Ракурс
English info@racurs.ru

Статьи и презентации

Библиография PHOTOMOD

Опыт пользователей

Учебные материалы

Материалы конкурса PHOTOMOD Lite

Вики — фотограмметрия

 НОВОСТИ  О КОМПАНИИ  ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ  ДАННЫЕ ДЗЗ  УСЛУГИ  ОБУЧЕНИЕ  ПОДДЕРЖКА  БИБЛИОТЕКА  КОНТАКТЫ  ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 
 Статьи и презентации  Вики — Фотограмметрия 

Использование модуля PHOTOMOD Mosaic для построения качественных ортофотопланов

В.Г.Новоселов ("Ракурс")

Скачать эту статью (PDF, 61kB)

Одним из основных продуктов, получаемых на выходе цифровых фотограмметрических систем (ЦФС) являются ортофотопланы. При их построении на исходных снимках корректируются геометрические искажения, связанные с параметрами камеры, наклоном оптической оси, рельефом местности и т. п. Результат ортотрансформирования в виде единого непрерывного растра или набора листов представляется в какой либо картографической проекции.

В ЦФК PHOTOMOD для построения ортофотопланов используется программа PHOTOMOD Mosaic. Рассмотрим некоторые особенности построения ортофотопланов при помощи этой программы.

Одной из главных задач при построении мозаичных ортофотопланов является выбор областей растров, берущихся с исходных снимков. В PHOTOMOD Mosaic исходные области (еще называемые областями трансформирования) жестко привязываются к исходным растрам и задается порядок нанесения этих областей на общий ортофотоплан. Чтобы не появлялись незаполненные участки, области трансформирования рисуются с некоторым перекрытием. Величина перекрытия задается пользователем эмпирически и зависит от перепадов высот на проекте. Чем значительнее перепады, тем больше должно быть взаимное перекрытие. У каждой области трансформирования можно выделить две составляющие:

Во-первых, это границы порезов между отдельными снимками, которые отрисовываются особенно тщательно в соответствии с "Инструкцией по фотограмметрическим работам при создании топографических карт и планов" [1].

Во-вторых, это часть областей трансформирования, которая находится под соседними снимкам. Она отрисовывается достаточно произвольно. Необходимо лишь обеспечить достаточный размер зоны перекрытия. В окнах PHOTOMOD Mosaic участки второго типа отображаются на фоне заштрихованных областей трансформирования с соседних снимков.

Очевидно, что подобный подход позволяет избежать смещения порезов при изменении параметров проекта PHOTOMOD. То есть основная часть работы по построению мозаики может вестись еще до получения окончательной модели рельефа, что способствует оптимизации производственного процесса.

Кроме областей трансформирование предусмотрена возможность задания "прозрачных" областей. Это удобно, когда часть снимка лежащего наверху испорчена, либо закрыта облачностью.

Также можно задавать области, заполняемые цветом фона, для скрытия на ортофотопланах нежелательных объектов, например, по соображениям секретности.

Кроме того, начиная с версии 3.5, появился 4-ый тип областей о которых хотелось бы рассказать подробнее. Это так называемые "области высокого разрешения". Необходимость их использования вызвана следующим обстоятельством. Достаточно часто на снимках присутствуют искусственные или естественные объекты небольших размеров выделяющиеся по высоте по сравнению с окружающим ландшафтом. Примером объектов такого рода являются мосты. Очевидно, что для достижения высокой точности трансформирования на таких участках требуется матрица высот высокого разрешения, шаг которой сопоставим с размером пиксела результирующего ортофотоплана. Но это приводит к значительным затратам времени на построение ортофотоплана.

В таких случаях используется следующая технология. Упомянутые объекты на исходных снимках обводятся областями высокого разрешения. Строится матрица высот с малым шагом, достаточным для высокоточного трансформирования. В PHOTOMOD Mosaic матрица высот прореживается в несколько раз при помощи параметра "Размер интерполяционной ячейки". Построение ортофотоплана по прореженной матрице идет с высокой скоростью, а в областях высокого разрешения трансформирование выполняется по матрице высот с исходным шагом. В результате достигаются высокая скорость и точность построения ортофотопланов.

К сожалению и у этого подхода есть недостаток, заключающийся в необходимости построения и хранения высокоинформативной матрицы высот, что приводит к значительным затратам дисковой памяти.

В PHOTOMOD Mosaic существует технология, свободная от этого недостатка. Ортофотоплан строится по матрице высот низкого разрешения. При этом в матрицу высот встраиваются трехмерные векторы, описывающие искомые возвышающиеся объекты. Обработка в таких участках требует значительных вычислительных ресурсов, однако в связи с тем, что доля их по отношению к площади всего ортофотоплана невелика, общее время обработки увеличивается незначительно. В результате получаем высокоточную обработку за приемлемое время.

Окончательно можно сформулировать следующие рекомендации по качественному ортотрансформированию.

Если пользователь имеет доступ к трехмерным векторам, описывающим возвышающиеся объекты, то более предпочтительным является использование второй технологии, связанной со встраиванием этих объектов в матрицу высот низкого разрешения. Если же может быть использована матрица высот высокого разрешения, но нет векторной информации, то необходимо использовать области высокого разрешения. Наличие двух описанных подходов позволяет пользователю гибко решать поставленные перед ним задачи в зависимости от типа исходных данных.

Следующим вопросом, на котором хотелось бы остановиться - это выравнивание цветов и яркостей на ортофотопланах.

В подавляющем большинстве случаев исходные снимки содержат фотометрические (яркостные и цветовые) искажения, вызываемые неидеальностью оптического тракта, изменениями освещенности земной поверхности и т. п. Также в качестве исходных данных могут использоваться снимки, полученные в разное время. В этом случае непредсказуемым образом меняется отражающая способность земной поверхности.

Фотометрические искажения приводят к появлению видимых различий между отдельными снимками на ортофотоплане. В результате значительно снижается потребительская ценность выходного продукта. Очевидно, что возникает задача взаимного выравнивания яркостей и цветов отдельных снимков с целью получения визуально непрерывного растрового поля.

Известным и широко описанным подходом к выравниванию яркостных и цветовых характеристик является анализ областей взаимного перекрытия снимков и построения на этой основе функции перекодировки яркостей. Параметры преобразования при этом остаются неизменными внутри каждого снимка вне зависимости от геометрического положения корректируемого отсчета. Очевидно, что существенным недостатком данного метода является невозможность выравнивания локальных яркостных искажений в пределах одного снимка. А как показала практика, такие неоднородности присутствуют на большей части исходных данных.

В связи с этим был разработан алгоритм локального яркостного выравнивания, основанный на построении статистической модели искажений каждого снимка. При этом в качестве исходной информации используются данные 3-х типов:

- статистика, набранная по областям перекрытия снимков, что позволяет уравнивать фотометрические характеристики на границах между отдельными снимками;

- статистика, набранная внутри снимков, позволяет сохранить исходные характеристики в середине областей трансформирования (слайд, появление желтых квадратиков);

- статистика, набранная на внешних границах ортофотоплана, также позволяет сохранить исходные цвета и яркости, но уже на границах.

Совместный учет статистики всех 3-х видов раздельно между снимками и между маршрутами позволило выполнить плавное выравнивание между снимков при сохранении цветовых и яркостных характеристик картинки (ортофото) в целом.

Апробация алгоритма локального выравнивания была выполнена на более чем 20 проектах с числом снимков варьируемом от 2 до 230. Исходные цветные снимки имели ярко выраженный радиальный яркостной тренд, связанный с зонной характеристикой съемочной оптики. На выходе были получены визуально непрерывные ортофотопланы. В более чем 70% случаев не требовалась дополнительная подстройка параметров выравнивания.

И, наконец, последний вопрос, которого хотелось бы коснуться, это недавно появившаяся опция, позволяющая добавлять в мозаику снимки из другого проекта PHOTOMOD. Это бывает необходимо если исходный блок был разбит на подблоки (например из-за большого числа снимков), а также при работе со сканерными проектами, в которых пока реализована только работа с одиночной стереопарой.

Пользователь может добавлять (удалять) в мозаику произвольное количество снимков из других проектов. При этом работа с ними ведется абсолютно аналогично, работе со снимками из текущего проекта. Добавляемые снимки помещаются в один фиктивный маршрут. В будущем планируется ввести в PHOTOMOD Mosaic произвольное количество фиктивных маршрутов и возможность добавления (перемещения, удаления) снимков внутри и между маршрутами.

Список литературы

1. Инструкция по фотограмметрическим работам при создании цифровых топографических карт и планов. М., 2002, 100 с. (Федеральная служба геодезии и картографии России)

Подписка на новости 129366, г. Москва
ул. Ярославская, д. 13А, офис 15
Tel   (495) 720-51-27 (многоканальный)
Fax   (495) 720-51-28
Последнее обновление: 14.12.2017© Ракурс, 2004-2017