Inpho软件作业指导

前言前言 Inpho 摄影测量系统包括空中三角测量，三维立体编排，地形 建模，正射影像处理和图像获取等。 MATCH-AT 全自动空三（支持推扫式相机 ADS4）空中三角测量 inBlock 光束法区域网平差 MATCH-T 自动生成 DSM/DTM地形建模 DTMaster DTM/LiDAR 点编辑 OrthoMaster 生成真正射影像正射影像处理 OrthoVista 几百幅图像一起匀色和镶嵌 为了方便 4D 产品的生产，特编写本指导书，结合自己经验和 参考手册。许多内容通过翻译，欠妥之处，还请指正。 本书着重介绍 MATCH-ATMATCH-AT MATCH-TMATCH-T DTMasterDTMaster OrthoMasterOrthoMaster OrthoVistaOrthoVista 五个模块。 1.1.MATCH-AT 自自动动空三加密空三加密 STEP1 STEP1STEP1 新建工程，需要以下几个数据： 数字影像 相机文件 外方位元素初始值 外业控制资料（控制点成果和刺点片） 工作内容 指定项目名称 载入近似中心（GPS、INS） 载入图像 确定单位，像素大小，照相机的名称和 mount rotation，地形高度 自动设定块 打开 Match-AT,点击，下拉点击 弹出对话窗 输入工程名和存储路径 导入航片初始坐标，即根据航摄索引图等初设概略航片坐标。 格式如下 27503880005000000 3000 /航片号 X 坐标 Y 坐标 Z 坐标 27493890005000000 3000 27483900005000000 3000 # /航带分隔符 27793600004997000 3000 27803610004997000 3000 27813620004997000 3000 # # 如果是 GPS 辅助摄影，按 # Strip 1 759 539286.802 335214.655 1774.851 -1.8738 -0.3952 -3.4960 760 539839.899 335206.408 1782.623 -1.5935 -0.3668 -3.4721 761 540439.471 335192.804 1783.540 0.2288 0.8253 -3.7421 # Strip 2 . . . 顺序导入，航带之间用“#”隔开。 导入航片影像，可按目录和单片加入。表示已经加入，表示 影像还没有加入，注意航片初始坐标航片号与影像的对应。 输入其他参数 MOUNT ROTATION 这个参数定义的旋转图像坐标系统对飞行方向。参数是从航带方位 计算正确 kappa 角度。 点击新建工程对话窗口中，根据相机鉴定表建立相机文件 Edit 选项 基本 内方位元素 框标 畸变差 按，完成建立工程。 工程编辑 如果相机有 2 种或 2 种以上类型时，建立 工程只能选一种。在 工程编辑器，先新建 相机，点击 Photo 选 项，更改相机。 修改类型、增加、删除控制点，点击 Points 选项 像控点类型： HV-平高点 VE-高程点 HO-平面点 CHV-平高检查点 CVE-高程检查点 CHO 平面检查点 增加、删除、修改块（block） 增加、删除、修改、旋转航带 STEP2 STEP2STEP2 建立影像金字塔 点击菜单下，下拉选择，弹出以下对话窗 STEP3 STEP3STEP3 内定向 点击菜单，下拉选择，弹出以下对话窗 STEP4 STEP4STEP4 像点测量及解算 MULTI PHOTO MEASUREMENT 测量地面控 制点、检查或增加连接点 STEREO PHOTO MEASUREMENT 立体测量 检查 3D 控制点和连接点 TRIANGULATION 航空三角测量 ANALYZER 分析工具 1. MULTI PHOTO MEASUREMENT 使用“Multi Photo Measurement”是测量所有地面控制点或增加 手工连接测量点。 该区块检查所有影象排列是否正确。如果不正确，检查 ori 或 相机的定义 mount rotation。 选择控制点的 ID，打开对象点列表测量窗户，显示的位置测 量。 删除和修改测量点或增加手工测量连接点,从而来编辑空三结 果。 手动或半自动测量点. 2. STEREO PHOTO MEASUREMENT 3. Aerial TRIANGULATION 要执行自动空中三角测量，使用“Aerial Triangulation”对话框。 将开始结合自动三角匹配点提取和调整的迭代过程. “Change Settings”选项 解算 Adjustment 将用于调整和启用 GPS 或 GPS / INS 组合。确定 GPS 天线偏移 和启动偏移和转变校正 GPS 观测。确定调整设置（自校准，消除 手工点. ） 应用自校准参数(Self-calibration)是一个非常有用的工具，以补 偿系统的影像错误。然而，自校准，必须小心使用，你必须知道， 你正在做的事情。 下面的示意图显示适用于所有影像系统变形一套 12 自校准参数。 这套需要连接点在影像 9 个标准点位。此外，可靠地计算自校准参 数，你必须服从一般控制点分布规律！ 用法 strategy Point density: 定义每个连接点匹配区域的点的最大数目。使用 DefaultDefault (默认)设置，在正常情况下，大约测量 100-200 个点/影像。 选择 DenseDense 或 ExtremeExtreme 提取更多的点。但质量精度差。如果连 接点匹配很难，例如由于缺乏纹理（沙漠） ，此设置将特别有用. 选择 SparseSparse 将提取少点，如果大量重叠（80/ 80）的使用， 这可能效果更好。 USE MANUAL MEASUREMENTS AS NEW TIE POINT AREA:如 果此标志被选中， “MATCH-AT”被迫使用所有手工测量及其相应的 地面坐标的连接点提取区域。 （连接点中心）此标志应始终被激活， 尤其是如果最初的连接点，测量如沿海岸线，提取点的具体区域。 CREATE NUMERIC POINT Ids: 如果选中此复选框，IDs 自动测点 创建数值。 匹配 Matching 自动连接点提取参数设置 Size of tie-point area: 定义基于特征的连接点匹配的区域大小，相应 的单位是像素。该区域是使用源于 3D 坐标中心点方位的影像。默认 值是 100 像素。您可以设置大小的范围从 40 至 100 像素。越大越点 越多。如果没有足够的连接点被发现就增加值大小。该区域如重叠 不是太多，因为这可能导致错误连接点。 如果您使用的是小格式图像（例如 6cmx6cm 影像，使用大小为 40 像素） ， 就要缩小值，更小的值会增加计算速度。 Parallax Bound：定义二维搜索区域，像素在“MATCH-AT”的基于特 征的匹配搜索同源点。其价值取决于粗糙的地形，DEM 质量准确性 或概略近似的方位。 高度差异越大，应设置值越大。但是，千万不要设置过高，因为不 匹配的可能性将增加。默认值是 30，这个值几乎很好运行在每一个 项目。 平坦小比例尺项目，安全的将这个参数设定为 15 。 FBM correlation coefficient: FBM 是一种匹配方法，这是非常强劲。它 不仅需要粗近似，是非常快。因此，主要用于该进程的开始，迅速 建立了良好的基础。这是大约 1 / 3 的像素精确。 匹配过程的运算值从一个影像外观发现特定特征。通过这个值观 很好找到第二张影像。 用于初步特征匹配(FBM)相关系数阈值的定义。较大的这个参数 设定，较好的质量和可靠性的匹配。然而，这也造成少点的匹配。 默认值是 92 。默认的范围这个参数是 75和 100.100 ,意 味着寻找匹配的一点是完全相同的方式在这两个影像，这是非常难 以实现。 LSM correlation coefficient: 最小二乘法（LSM）也是一个匹配方法， 而且非常准确的。但它需要更好地近似值，并低于 FBM。它主要用 于对进程结束的完善在或修正连接点点，通过跟踪影像金字塔取得 了良好的点分布。有 1/10 像素精度。 匹配过程创建一个模板点（ 21x21 像素）由一个影像和覆盖到 第二影像。因此这将是发生了变化，直至平方根的平方总和梯度残 差收敛到最低限度. 最小二乘法是一个反复的过程. 与 FBM 相同的功能。由于更好的精度最小二乘法（LSM)的默认 值设置为 93 ，可能的范围是从 90 至 99 。 Apply epipolar line:切换开关来 activate/deactivate（启用/停用）决定核 线几何标准的精确特征匹配。只有点在一定范围内移动的相应核线 将被接纳为同源点. 文件/重叠度 File/Overlap 影像点/控制点标准差 Std.Dev.Image/Control Object Points / Ground Control Data (X,Y) 功能是受限于数字影像的像素大小，通常点可确定精度为 1 / 3 像 素。 因此，合适的标准偏差设置平面（ xy ）计算如下： SDxy = 1/3 pixel * image scale Object Points / Ground Control Data (Z) base/height 比率 (b/h)计算如下： border = overlap - 50% b = image size * (overlap - 2* border) % 高度(h) 对应照相机焦距。 例如标准影像 (230mm 大小)， 60%重叠和 150mm 照相机： b/h = 230mm * (60-2*10)% / 150mm = 92mm/150mm 这对应或多或少于 1:1.5，换句话说 Z 标准限差的大体上是（X Y） 1.5 倍,即：SDz = SDxy * 1.5 或 SDz = SDxy * h/b image measurements 在像方，自动测量和手工测量标准偏差是不同的。如前面提到，在 数字影像的地形特点也许在 1/3 映象点之内被辨认，因此应该设置 手工测量的标准偏差： SDi_manual = 1/3 pixel 软件可能自动地测量理论上 1/10 像素的点。根据经验准确测量 1/5 像素的点。 因此应该设置自动测量的标准偏差： SDi_automatic = 1/5 pixel GPS/INS 标准差 Standard Dev.GPS/INS GPSGPS X,Y,ZX,Y,Z 投射中心 GPS 座标更好支持误差小于 0.3m 调整。并且不应该使用大 于 0.3m 的。 更旧的 GPS 接收器有相对准确性的大约 0.3m，新式 GPS 接收器有相 对准确性的大约 0.1m (甚至 0.05m)。 在许多情况下激活 GPS 观察值的偏移校正，自动地改正剩余的系统 的转移的 GPS 是必要的。 需要地面控制点的一个适当的数字。 无 论如何，如果 GPS 天线误差是未知的，偏移校正必须是应用的。 INSINS (IMU)(IMU) omega,omega, phi,phi, kappa:kappa: 通常，自转的准确性应该由影像供应商提供。 如果不那么，接受 0.015deg 的缺省值。 质量不是好足够直接地与来自 GPS/INS 系统 的 EO 参量做立体测量，因此空中三角测量被用于提取那些参量。 4. ANALYZER 显示控制点：如果控制点在项目文件中，显示或添加控制点标 志符号 显示检查点: 显示或增加检查点符号 显示连接点：显示或增加连接点 显示或补充所有影像位，注意：大部分的影像错误位置可能表明 一个可疑 omega/phi 方向。 显示不同的地区在不同的重叠灰色阴影。注意：这些重复计算的 可能需要一些时间对较大块（分区） 。View Footprints 要先被激活！ 显示残差偏离方向 误差椭圆 影像连接 连接点连线 显示不同的分区边界 刷新 “Analyzer” 有 4 个可用的工具进行分析和修改的结果计算。 通过分析多度重叠连接点的颜色编码和航片连接矢量，检查的空 三区域稳定性。 检查覆盖区域和重叠区域。 检查矢量偏移和误差椭圆。 检查点和航片运算结果残差，标准偏差。 STEP5 STEP5STEP5 微调控制点坐标，使平差结果符合要求 运算结果存储在“aat.html”和“aat.log”里，分别记录以下内容： 1. 测区概况（航片个数，航带个数） 2. 标准差设置（控制点、GPS/INS 标准背离差） 3. 连接点情况（每张航片连接点情况） 4. 自校准参数 5. 外方位元素标准背离差 6. 控制点平面和高程残差 7. 外方位元素结果等 通过分析上述结果，修改和去除错误，调节连接点、控制点等， 反复修改，直到满足相关规范要求。 STEP6 STEP6STEP6 成果整理及格式转化 输入其他格式空三、外方外元素 输出其他格式空三 转化其他格式空三为”Match-AT”格式空三 选择转化格式和存储路径，即可转化成”Match-AT”格式空三。 其他空三格式只要能够提取外方位元素，新建工程，将外方位 元素引入即可。 1.2 Match-T DTM 生成生成 STEP1 STEP1STEP1 打开 File-Open 或按，打开 Match-AT 工程. STEP2 STEP2STEP2 建立模型 打开工程编辑器，和 match-at 相同，可单独增加和修改、删除 单个或多个模型。 STEP3 STEP3STEP3选择菜单 STEP4 STEP4STEP4 在下拉菜单选择，弹出对话窗。 STEP5 STEP5STEP5 选择,弹出以下界面： STEP6 STEP6STEP6 设置网格大小和存储路径等，在按，编辑 DTM 参 数。 STEP7 STEP7STEP7 最后，按中开始键进行匹配 DTM。 DTMDTM DTMDTMDTMDTM Tool Tool ToolToolToolTool Kit Kit KitKitKitKit 主要有三个功能：镶嵌 裁切 转化 镶嵌和裁切镶嵌和裁切 Add 要镶嵌 DTM,选择 Merge&Split,Merge&Split,点击 OptionOption 转化转化 Add 要转化 DTM,选择 Convert,Convert,点击 Option,Option,选择转化类型。 1.3 DTMaster DTM 编辑编辑 STEP1 STEP1STEP1 首先，打开 File-Open 或按，打开 Match-AT 工程， 工程目录下要有相机文件。 STEP2 STEP2STEP2 选择类型，引入 DTM,按弹出以下菜单。 NEXT,选择，可以选择一个或多个同类型 DTM。 STEP3 STEP3STEP3 层对应，连按 2 个，弹出层对应对话窗。 最后按和，将 DTM 导入工程中。 设置视差曲线及高程点等 高程几种表现形式 STEP4 STEP4STEP4 选择编辑工具，对引入 DTM 进行修改和编辑。 STEP5 STEP5STEP5 编辑完 DTM 后，按 导出 DTM. 参考参考 DOMDOM,可以检查 DOM 精度。 1.4 OrthoMaster DOM 生成生成 DOM 生成需要以下数据 数字航片影像 空三成果（包括相机文件） DtM 1.Inpho 格式空三成果 DOM 生成 打开 Match-AT 格式空三成果，引入 DTM. 2.PATB 格式空三成果 DOM 生成 可以把 patb 或其他格式空三转化为 match-at 格式空三，按照上 面步骤生成 DOM,下面介绍 patb 直接在 OrthoMaster 生成 DOM. STEP1 STEP1STEP1 引入外方位元素（*ori 文件） 弹出选择相机对话窗,选择影像相机类型，如果有 2 种或 2 种 以上相机类型，先选 1 种，再在内定相种修改。 STEP2 STEP2STEP2 引入影像 STEP3 STEP3STEP3 内定向 STEP4 STEP4STEP4 影像和空三影像映射 弹出对话窗 STEP5 STEP5STEP5 旋转航带 以上各步做完后，保存工程，以便下次使用。 STEP6 STEP6STEP6 引入 DEM 和 1 引入 DEM 相同。 STEP7 STEP7STEP7 定义正射航片区域 STEP8 STEP8STEP8 DOM 生成 参数设置 分辨率 格式 路径 生成区域 采样方法 DTM 选项 设置参数完后，点击。 1.5 OrthoVista 匀光匀光镶镶嵌裁切嵌裁切 1.5.1.拼接拼接 拼接线定义在 Seam Editor 模块中进行 STEP1 STEP1STEP1 Global Option 的设置 选择 menu 的 SetupPerferencs, 然后在弹出来的设置窗口中，做说明如下： General 缓冲的大小设置，建议设置成比使用的计算机的物 理内存稍微小一些或者相当，太大并不提高处理速度。 Overview Generation 设置是否需要生成快速显示的金字塔 影像，建议设置成 No Overviews，这样在调入 Ortho 的时候不 生成金字塔小影像。 Background Checking and Region Trace 选择 Enable Background Checking，同时设置 最小和最大的 Value 为 1254。 Region Trace 选择 Region Trace Display Mapping 用缺省的设置。 STEP2 STEP2STEP2 新建工程，引入 DOM 路径。 在 Project Dialog 中，调入所需模型的影像 STEP3 STEP3STEP3 激活某个或多个模型 激活（Active）所有的影像，如果是第一次建立的新的 project，那么所有的影像的边界都能自动的探测出来，并用绿颜色 的边界显示出来。 （见后面介绍的 Global Options 的设置） 按显示影像，注意：红褐色的地方（区域 1） ，是没有重叠 范围的影像，用原始颜色显示的（区域 2） ，是重叠范围的影像区域， 绿色范围线，是拼接线（缺省生成的边界，然后按照覆盖顺序生成） ， 红色的线是重叠范围线。 STEP4 STEP4STEP4 修改范围线 现在要做的事情就是修改绿色的范围线，让拼接的范围线 绕过明显的地物。 修改范围线的时候，注意第一点的位置和以后的点的顺序， 见上图所示，这样定义的结果为： 关于覆盖顺序的改变，如果上面的影像图覆盖下面的，那么用 （Select & Expand Seam）改变，选择这个命令，然后点击需要上 移影像，那么该影像的边界范围则是最新的拼接线范围。 修改时只选几张激活，修改完后按关掉，这样节省内存，加 快速度。 最后的修改范围的效果如下：（假设绿色的范围线已经是绕过明 显的地物） 点击“开始新拼接面” 下面显示如何沿着路中心定义拼接面 鼠标将根据位置改变发生变化，如果鼠标在你开始采集的影 像的覆盖区域，鼠标将显示“in”信息，如果光标不在输入的影像 区域，光标将显示“out”信息，如果光标在开始的影像或其他影像 区域，光标将恢复到正常形状 结束编辑，编辑拼接线 删除最后一个节点 编辑拼接线，要在结束编辑前始用。 注意：一旦你采集到一个重叠区域，你无法判断采集的上一 个点位时，请确保拼接面不能自相交。用相同的方法编辑拼接线， 不要让它通过房子，桥梁等。 Apply 按钮按下以后，你不可能直接编辑拼接面，但是通过定义 一个新的拼接面来修改它的位置这种方法是可行的。方法同 5 注意：确保拼接线不在红色边线上，也就是说拼接线务必 不要离相邻重叠影像的边缘距离不要太近，得留出足够的缓冲 以供影像拼接，否则拼接会有明显痕迹。 编辑其他各面，如果测区分成多人作业，需要注意拼接面的接边， 拷贝接边影像 meta 目录的 cld，rgn 文件到你的目录即可。 拼接线的位置选择，注意避开房屋、桥梁、铁路、烟囱、高塔等， 房屋密集地区，为了照顾房屋倒向压盖问题，可以沿街道或者道路 中心拼接，田间庄稼地等尽量选择地块交接，田埂等地方，seamline 尽量沿着影像过渡区中较灰暗的路线行驶，避免选择有明显影像特 征的区域穿过。在 vistaSE 的 seamline 的编辑过程中，可以设置成 “所见即所得 ” ，所以在选择路线的时候可以比较选择路线，尽量 做到后期工作量较小，或者没有工作量。 选择（Project Dialog） ，再选择所有的影像，然后选， 那么，可以在主窗口中看到按照拼接线拼接的最后结果 STEP4 STEP4STEP4 如果合格，那么在 Project Dialog 的窗口中，选择所有的 影像，然后选择输出 Seam Line。 注意这个 export 的 SeamLine 是 dxf 格式的，按照每个影像的名 称对应存储， 但是还需要另外的一个文件 cld 文件，这是和 dxf 对应 的文件，必须在保存 Project 的时候同时保存在 Project 的目录中的， 需要把 dxf 和 cld 文件同时做为成果 STEP5 STEP5STEP5 save project 以便下次使用 1.5.2.匀光匀光 单张匀光（Single Image Adjustment） OrthoVista 可以处理单张影像， “Single Image Adjustment”能单 独使用，也能同“Image Group adjustment”拼凑组合使用。我们建 议是同“Image Group adjustment”一起使用。当影像有透镜变异(影 像黑色边缘)和亮点（太阳反射） ，或者影像颜色不一致(由扫描和比 较大的阴影引起的颜色差异)， “Single Image Adjustment”才有必要 使用。 注意：如果影像没有上述问题，就不要使用“Single Image Adjustment” “Single Image Adjustment”有以下 2 种方式： Hot-Spot Removal 亮点移除 Intensity Dodging 亮度平衡 根据 INPHO 经验， “Hot-Spot Removal”应该用来处理彩色影像， “Intensity Dodging” 应该用来处理黑白影像。也就是说“Hot-Spot Removal works compared to Intensity Dodging better with color images，Intensity Dodging works compared to Hot-Spot Removal better with black and white images（OrthoVista 用户手册） 。 ” 整体匀光(Group Image Adjustment) Global Tilting Adjustment 整体倾斜调整 “Global Tilting Adjustment”通过辐射处理，来补偿相邻影像重叠部 分不同的亮度和颜色。 Radiometrix Tool（ ） “Radiometrix Tool”用于定义单张、一组或全部影像色彩、亮度和 对比度相互影响的调整。它当然也能调整影像到一个确定的影像 （模板） 。 “Radiometrix Tool”作用强大，用于一些单片或者一组影 像的调整或者无论影像拼接前或拼接后一个分开步骤的调整。当影 像的色彩、亮度、对比度差异过大，而你又想干预自动化处理，你 就可以用“Radiometrix Tool” 。当你对自动处理的结果不满意时，也 可以用“Radiometrix Tool”进行处理。 “Select one”是一个一个选择， “Select Many”是左键拉一个矩形， 矩形内或被矩形裁切的都将被选中。 鼠标左击，圆点（选中影像）左右 移动是改变亮度，上下移动是改变 对比度。左键拉一个矩形是放大， 右击是缩小。 运用 Modify Relative 模式改变影像色彩/亮度/对比度，所有影像都会 “相对”发生变化。运用 Modify Absolute 模式改变影像色彩/亮度/对 比度，影像在相同的绝对位置会发生变化。大多数情况下，常用 Modify Relative 模式。当选择完影像和修改模式后，在 color/ intensity/contrast 窗口下点击一个新位置，所有选择影像都会改变到 新位置，会在 OrthoVista 窗口直接显示结果。 处理结果会存储在影像目录下的“RDX”文件，与影像一一对 应。OrthoVista 首先处理的是 Radiometrix changes，再是 single image adjustments，最后是 Group image adjustments. 匀光步骤： STEP1 STEP1STEP1 调入正射影像 STEP2 STEP2STEP2 选择匀光影像 STEP3 STEP3STEP3 设置参数，输出影像 STEP4 STEP4STEP4 结束设置，开始解算匀光 关于海域范关于海域范围围的的 Ortho 处处理理 1.定义范围线 海域的地方的范围线的定义，可以在 Autocad 或者 Microstation 中进行，边界一定要行成封闭的多边行，不可以有悬挂节点。 作业的时候，不需要仔细的定义，有些港湾地区，如果原始影 像的色调和周围反差不大，可以定义为陆地区域处理。 2.范围线的格式转换 用 Arcinfo 或者其他软件，把该封闭的多边形转换成 ArcInfo 的 Shape 格式，注意最后的文件有 3 个，shp，shx 和 dbf。 3.OrthoVista 的作业顺序和注意事项 1）.启动程序，调入需要处理的 Ortho 影像 2）.定义图幅处理范围（也可以事先定义 title 文件，然后选择） 4.调入海域的范围线文件 结果显示如下： 5.开始处理，定义处理的选择项 6.最后的结果比较 见下面的两个图片比较 上面的结果文件，是没有调入海域范围线来计算的结果，陆地 的色调和原始的 Ortho 几乎没有什么差别。 下面的图片文件，是调入了海域范围线来计算的结果，可以看 到陆地区域的色调和原始的影像有改变的。 从各自灰度的直方图上 来看，很明显的看到两个方法的区别。 1.5.3.裁切裁切 几个镶嵌裁切方法 Plain Mosaic 直接镶嵌裁切 直接裁切最上面（on top of）影像，这和影像覆盖顺序有关。这 种方法主要用于影像已镶嵌，裁切一个更大的图幅。 Seam Applicator 拼接线裁切 参数选项 Feather Size 羽化宽度 Linear：两个图像之间的线性拼接 Inverse Distance：功能曲线的拼接，依赖于拼接宽度和图像之间 的辐射差异 Blend Output Area Borders 默认情况下的影像拼接只沿拼接线，这是由 Seam Editor 定义的。 如果您启用此模式，OrthoVista 将沿正射影像边界拼接，