[發明專利]一種城市低空無人機系統生成數字正射影像圖的方法

有效

• 申請號: 201110311259.4
• 申請日: 2011-10-14
• 公開（公告）號: CN102506824A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 張峰;郝勝勇;解婓斐
• 申請（專利權）人: 航天恒星科技有限公司
• 主分類號: G01C11/00
• 分類號: G01C11/00;G01C11/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種城市低空無人機系統生成數字正射影像(DOM)方法，屬于航空圖像處理技術領域，應用于城市低空無人機系統。

背景技術

城市低空無人機系統，即利用先進的無人駕駛飛行器技術、傳感器技術、遙測技術、通訊技術、GPS技術和遙感應用技術，智能化、專業化、快速、低成本獲取城市國土、規劃、環境等空間遙感信息，并完成遙感數據處理和應用分析的技術系統，具有機動、快速、高效、經濟等優勢。由于城市低空無人機系統獲取的影像有像幅小、重疊度大、像片旋角超限和航測比例尺不一致等不利特點，特別是存在地物遮擋、陰影現象，給后期城市影像解譯和判讀帶來諸多困難，且城市無人機系統獲取的影像噪聲現象嚴重，這些因素極大地掩蓋了系統的高效、快速和高精度處理等優點。城市影像后期處理困難重重，嚴重限制了低空無人機系統在城市中的應用。

同時城市低空無人機影像具有分辨率高的優勢，高分辨率城市影像在城市國土、規劃、環境等領域具有較高的經濟價值和應用價值，是普通城市航空和航天遙感所無法企及的。

數字正射影像(DOM)具有地圖的幾何特征和影像特征，是由數字高程模型(DEM)進行微分糾正生成的，DEM的精度直接影響著DOM最終成果的精度。傳統的DEM采集主要是利用地形圖進行數字化把等高線錄入計算機，或者將地形圖經掃描輸入計算機，然后進行屏幕數字化生成等高線。一般來說，DEM的這種采集方法費時、費力，并且很容易出現輸入錯誤。經濟快速發展的地區，地形圖很難反映當前的地形現狀，利用它生成的DEM就不具有時效性。隨著航空、航天遙感技術的不斷發展，傳感器的性能不斷提高，數字攝影測量方法成為快速獲取DEM的主要手段。

利用常規的攝影測量方法來進行4D產品(4D：DEM、DOM、DLG、DRG)的生產，市面上現有的軟件有全數字攝影測量工作站(VirtuoZo，JX-4)，單片微分糾正軟件(Geoway?DOM)或多項式糾正軟件(Geoway)，以及ERDAS的LPS(Leica?Photogrammetry?Suite)，PCI，ENVI等遙感與地理信息系統軟件等。

以LPS軟件為例來說明制作DEM并生成DOM的傳統制作流程。在LPS中首先進行空中三角測量計算，得到每張影像的外方位元素，經過影像匹配生成大量同名點并計算對應地面點坐標XYZ值，借助激光雷達(簡稱LiDAR)點云濾波方法，得到測區的DEM，通過對原始影像微分糾正獲得DOM。

以上這些軟件主要處理的是大像幅影像或者高分辨率(0.6米～5米)衛星影像，對于低空無人機遙感平臺獲取的超高分辨率(分辨率為0.08～0.2米)遙感影像，生成的DEM很難滿足精度要求。并且對于城市地區而言，具有密集的建筑物和植被區，大量的匹配點位于房屋的頂部以及植被的頂部，由此結果計算得到的是數字表面模型DSM，不是需求的DEM，因此必須對影像匹配的結果進行修正，將房頂上和樹上的點降低到地面上來，從而獲得真正的DEM。但是一般的軟件只是簡單的濾波，并不能達到理想的效果，其生成的DEM達不到所要求的精度。再者傳統的DEM修測采用立體觀測與量測，逐點地修正錯誤的高程點，效率比較低。

數字正射影像(DOM)是由DEM進行微分糾正生成的，因此DEM的質量直接決定DOM的質量。其次對于無人機航空攝影測量獲取的影像片幅小，獲取一定范圍的正射影像，需要進行影像鑲嵌和勻光勻色等處理。

現有的一些影像處理方法只是針對衛星或中空航空影像進行處理，并未對低空，特別是城市低空獲取的低空高分辨率影像進行有效的相關處理。例如對于城市地區建筑物林立的情況，其拼接線需要大量的人工調整和修測。并且進行城市地區數字影像糾正時，由于人工建筑物等沒有經過有效的微分糾正，正射影像圖上存在建筑物向不同方向傾斜的問題，這種傾斜必然帶來地物遮擋現象，尤其是高大建筑物帶來的遮擋問題更是突出，對正射影像圖上影像信息的判讀帶來了很大的影響。

發明內容

本發明的技術解決問題是：提供一種城市低空無人機系統生成數字正射影像方法，能夠充分利用城市低空獲取影像的高分辨率優勢，高效精確地生產DOM。

本發明包括如下技術方案：