基于INPHO生成真正射影像的方法介紹和探討

（江西省基礎(chǔ)測(cè)繪院 江西南昌 330001）

0 引言

在測(cè)繪生產(chǎn)中正射影像的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒?，無論是從小范圍的正射影像的生產(chǎn)，還是從多種數(shù)據(jù)源、大范圍的批量生產(chǎn)都是先生成地面高程模型，再生產(chǎn)單模型的正射影像，最后鑲嵌成一幅無縫的正射影像。各種測(cè)繪軟件對(duì)于正射影像的生產(chǎn)處理各有特點(diǎn)，而對(duì)于真正射影像的處理方法介紹的并不多，現(xiàn)就在INPHO 環(huán)境下生成真正射影像的方法談一下自己的做法和體會(huì)，供同行們參考。

1 真正射影像的生產(chǎn)流程

真正射影像的生產(chǎn)流程：采集對(duì)象輪廓數(shù)據(jù)——在inpho 工程中生成符合要求的DTM——DTM Tookit中生成包含3D 物體的高程模型——真正射影像處理——在OrthoVista中鑲嵌。具體的生產(chǎn)步驟如下：

1.1 采集對(duì)象輪廓數(shù)據(jù)

工作流程：①將inpho 工程導(dǎo)入VirtuoZo 建立立體模型——②在立體模型中獲取對(duì)象輪廓。

1.2 在inpho 工程中生成符合要求的DTM

工作流程：①打開ApplicationsMaster?！谠贏pplicationsMaster中選擇Open file，打開一個(gè)已有的inpho 工程。——③在文件列表中選擇一個(gè).prj文件?！?④在ApplicationsMaste中選擇DSM/DTM 生成器。（如圖1）生成DTM。

1.3 DTM Tookit中生成包含3D 物體的高程模型

工作流程：①在ApplicationsMaster 工具菜單上選擇DTM Tookit?！谶x擇Point/vector data processing點(diǎn)/矢量數(shù)據(jù)處理，并激活Surface Modeling表面模型復(fù)選框?！墼O(shè)置參數(shù)——④分配導(dǎo)入數(shù)據(jù)的層類型。注意建筑物的外輪廓需要被分配到Object shape 對(duì)象輪廓類。——⑤定義表面模型的選項(xiàng)，生成模型。

圖1 DSM/DTM 生成器

1.4 真正射影像處理

工作流程：①?gòu)闹鞑藛紊线x擇自動(dòng)生成正射區(qū)域?！谠O(shè)置正射影像的重疊率為100%，裁剪率為5.0%來讓帶有標(biāo)記的邊界不參與計(jì)算。激活或者不激活復(fù)選框，確認(rèn)點(diǎn)OK。——③相應(yīng)地會(huì)以所選的顏色顯示正射區(qū)域。——④從OrthoMaster 主菜單打開Orthophoto Generation 生成正射影像。

——⑤在開始處理正射影像前，可以設(shè)置和檢查控制參數(shù)?！捱x擇Parameters 窗口，定義非定義區(qū)的像元大小和顏色。在OrthoVista中進(jìn)行鑲嵌處理，色彩編碼應(yīng)設(shè)置成黑色或白色。——⑦選擇Format 窗口。注意：檢查是否進(jìn)行TIFF-JPEG 輸

出，在JPEG 壓縮的過程中可能會(huì)破壞不可視區(qū)的編碼，此時(shí)便會(huì)在下面的處理中產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。建

議在真正射影像生成時(shí)不采用TIFF-JPEG 輸出格

式。選擇Files 窗口并且定義一個(gè)文件名和輸出路

徑?！噙x擇Block 窗口并激活正射區(qū)域?！徇x擇Computation 窗口并激活check for visibility of individual pixels 檢查單獨(dú)像元的可視性。注意：對(duì)每個(gè)正射影像的像元檢查，它是否在影像中可視，或者在不包括區(qū)，例如DTM中建筑物的隱藏區(qū)。不可視像元用彩色來標(biāo)記。為了得到建筑物和橋的平滑的邊界，需要選擇High Accuracy 高精度。這樣軟件就需要較平常4 倍的時(shí)間來計(jì)算子像元可視標(biāo)記區(qū)?！膺x擇DTM 窗口并激活使用DTM。確認(rèn)點(diǎn)OK 開始處理。

1.5 在OrthoVista中鑲嵌

工作流程：①打開OrthoVista，選擇Load orthophotos by file 或Load orthophotos by directory 加載正射影像?！跈z查不包含區(qū)。將不可視像元標(biāo)記出來，想要鑲嵌，應(yīng)先將不可視像元設(shè)為黑色或白色?！埏@示所有生成的正射影像。選擇Load tile definition 加載tile 定義文件。--④選擇Select Tiles 選擇tile 并選擇要處理的區(qū)域。--⑤所選的tile會(huì)高亮顯示。--⑥從主菜單選擇Begin Processing 開始處理。--⑦設(shè)置輸出路徑和輸出影像以及地理參考格式。--⑧單幅影像和多幅影像的矯正使用默認(rèn)設(shè)置。--⑨從選項(xiàng)中選擇自適應(yīng)羽化參數(shù)。設(shè)置用戶自定義為區(qū)域類型并且定義一個(gè)大小為100的alpha grid size 以及定義sharpness 銳度值為5.0。不需要再大的網(wǎng)格尺寸。輸出設(shè)置按照缺省設(shè)置來。確認(rèn)點(diǎn)OK。開始鑲嵌處理。--⑩在OrthoVista中檢查結(jié)果，選擇Load orthophotos by directory 導(dǎo)入正射影像。

2 生產(chǎn)過程中的幾個(gè)難點(diǎn)解決方法

真正射影像的生產(chǎn)有兩個(gè)關(guān)鍵控制點(diǎn)：一是在于地面高程模型的控制。

下面的例子說明了如何獲取建筑物或橋梁，在合并3D 信息后，DTM 長(zhǎng)什么樣子。測(cè)量的規(guī)則是：測(cè)量必須盡可能精確，并且必須包含對(duì)象最外部的邊界。否則，物體的部分可能會(huì)投影到地面上或者地面部分可能會(huì)投影到對(duì)象上。首先對(duì)象必須有一個(gè)閉合的多邊形將其包圍。然后在這個(gè)閉合的多邊形中可以添加其他閉合或者開放的線或者多邊形。使用捕捉功能（2D 或者3D），用開放的線或多邊形連接閉合的多邊形。從例子中可以看到閉合的線用紅色來表示，而所有開放的線是用藍(lán)色來表示。左圖顯示了獲取的數(shù)據(jù)。中圖顯示了覆蓋到一個(gè)立體像對(duì)上，右圖顯示了生成真正射影像后的DTM模型透視圖。對(duì)象形狀實(shí)例：

建筑物的例子一：（屋頂平臺(tái)）

圖2

建筑物的例子二：（屋頂上附加的閉合多邊形）

圖3

附加的閉合多邊形模擬了屋頂或院子里的圓柱。內(nèi)部多邊形的高度決定了是院子里的還是屋頂上的物體。模擬院子需要把地面的高程給最高點(diǎn)。可能有更多的閉合多邊形組合在一起。組合的最高限制是8個(gè)這樣的閉合多邊形。

建筑物的例子三：（對(duì)象重疊，以及線有交叉的閉合多邊形）

圖4

建筑物的例子四：（復(fù)雜屋頂）

圖5

橋與地面的街道交叉：

圖6

橋由閉合的多邊形獲取。橋下的街道由折線獲取，并且可能與對(duì)象輪廓交叉。

圖7

相互交叉的橋：

例子顯示兩個(gè)相互交叉的橋以及橋下的街道。街道由獲取的白色的折線顯示，橋由紅色顯示。

圖8

注意：兩個(gè)對(duì)象模型不一定非要相交。位于上部的橋用閉合的多邊形表示，而橋則被分成兩個(gè)獨(dú)立的封閉多邊形。這些閉合的多邊形連接在一起。街道由折線量測(cè)，可能穿過橋。

建筑物的簡(jiǎn)單量量測(cè)：

圖9

用簡(jiǎn)單的方法獲取建筑物。用對(duì)象最外的邊界和最大的高程獲取多邊形。最后的圖像顯示真正射影像。

對(duì)象形狀的細(xì)節(jié)對(duì)比：

圖10

例子顯示具有不同的閉合的和開放的多邊形的相同建筑物。最后一個(gè)圖像顯示了處理后的真正射影像?？梢钥闯觯瑑煞嬲溆跋裰g沒有區(qū)別。

二是在于鑲嵌中色彩的協(xié)調(diào)，包括去除水面反射、用影像南北亮度差來處理正射問題等。水面反射剔除功能主要是探測(cè)水面上的太陽(yáng)反射，并將其剔除。水面反射剔除不能和全局傾斜矯正一起做。絕大多數(shù)的例子中，在全局傾斜矯正之前先剔除水面反射的影響。處理方法為：正射影像和DXF 或Arcshp 多邊形定義水面。水面需是數(shù)字化后的閉合區(qū)域。幾個(gè)多邊形可以嵌套。如果多邊形互相切割，他們組合成一個(gè)共同的多邊形。如果一個(gè)多邊形完全在另一個(gè)多邊形里面，那么外面的多邊形定義為水面，里面的多邊形定義為陸地。多邊形還可以進(jìn)一步嵌套。假如DXF文件僅僅有層，名字為REGION，則認(rèn)為它是需要進(jìn)行水面反射剔除的區(qū)域。

另外在一幅圖像中可能存在從北到南，或者從東到西的亮度差異。這些差異主要是由陰影引起的。在大多數(shù)的例子中，解決辦法是通過增加3 到6次或更多次的迭代計(jì)算，全局傾斜矯正能減少或剔除南北或東西的亮度差異。為了避免浪費(fèi)不必要的處理時(shí)間，建議對(duì)于沒有南北或東西色差數(shù)據(jù)的時(shí)候，設(shè)置3次的迭代。

3 結(jié)論

高空間分辨率、高光譜分辨率、高時(shí)間分辨率數(shù)據(jù)的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)真正射影像的需求也越來越普遍。本文以上方法的探討解決了實(shí)際生產(chǎn)的難點(diǎn)問題，能很好地應(yīng)用于大批量的測(cè)繪生產(chǎn)。當(dāng)然筆者能力有限，探討部分可能存在一些不足，希望在以后的生產(chǎn)中能繼續(xù)提高該方法從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率以更好的服務(wù)于測(cè)繪生產(chǎn)。

[1]宋碧波，盧小平，盧遙.基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的建筑物三維重建[J].測(cè)繪通報(bào)，2010（SO）.

[2]林躍春，王睿.淺談數(shù)字正射影像的制作技巧與心得[J].測(cè)繪與空間地理信息，2011.

[3]王華，韓祖杰，趙文，寧新穩(wěn).應(yīng)用不完全分層MRF模型的影像色彩修補(bǔ)方法[B].測(cè)繪通報(bào)，2012.