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Wit3D最强空中三角测量区域网平差算法

2018-09-07 14:20:54 返回 >>
Wit3D最强空中三角测量区域网平差算法
                                     ---最少的时间、最少的人工干预、解决最困难的空三平差问题
 
1、概述
        空中三角测量区域网平差(SFM/SLAM)是整个摄影测量或者视觉定位领域的核心,也是倾斜摄影三维建模处理过程人工参与最多、复杂度最高的环节。空三区域网平差的过程主要包括连接点匹配、控制点量测、区域网平差解算等环节。空三区域网平差算法的能力直接决定着人工参与量的多少和解算成功率。其算法的可靠性、稳定性、精度等十分关键,直接影响了生产的效率和处理效果。

2、现状与问题
        针对倾斜影像的空三区域网平差,目前常见的软件有ContextCapture、PhotoScan、Pix4D、StreetFactory等软件。在倾斜影像空三的实际的作业生产中,到利用上述软件经常会遇到空三平差失败、空三平差结果分层、断裂、弯曲等诸多问题,如图1所示。比如当处理的区域遇到:1)影像包含田地、森林、水域、沙漠、海岛、滩涂等弱纹理区域时;2)多架次影像同时处理,且架次航高不同时,测区高差较大时;3)当同一架次或者不同架次影像间拍摄时光照条件差别较大时;空三解算很容易失败。除此之外,上述软件很难进行大区域空三平差处理,导致了测区内接边多、接边困难,给作业员带来很大困难;另外有些软件空三区域网平差速度极慢(如PhotoScan、Pix4D),极大的限制了大规模影像建模的作业生产。诸如此类,这些问题已经成为了困扰作业员建模生产的最头疼问题,严重制约了生产效率。
 
 
图1 某软件经常遇到的平差失败情况
 
3、Wit3D空中三角测量区域网平差算法
        针对上述痛点问题,五维智能信息科技研发团队基于在摄影测量、计算机视觉领域近十年的技术积累,成功研发出了具有国际领先的Wit3D全自动实景建模一体机。该系统对传统的空三区域网平差算法进行了革命性的改进,采用了独创的弱纹理信息增强的连接点匹配算法,成果解决了弱纹理/无纹理区域的影像匹配难题;通过引入李群李代数理论,巧妙的拆解和高效的融合算法,实现了多机并行的分布式区域网平差算法,可一次完成数十万张影像的空三区域网平差解算,该软件相比国外同类软件,处理效率提升了数倍,大大减少了人工成本和建模时间。针对空三平差算法,Wit3D软件具有以下特点:
(1)支持飞行质量差、大面积水域、沙漠、海岛、滩涂等困难区域的平差,表现十分出色,至今没有平差失败案例,成功率100%;
(2)支持大区域空三处理,对平差影像数量没有限制;单机支持处理大区域(5万张影像),极大减小了测区接边工作量;
(3)支持多架次且航高差别较大,支持多架次影像间拍摄时光照条件差别较大时的一次性空三处理;
(4)支持多相机(3个以上)、多焦距(3个以上)、多个检校模型(5个以上)同时处理;
(5)支持机载、车载、地面拍摄影像的联合空三区域网平差(不同手段获取影像要有重叠,且分辨率差别不超过5倍);
(6)支持SWDC5、RCD30、UCO、Canon、Sony、Nikon等常见所有倾斜相机像及手机拍摄影像的空三处理;
(7)支持红外相机倾斜影像的空三处理;
(8)支持有控、无控制区域网平差、有POS、无POS数据的空三区域网平差
(9)空三平差精度高,平面定位精度1-2个像素,高程精度1-3个像素。对控制点个数要求不苛刻。
(10)空三平差结果可导出第三方格式。


4、典型案例

案例(一)单机大区域平差解算
数据情况:某地区6个架次43829张影像(15平方公里),影像大小6000*4000,5cm地面分辨率。
处理硬件:CPU i7 8700K,64G内存,显卡1050TI。
处理结果:平差定位精度1.2个像素,处理时间6天
图2 6个架次43829张影像平差结果
 
案例(二) 架次间航高差别大,影像间光照差别大、影像大面积落水
数据情况:某地区4个架次21744张影像,影像大小6000*4000像素,5cm地面分辨率,架次间航高差别大,影像大面积落水。
处理硬件:CPU i7 8700K,64G内存,显卡1050TI。
处理结果:平差定位精度1.4个像素
        图3 4架次航高不同、影像大面积落水平差结果

图4 4架次航高不同、影像大面积落水平差结果(侧面图)
 
案例(三)大幅面航摄仪影像平差解算、空三精度高
数据情况:某地区5镜头倾斜相机获取影像,影像1450张,影像分辨率为11608×8708,面积4平方公里左右,影像分辨率5cm,处理时间6小时。
处理硬件:CPU i7 8700K,64G内存,显卡1050TI。
处理结果:平面精度5cm,高程精度8cm
图5  平差结果
 


图6  平差报告与检查点报告


 
其他案例 各种困难条件的平差解算
 
图7  4架次27170张影像空三区域网平差结果(长条带


图8  4架次24314张影像空三区域网平差结果(长条带


图9  3架次11968张影像空三区域网平差结果(不同航高


图10 5架次20450张影像平差结果(不同航高、不同重叠度、光照差别大、高差大


图11 5架次20450张影像平差结果(不同航高、不同重叠度、光照差别大、高差大,侧面图
 
5、结论
        经过大量的数据生产处理,充分检验了Wit3D空中三角测量区域网平差算法,至今没有平差失败案例,成功率100%;大量的生产表明,Wit3D空中三角测量区域网平差算法,速度快,精度高,稳定性适应性强。该算法能够较好的解决飞行质量差,影像包含大面积水域、沙漠、海岛、滩涂,多架次航高不同、高差变化大,影像光照变化大等多种困难条件下的区域网平差解算,能够较好的解决用户的痛点问题。

        我们的宗旨:用最少的时间、最少的人工干预、解决最困难的空三区域网平差问题,欢迎各界朋友进行测试、试用。