推掃式數(shù)碼航空影像保密技術(shù)處理

李 磊，王海濤，史曉明，肖青奕，盧家治

（1. 湖北省航測(cè)遙感院，湖北 武漢 430074；2. 湖北省北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用技術(shù)研究院，湖北 武漢 430074）

推掃式數(shù)碼航空攝影測(cè)量系統(tǒng)使用POS（GNSS/IMU）技術(shù)以CCD 線陣推掃方式獲取地面的數(shù)字影像[1-4]，由于其后期定向使用少量控制，特別適用大面積水域或地形復(fù)雜的高山區(qū)，獲取的影像投影差小，適合制作正射影像，被廣泛使用。我國(guó)主要使用的是徠卡公司的ADS系列數(shù)碼相機(jī)（早期使用的是ADS40，現(xiàn)在主要使用的是ADS80、ADS100 等）。ADS 系列數(shù)碼相機(jī)[5]對(duì)地觀測(cè)直接獲取的影像稱為0級(jí)影像，0級(jí)影像在視覺上存在變形[6]，不適合后期的立體觀測(cè)[11]，需對(duì)0級(jí)影像進(jìn)行幾何預(yù)處理，生成的影像稱為1級(jí)影像（一般使用精確解算的空三結(jié)果生成，用于立體測(cè)量）?？紤]到0 級(jí)影像和1 級(jí)影像的成像特點(diǎn)及存儲(chǔ)方式的不同，本文給出不同級(jí)別影像的保密技術(shù)處理方式。

1 成像方式及特點(diǎn)

1.1 成像方式

推掃式數(shù)碼航空攝影測(cè)量系統(tǒng)以線陣CCD推掃方式獲取地面的全色、彩色、紅外數(shù)字影像，每條航帶的影像按照波段的獨(dú)立存儲(chǔ)為不同文件[1,2,5]，每個(gè)文件按照分段的方式存儲(chǔ)。以徠卡的ADS80（如圖1）為例，一般采A 和B（用于制作高精度正射影像）兩個(gè)通道獲取地面影像，每條航帶共獲取12 條帶影像（如表1）。

表1 ADS80各條帶影像列表

圖1 徠卡ADS80獲取影像方式

1.2 成像特點(diǎn)

推掃式數(shù)碼相機(jī)拍攝的影像為多中心投影，每個(gè)投影中心獲取一條影像，飛行方向?yàn)槠叫型队?，每條航帶獲取帶狀影像（如圖2），這樣的成像方式投影差小，適用于制作正射影像，每條航帶僅有一個(gè)立體像對(duì)，立體數(shù)據(jù)采集效率高?？紤]到空三解算及后期制圖使用，推掃式數(shù)碼相機(jī)同時(shí)獲取前視、底視、后視不同視角影像（如圖1），獲取的全色影像用于空三計(jì)算及立體測(cè)量，獲取的彩色影像用于制作正射影像。

圖2 推掃條帶成像特點(diǎn)

1.3 影像級(jí)別

推掃式數(shù)碼相機(jī)獲取的影像在后期的處理過程中有不同表現(xiàn)形式和不同的用途[5,11]。推掃式數(shù)碼相機(jī)獲取的原始影像稱為0 級(jí)影像（推掃式成像系統(tǒng)獲取的原始數(shù)據(jù)），用于空三加密；使用平均高程處理后的影像稱為1 級(jí)影像（作用于面陣航空影像核線影像作用相同），用于立體觀測(cè)；使用DEM 糾正后的影像為2級(jí)影像，用于制作正射影像。

1.4 0級(jí)影像與1級(jí)影特點(diǎn)分析

0 級(jí)影像為系統(tǒng)直接獲取到原始數(shù)據(jù)，從視覺上存在變形（數(shù)據(jù)獲取時(shí)設(shè)備姿態(tài)變化引起，如圖3），在后期使用時(shí)（主要是立體觀測(cè)）需要進(jìn)行預(yù)處理，處理數(shù)據(jù)成1級(jí)影像，1級(jí)影像是將0級(jí)影像使用影像的位置及姿態(tài)數(shù)據(jù)經(jīng)過幾何糾正消除變形后影像[6,8]，1級(jí)影像多用于質(zhì)量評(píng)定[7]、立體觀測(cè)等。

圖3 0級(jí)影像（左）與1級(jí)影像（右）

2 處理工作開展

2.1 航空影像保密處理

考慮安全的需要，獲取的航空影像需要進(jìn)行保密技術(shù)處理后再提供使用，航空影像保密技術(shù)處理范圍一般使用矢量數(shù)據(jù)提供。如圖4 所示，為面陣航空影像與線陣航空影像保密技術(shù)處理范圍的示意圖。對(duì)于面陣航空影像的保密處理，僅需要將保密技術(shù)處理范圍內(nèi)的像片提供給使用者即可以完成脫密處理。但是對(duì)于線陣航空影像以條帶方式提供，所以其保密技術(shù)處理需要對(duì)影像進(jìn)行裁切處理（即需要將保密技術(shù)處理范圍的影像從0級(jí)與1級(jí)影像上裁切掉）。

圖4 航空影像保密技術(shù)處理范圍與影像關(guān)系的示意圖

2.2 線陣影像坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

推掃式數(shù)碼影像攝影測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)其成像特點(diǎn)，涉及多種坐標(biāo)系統(tǒng)[5]（如圖5），1 級(jí)影像用于立體觀測(cè)，采用切面空間直角坐標(biāo)，所以裁切數(shù)據(jù)需要由投影坐標(biāo)變換到切面空間直角坐標(biāo)后才能對(duì)1 級(jí)影像進(jìn)行裁切處理。

圖5 推掃式數(shù)碼影像的坐標(biāo)系統(tǒng)

2.3 0級(jí)影像與1級(jí)影處理

由0 級(jí)影像與1 級(jí)影像的特點(diǎn)可知，對(duì)不同影像的裁切處理方式不同。1 級(jí)影像不存在幾何視覺變形，對(duì)其采用多變形填充算法來完成。而0 級(jí)影像視覺上存在變形，所以將采用影像填充的多邊形逐像素投影的方法裁切處理[9]（如圖6），0級(jí)與1級(jí)影像裁切處理的流程見圖7，圖8 為0 級(jí)與1 級(jí)影像技術(shù)處理的效果示意圖。

圖6 0級(jí)影像裁切處理方法

圖7 影像裁切流程

圖8 0級(jí)與1級(jí)影像裁切處理示意效果圖

3 結(jié) 語

本文對(duì)推掃式數(shù)碼航空影像的成像特點(diǎn)、影像成果形式、影像成果保存方式進(jìn)行了詳細(xì)的分析，給出了線陣影像的保密技術(shù)處理方法、流程。針對(duì)0 級(jí)影像與1 級(jí)影像特點(diǎn)給出了不同的處理方法，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化處理，該系統(tǒng)現(xiàn)已應(yīng)用于線陣影像保密技術(shù)處理工作中。