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摘要：本文研究了无人机搭载非专业量测相机的畸变所造成的影响。讨论影像初始pos不准确时采用何种方式解决。控制点数量对空三定位精度的影响。利用软件实现自动化纠正、匀色、镶嵌的方式。总结出一套完整的无人机数据生产DOM的流程。并分析了目前采用的方式存在的问题，不适用的几种特殊情况。
关键词：无人机；摄影测量；DOM；匀色；镶嵌
1、研究内容
（1）研究无人机搭载非专业量测相机的畸变所造成的影响。
（2）研究影像初始pos不准确时采用何种方式解决。
（3）研究控制点数量对空三定位精度的影响。
（4）研究利用软件实现自动化纠正、匀色、镶嵌的方式。
2、无人机数据制作DOM的工作流程
2.1 无人机航摄DOM生产所需数据
本文采用的实验数据是新疆某地区，总面积约43平方公里，平均海拔1350米，设计航高1900米，航摄比例尺1：20000，影像航向重叠65%，旁向重叠35%。地面分辨率约为0.12米，最终成图要求生成分辨率0.2米的1：5000标准分幅影像，。所有技术参数均满足航摄规范要求。
2.1.1 相机鉴定报告
相机鉴定报告给出了相机的内方位元素（包括像主点及焦距）的数值、畸变改正系数。其中其主要作用的是径向畸变系数。切向畸变等影响较小，可以忽略不计[1]。
2.1.2 影像数据
本论文采用的数据原始影像是JPG格式的真彩色数据，共包括18个航带的561张有效相片。分辨率为0.12米，影像质量清晰。
2.1.3 初始外方位数据
本次航飞，只有机载GPS装置以记录大致的航摄范围，而无IMU惯性导航装置，用到的实验数据只提供了不精确的x、y、z坐标，无外方位的三个角元素信息。
2.1.4 控制点数据
外业共采集68个控制点的信息，包括控制点在2000坐标系下的平面坐标及每个点在影像上的位置截图，以方便将其转刺到像平面坐标。
2.2 DOM生产用到的软件
2.2.1 畸变改正软件
采用中测新图制作的畸变改正工具进行初始影像的物镜畸变改正处理：
2.2.2 空三软件
采用武汉大学研发的GodWork空三软件做影像连接点自动匹配构网，控制点刺点及光束法平差等处理，最终生成精确的外方位元素。
2.2.3 DOM生产软件
GEOWAY CIPS集群式影像处理系统，是一个构建在网格计算环境下的，适合大规模遥感影像快速、批量处理的一整套软硬件产品技术解决方案。本次试生产采用的硬件设备为：linux系统下的高性能处理器，共有6个计算节点，每个节点可同时执行8个任务，因此可同时执行48个任务。每个任务执行完成后，节点自动领取排队中的任务并执行.大大提高了数据处理速度。
3、影像镜头畸变问题解决方式研究
本章参考相关文献，主要论述了无人机镜头畸变对最终成果影响的大小，根据实际生产要求可采取适当的取舍，以便在满足数据生产要求的同时更高效地完成DOM生产任务。
3.1 物镜畸变改正
在摄影测量中，最重要的设备是摄影机，传统摄影测量都要求采用量测摄影机，对专业量测相机的各项指标都有严格要求，因为非专业量测相机的物镜畸变较严重，其对像点位置的影响是最大的，此类畸变引起的像点位移可达20多个像素，因此不能忽略。
4.不依赖影像初始pos的空三构网
4.1 空三采用的构网方式
空中三角测量是摄影测量的基本问题之一。近年来，随着全数字摄影测量工作站在各生产单位广泛应用，空三测量方法也从解析法空中三角测量过渡到了自动空中三角测量，自动空中三角测量已经成为空三的主要方法，其充分利用了数字摄影测量影像匹配算法可靠、快速和准确的优点，成为全数字摄影测量工作站最有效率的工作之一。
4.2 自动化空三作业步骤
4.2.1 数据准备
创建工程所需文件包括：原始影像、POS 和pos 格式描述文件、相机文件、控制点文件。其中控制点文件为非必需文件。
4.2.2 创建工程
按照其要求的格式创建文件和文件夹后，即可打开空三软件，创建空三工程：执行菜单[工程]下的菜单项[创建工程]，弹出创建工程对话框，单击按钮，选择已准备好的工程目录，或直接将目录地址写在工程路径编辑框内，在状态一栏里会显示创建所需文件是否存在。在相机文件和POS 文件都存在的情况下，单击OK 按钮，进行创建工程。
5、控制点数量对控制网平差精度研究
在第四章中，我们采用整体构网的方式进行空三的相对定向，这比单航带模型定向所需要的控制点数量大大减少了，但为了更定量的分析，控制点数量对空三绝对定向精度的影响，我们特做了如下实验：
5.1 控制点与检查点数量模型
测区控制点共40个，第一次我们选取均匀分布的四个点作为控制点，其他点作为检查点，计算平差结果，分别统计控制点和检查点的精度。之后每次增加三个控制点（相应的检查点减少三个）进行评查统计结果，将这12次的统计结果进行比较，讨论控制点的最优数量是多少。所得结果如下表所示：
6、CIPS集群处理系统实现纠正、匀色、镶嵌的操作步骤。
6.1 CIPS影像处理系统简介
CIPS采用高性能集群处理技术，是集解决卫星影像、航摄影像及ADS40数据处理于一体，不仅能满足各种常规生产需要，并可根据用户需求定制解决方案的影像自动高速处理的软硬件系统。
6.2 无人机数据在CIPS中实现纠正、镶嵌
6.2.1 匀色模版制作
从原始影像中取一幅包含地类丰富且各地类所占比例与全区比例大致相当的影像作为模板影像，并在PhotoShop中进行颜色的人工调整。
将最终的模板影像另存出来，作为CIPS加载的模板影像，CIPS软件会自动计算其每个波段的均值和方差数据，并根据其均值和方差对要处理的影像进行色彩调整，使其都与匀色模板的均值和方差大致一致，达到匀色的目的。
6.2.2 单幅影像的正射纠正
单幅影像纠正方法有两种：正解法（直接法）和反解法（间接法），由于直接法纠正后目标影像采样点位置不均匀，且解算前高程信息未知，目前多采用反解法（间接法），本文也采用这种算法来进行单片的纠正。
6.2.3自动镶嵌
单业务管理里点击“自动镶嵌一”项，如下图界面所示，加载上一步在规划程序里生成的图幅文件、镶嵌网文件。参数设置分辨率为0.2米，其余参数默认，点击工程执行，软件自动计算最佳关键点位置、镶嵌线中各个内节点位置并根据最终的镶嵌网生成镶嵌成果影像。
参考文献：
[1]金仲华.崔红霞.数字相机径向畸变差检验及改正.科技广场.2008.10.
[2]张永军.无人驾驶飞艇低空遥感影像几何处理.武汉大学学报2009，34：284~288.
论文作者:吕亚勋
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/8
标签：影像论文; 畸变论文; 无人机论文; 数据论文; 测量论文; 文件论文; 工程论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;