多基线近景摄影测量系统.doc

多基线数字近景摄影测量系统(Lensphoto)简介2007-01-29 15:30 多基线数字近景摄影测量系统(Lensphoto)是属于测绘科学技术领域最新近景摄影测量的应用软件。它是基于张祖勋院士最新提出的计算机视觉原理（多基线）代替人眼双目视觉（单基线）传统摄影测量原理，从空间一个点由两条光线交会的摄影测量基本法则变化为空间一个点由多条光线交会而成的全新概念，从而研发产生的一套全新的数字近景摄影测量系统。它使近景摄影测量技术发生了质的巨大飞跃，并为其打开了巨大的应用空间。这是一种以少量点的空间坐标与摄影测量丰富的影像信息结合在一起，建立高精度的被摄物数字立体模型的技术。近几十年来，这一非常有用的技术在国内外难以得到发展应用，正是因为它所緣循的传统基本原理使得它使用局限条件太大，而且无法实现自动化。国内外专家为此进行了不懈的努力，也研发出一些数字近景软件，包括张院士年开发的数字摄影测量工作站中的非量测相机近景摄影测量模块。但均无任何实质突破！“目前，虽然许多单位多使用数码相机进行近景摄影测量，但是一般均按非量测相机的直接线性变换进行，既费时(按“单模型”进行测量)，又费力(控制点多)。同时，精度较低，常常还达不到要求。数字摄影测量工作站(DPW)虽然已经广泛地被应用于近景摄影测量，但是其理论没有任何突破。”（张祖勋文章：多基线近景摄影测量年月湖北地理信息）因为，尚无人想到或有能力从摄影测量原理上开创新途。 自年起，张院士指导朗视软件有限公司从深层次上研发数字摄影测量新技术及其在近景和工程测量上的应用。由此最终一个新的摄影测量原理多基线摄影测量终于诞生。在此基础上，多基线数字近景摄影测量系统Lensphoto以它高度的自动化和强大的功能，及过去不敢想象的精度面世，并引起测绘界的震动。自年月初步完成产品化到目前的短短几个月，已有三峡总公司测量中心；长江空间信息有限公司（尚未使用） ；长江航道测量中；武汉大学计算机学院；三峡大学理工学院3S所 ；华东水电勘测院家大单位购买了这套系统。充分说明了市场对它的期盼。多基线数字近景摄影测量系统Lensphoto关键技术是多基线旋转摄影及多基线多影像全新立体匹配：1、旋转摄影：改变传统近景摄影测量的两张照片一个模型的摄影测量基本原理（即双目观察原理），由传统两个摄站对被摄物拍两张重叠照片生成模型变为由多个摄站，每个摄站对被摄物拍若干张一定重叠度的像片，构成多基线多影像组序列，生成模型。Lensphoto软件系统对序列影像的处理，其实质是由传统的双目立体视觉原理应用改变为计算机立体视觉原理应用；这一变化，使近景摄影测量技术发生质的飞跃。并将航空摄影测量中的自动化技术第一次成功运用到近景摄影测量技术中，实现了人们多年的梦想。2、基于短基线多影像的多基线立体匹配技术：它是基于多基线多影像而采用的新匹配技术。这是一种不同于并且远优于以往松弛法匹配的影像匹配技术。同时具有接受较大远景和近景之差的能力。 Lensphoto应用用最新研发的、可靠的多基线立体匹配算法获取大量同名点，然后通过近景空中三角测量完成模型自动连接并获取像片外方位元素和相机参数，最终通过多光线前方交会及区域网自由网平差，自动生成物方区域三维坐标点的点云，从而建立高精度的数字表面模型。其成果及功能已非常接近国外昂贵的激光扫描仪（一百多万人民币一台）。在系统二期匹配工程完成后，将有望超过它！Lensphoto技术特点（张祖勋院士原文）1、能按区域对所摄影像进行整体处理，而不再象传统的近景摄影测量，按单模型进行处理；2、不采用非量测相机进行直接线性变换，而事先利用计算机液晶屏幕上的格网对相机进行检校，按量测相机进行处理 ；给定相机的焦距f，主点、畸变差初值；(Lensphoto内含这样的一套相机检校软件)3、空中三角测量不分相对定向、模型连接，而由软件全部自动完成“自由网平差”；4、区域网平差必须引入“自检校参数”平差，在获得平差结果的同时，获得相机内方位元素和畸变差的精确值，其实质可谓之：“在线检校”；5、新的系统不采用核线，这对于多基线摄影测量尤为重要：测图时可以对“多片”原始影像进行任意组合来构成立体像对；而且避免了核线影像变形对测图的影响。6、采用了新的匹配系统，可以接受较大远景与近景之差，其结果远优于原有的基于“松弛法”的匹配算法；7、与激光扫描仪相似，新的匹配系统能够产生密集的点云(point clouds)，这对土方测量、边坡测量等很有意义，也对后续的三维重建非常重要。 该系统由相机检校、空中三角测量、控制点量测、影像匹配、立体编辑、DEM编辑、数字测图等七个子系统组成。其主要技术创新为: 近景摄影测量中引入了多基线摄影测量新的机制、引入了旋转多基线摄影测量新的数据获取方式、引入了适应于被摄物体的空间分布不连续、断裂、遮挡的新的影像匹配算法。从而实现了传统依靠人眼双目视觉到真正依靠计算机视觉完成摄影测量的跨越。该系统的突出特征是：1、外业简单方便。原则上只需4个控制点便可控制一个区域的精度2、内业自动化程度高3、精度高4、可自动生成被测物点云DSM5、可以通过E-mail