM生成”，軟件一鍵式輸出DSM成果。

DSM生成工具

DSM成果

3、DEM提取

基于DSM成果直接進(jìn)行DEM的濾波提取，去除建筑物、樹木等非地形數(shù)據(jù)，步驟如下：

（1）點(diǎn)擊“DEM提取”，設(shè)置DSM路徑和提取出來(lái)的DEM成果存放路徑。

（2）輸入建筑最大長(zhǎng)度和高度，具體建筑尺寸可在DSM中量取獲得；也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際預(yù)估建筑物尺寸。點(diǎn)擊“確定”開始DEM提取。

提取DEM參數(shù)設(shè)置

處理完成后，DSM中的大部分地物會(huì)被自動(dòng)過(guò)濾，獲得真實(shí)地形數(shù)據(jù)。而對(duì)于算法自動(dòng)濾除不掉的地物，則可進(jìn)入DEM編輯工具直接進(jìn)行編輯處理。

提取的DEM文件

DEM成果與DSM成果對(duì)比

4、正射糾正

基于DEM進(jìn)行單片正射糾正，軟件同時(shí)進(jìn)行鑲嵌線計(jì)算，自動(dòng)避讓建筑物，尋找最佳鑲嵌線位置。具體步驟如下：

（1）點(diǎn)擊“正射糾正”，鑲嵌線算法默認(rèn)為“鑲嵌線避讓”，指定提取的DEM文件。點(diǎn)擊“確定”，進(jìn)行單片正射糾正和鑲嵌線生成。

正射糾正

（2）在成果輸出的工作路徑下會(huì)自動(dòng)生成一個(gè)fm_tmp文件夾，該文件夾下包含生成的單幅正射影像以及鑲嵌線等附屬文件。

單幅正射影像及鑲嵌線

生成文件說(shuō)明：

.bdr影像有效矢量邊界飛馬內(nèi)部格式

.dxf影像有效矢量邊界文件

.jpg單片正射糾正影像

.jpw單片正射糾正影像地理坐標(biāo)

.msk和_.msk.tif是有效邊界的柵格格式

.sem是鑲嵌線信息文件

.tif和.tfw是鑲嵌模板文件

.tmp是用于影像加速的相關(guān)文件

5、DEM編輯

傳統(tǒng)正射數(shù)據(jù)處理中，建筑物、道路等變形、扭曲、錯(cuò)位是常遇到的問(wèn)題，一般通過(guò)以下方式解決：①通過(guò)編輯DEM解決建筑變形、扭曲問(wèn)題；②編輯鑲嵌線解決建筑等錯(cuò)位問(wèn)題，如果這些仍然不能解決，則需要通過(guò)PS等圖像處理工具解決。

飛馬無(wú)人機(jī)管家的DEM_DOM編輯模塊具備DEM編輯、鑲嵌線編輯、鑲嵌成果輸出三個(gè)功能，可同時(shí)進(jìn)行DEM編輯和鑲嵌線編輯，軟件提供各種交互編輯工具，并支持快捷鍵操作（快捷鍵可通過(guò)光標(biāo)長(zhǎng)時(shí)間停留在功能鍵上顯示），可快速完成交互編輯，提高傳統(tǒng)正射生成效率。

DEM編輯和鑲嵌線編輯沒有一定的編輯順序要求，一般可先解決DEM導(dǎo)致的問(wèn)題，再進(jìn)行鑲嵌線編輯，也可先鑲嵌線編輯再DEM編輯，還可二者同時(shí)進(jìn)行。這里首先講述DEM編輯的作業(yè)流程。

DEM編輯流程

（1）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題區(qū)域

DEM問(wèn)題區(qū)域的發(fā)現(xiàn)可通過(guò)以下幾種方式：

1）DOM參考

顯示基于DEM的糾正影像，瀏覽檢查由DEM問(wèn)題導(dǎo)致的DOM扭曲變形區(qū)域。

顯示設(shè)置：視圖→分塊顯示影像→單擊所要選擇影像的區(qū)域→框選矩形→勾選顯示.

顯示DOM設(shè)置

DEM問(wèn)題區(qū)域

2）DEM渲染顯示

設(shè)置DEM不同渲染方式，檢查易產(chǎn)生DOM扭曲的區(qū)域，一般建筑物區(qū)域，道路區(qū)域可重點(diǎn)關(guān)注，或者DEM高程起伏較大區(qū)域。

DEM渲染設(shè)置：視圖→DEM默認(rèn)情況下會(huì)顯示彩色DEM；視圖→DEM→關(guān)閉彩色DEM，則會(huì)顯示灰度DEM。

彩色DEM

灰度DEM

3）等高線參考

可將等高線與DOM疊加顯示，對(duì)于等高線穿建筑物的區(qū)域可重點(diǎn)檢查是否有扭曲變形問(wèn)題。

等高線參考

（2）DEM編輯

對(duì)于有問(wèn)題的區(qū)域，采用DEM編輯工具進(jìn)行交互處理，且編輯的同時(shí)可實(shí)時(shí)查看編輯后DOM效果。

注意：在DEM編輯時(shí)，所有的操作將會(huì)覆蓋原有的DEM。因此在作業(yè)前，務(wù)必備份原始DEM。備份方法：文件→備份DEM→選擇一個(gè)單獨(dú)文件夾備份。

備份DEM

1）濾除地物工具

根據(jù)DEM選擇邊界的高程內(nèi)插DEM，適用于大范圍DEM編輯，如密集建筑區(qū)域或較大地物。

點(diǎn)擊“濾除地物”，在DEM中找到需要清除的地物，左鍵多邊形選擇該地物，雙擊結(jié)束繪制多邊形繪制，軟件進(jìn)行自動(dòng)內(nèi)插生成新的DEM信息。

濾除地物范圍

濾除地物效果

2）橡皮擦工具

局部DEM平滑工具，適用于小范圍DEM編輯，如接近真實(shí)地形，但是有微小起伏的區(qū)域或者微小地物去除。

點(diǎn)擊“橡皮擦”，鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行清除地物，可迭代使用。

DEM問(wèn)題區(qū)域

橡皮擦清除效果

另橡皮擦大小可設(shè)置，設(shè)置→濾波參數(shù)→橡皮擦大小。

橡皮擦設(shè)置

3）DEM編輯效果查看

DEM編輯時(shí)，可快速查看DOM糾正效果，由DOM糾正效果評(píng)判DEM編輯是否合適。

A、自動(dòng)刷新影像

完成DEM的同時(shí)，完成該區(qū)域DOM的實(shí)時(shí)更新。在DEM編輯時(shí)，在“設(shè)置”里面將“自動(dòng)刷新影像”設(shè)置為啟動(dòng)狀態(tài)（軟件默認(rèn)為啟動(dòng)狀態(tài)）即可。且刷新后的DEM編輯范圍將以藍(lán)框顯示。

自動(dòng)刷新影像開啟設(shè)置

DEM編輯前DOM

DEM編輯后DOM

B、刷新影像

而對(duì)于橡皮擦工具來(lái)說(shuō)。由于存在迭代使用的情況，若實(shí)時(shí)刷新影像，則會(huì)出現(xiàn)刷新遲鈍或者卡死的現(xiàn)象。因此橡皮擦工具使用時(shí)，實(shí)時(shí)刷新工具建議設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)DEM編輯范圍的顯示狀態(tài)為紅框，即已做過(guò)編輯，但未更新影像。

DEM編輯（未刷新影像）

若編輯完成后，需要查看DOM編輯效果時(shí)，則可通過(guò)“刷新影像”，軟件即會(huì)針對(duì)當(dāng)前視圖中編輯過(guò)的DEM區(qū)域進(jìn)行糾正更新DOM顯示，此時(shí)DEM的編輯狀態(tài)將顯示為藍(lán)框。

DEM編輯狀態(tài)（刷新影像）

（3）糾正更新

DEM編輯完成后，須使用糾正更新，將DEM編輯過(guò)的區(qū)域重新進(jìn)行單片糾正，保證最后鑲嵌成圖使用編輯后的正射影像進(jìn)行。點(diǎn)擊編輯→糾正更新即可。

糾正更新處理

6、鑲嵌線編輯

鑲嵌成圖是將多個(gè)單片正射糾正影像拼接成一個(gè)整體圖的過(guò)程，鑲嵌線即為單張影像在成圖中所選用的影像范圍。一般來(lái)說(shuō)，鑲嵌線應(yīng)避免穿過(guò)建筑物等帶有投影差的地物，以免其拼接產(chǎn)生錯(cuò)位變形等問(wèn)題。無(wú)人機(jī)管家的鑲嵌線避讓算法可以繞開大部分帶有投影差的地物，但依然存在鑲嵌線穿過(guò)建筑物、圍墻等導(dǎo)致錯(cuò)位的現(xiàn)象，因此需要編輯鑲嵌線，使其盡可能落在弱紋理區(qū)域。其作業(yè)流程如下：

（1）分塊顯示數(shù)據(jù)

在數(shù)據(jù)量很大時(shí)，加載全部影像，會(huì)影響操作的流暢度，因此為了快速瀏覽，管家采用分塊顯示的策略：先顯示局部區(qū)域影像進(jìn)行編輯，完成后再切換另一塊區(qū)域的影像進(jìn)行編輯。顯示方式:視圖→分塊顯示影像→單擊所要選擇影像的區(qū)域→框選矩形→勾選顯示。

分塊顯示數(shù)據(jù)

（2）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題區(qū)域

檢查DOM圖像上是否存在扭曲變形等問(wèn)題，對(duì)于有問(wèn)題的區(qū)域檢查是否因鑲嵌線穿過(guò)導(dǎo)致變形，若是，則進(jìn)行鑲嵌線編輯，若無(wú)，則需要判斷是否有DEM等其他原因?qū)е?。而有些區(qū)域雖然鑲嵌線穿過(guò)，若未導(dǎo)致圖面問(wèn)題，也可不進(jìn)行編輯。

鑲嵌線繞過(guò)房屋

鑲嵌線穿過(guò)房屋

（3）鑲嵌線編輯

對(duì)于鑲嵌線穿過(guò)建筑物導(dǎo)致錯(cuò)位的問(wèn)題需要進(jìn)行編輯，無(wú)人機(jī)管家的鑲嵌線為一系列的閉合多邊形組成，每個(gè)多邊形隸屬于一個(gè)影像，也就是鑲嵌成圖時(shí)所使用的影像部分。無(wú)人機(jī)管家的相鄰多邊形一定隸屬于不同的影像，但可能會(huì)存在多個(gè)多邊形屬于同一張影像。因此編輯的時(shí)候，需要判斷建筑物主體部分落在那個(gè)影像上，再修改鑲嵌線路徑使其該建筑物整體都被包含在該影像的多邊形內(nèi)，編輯的同時(shí)需要參考該影像的有效區(qū)域（影像的實(shí)際圖像部分，不包括背景），超出則不能使用，則應(yīng)再切換其他影像編輯。具體步驟如下：

1）從下圖可以看出黃色矩形框內(nèi)的藍(lán)色建筑物被鑲嵌線穿過(guò)，鑲嵌線兩邊分別是影像1和影像2的部分，藍(lán)色建筑物的主體大部分都落在影像1范圍內(nèi)，一般應(yīng)該修改鑲嵌線讓成圖取影像1部分。激活“鑲嵌線編輯”，單擊所在影像區(qū)域內(nèi)部，可查看影像的有效區(qū)域，發(fā)現(xiàn)影像1不能全覆蓋該建筑，而影像2能夠覆蓋選擇建筑，則此次編輯只能選擇影像2作為成圖部分。

問(wèn)題區(qū)域

影像1有效區(qū)域

影像2有效區(qū)域

2）確定所要選擇的影像，則開始鑲嵌線編輯。左鍵單擊開始多邊形繪制，起始點(diǎn)必須落在成圖選擇的影像區(qū)域內(nèi)，如下圖，起始點(diǎn)必須點(diǎn)擊在影像2范圍內(nèi)，然后繞過(guò)建筑物，雙擊結(jié)束多邊形繪制。

鑲嵌線編輯

3）鑲嵌線結(jié)束繪制后，視圖實(shí)時(shí)刷新，顯示鑲嵌線編輯后的成圖效果，如示例中問(wèn)題區(qū)域則會(huì)顯示影像2的圖像部分，建筑物不再錯(cuò)位，即完成了該區(qū)域的鑲嵌線編輯。

注意:由于鑲嵌編輯的刷新顯示不進(jìn)行色彩羽化，可能會(huì)存在色差，而軟件在鑲嵌成圖時(shí)會(huì)進(jìn)行色彩均衡處理，因此編輯時(shí)遇到的色差問(wèn)題可暫不處理。

鑲嵌線編輯后效果

對(duì)于無(wú)法判斷影像如何選取，可嘗試選擇編輯不同影像范圍，查看效果，如不滿意，則可進(jìn)行鑲嵌撤銷，恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。

鑲嵌撤銷

7、鑲嵌處理

根據(jù)更新后的正射影像及鑲嵌線進(jìn)行鑲嵌，輸出最終的DOM成果。

鑲嵌成圖包括兩種方式：

（1）在DEM_DOM編輯模塊中，點(diǎn)擊“鑲嵌處理”，可輸出最終DOM成果。

鑲嵌處理界面1

（2）退出DEM_DOM編輯模塊，選擇“傳統(tǒng)正射”→“鑲嵌處理”，即輸出最終DOM成果。

鑲嵌處理界面2

輸出DOM保存在工程路徑下，名字為1=dom.tif，可采用view工具打開瀏覽。

DOM輸出位置

DOM成果