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影响倾斜摄影测量质量的因素有哪些

2021-11-18 11:18:28 

目前,实景三维建模主要是通过倾斜摄影技术来实现。
倾斜摄影技术是国际摄影测量领域近十几年发展起来的一项高新技术,该技术通过从一个垂直、四个倾斜、五个不同的视角同步采集影像,获取到丰富的建筑物顶面及侧视的高分辨率纹理。
但是,由于倾斜摄影采用的是航空摄影方式,会产生许多影响最终模型的因素。
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1. 气象因素:天气状况、云层厚度、地表干湿程度、风力、风向

雨雪天气:
雨雪天气导致地面积水积雪和地表潮湿;
雨雪天气地表建筑会被覆盖,无法拍摄到地表真实样貌;
雨雪融化导致积水,纯色导致表面纹理单一,出现破洞。
雨水天气:雨水天气会导致地面积水,产生破洞。
阴霾天气:雾霾天会直接影响模型质量(清晰度)。
风向/风速:风向或风速影响无人机的飞行航线和影响携带镜头的稳定性,直接影响照片成像的清晰度。
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水面透明和光滑表面材质的建模对象在生产模型时是会产生破洞的
适合倾斜摄影的气象条件:
薄云晴天:光亮度和光照度使影像色彩还原度比较好;
无风:保证成像清晰度;
地表干燥:可避免地表干湿度随时间变化影响影像质量;
无积雪:获取真实地表影像;
无雾霾:保证清晰度的重要条件。
实际作时若项目周期长、作业面积大,应尽量避免气象因素带来的影响。
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不同日期以及天气拍摄的照片导致模型合并的时候出现明显的色差

2. 时间因素

太阳高度角造成的地面阴影变化和光照度的变化(亮度、色彩、反差);
同一区域拍摄日期不同造成的地表影像差异。

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拍摄日期太早或太晚时,由于太阳斜射,地面阴影较大,且光照条件弱于中午,模型会出现一边光照充足,模型亮度好,一边缺少光照,模型明显偏暗的情况
具体措施
选择或等待较好的天气,尽量避免阴影的出现;
尽量缩短同一架次内相邻航线间的飞行间隔(航行不宜过长);
尽量缩短同一天内、同一分区内、相邻架次、相邻航线间的飞行间隔(要有连续性);
尽量选择相同时间点飞行,以避免太阳角度带来的差异;

尽量缩短同一人物区的作业周期,合理安排飞行计划。

3.重叠度的影响

数字摄影测量的相关规范中,对重叠度都有相应的要求,保证不能出现绝对漏洞和相对漏洞,同时也保证后期的计算机自动匹配程度和匹配精度。重叠度越大,匹配越容易,前方交会的精度也会提高,对后期模型的平面和高程精度都会有影响。
目前,行业内并没有可以参考的倾斜摄影相关标准。根据已有的航摄规范和作业经验,进行倾斜航空摄影时,要注意以下几点:
飞机要动起来。切忌定点转动相机像拍摄全景图一样拍摄单独一组图像。一定要移动飞机拍摄多组图像;
图像重叠度要大。70%是基本,80%~85%左右最佳,90%以上的话太浪费图像了。足够的重叠度可以很好地保证同名像点在多张照片和多个视角上都能体现,防止在各视角影像上同时出现遮挡的情况;
拍摄模式。一般的拍摄模式有两种:1)环绕飞行;2)折线飞行。飞机需要按图示折线路线飞行覆盖目标区域,飞行轨迹需要比实际采集区域外扩些许;

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拍摄角度:除了让相机垂直于地面拍摄图像,还需要让相机倾斜与垂直方向成30-40度角,并且在东南西北四个方向上拍摄倾斜图像。

4.传感器

评价影像数据质量的好坏主要看其光谱信息是否获取完整,分解率是否满足要求。这些因素主要依赖于摄影传感器的质量。评价一台传感器质量主要看其设备参数,传感器中CCD或CMOS尺寸越大,像元越大,其感光能力越强,成像效果好,获取的光谱信息越丰富,拍摄的影像数据的色彩也就越自然,分解率也高,但CCD或CMOS尺寸越大,制造工艺也越难,造价也越高。
对于各类倾斜相机,在获取目标物影像时,还需要按照要求依据成图比例尺,设计合理的地面分辨率。因后期空三加密中的像点量测、相对定向的精度都直接和地面分辨率有关。
部分无人机配置:
无人1
无人机配置1
无人2
无人机配置2
倾斜摄影技术涉及的因素非常多,其中一个方面处理不好,将极大的降低模型的质量。通过倾斜摄影完成图像获取后,就要开始考虑建模,关于倾斜摄影建模,目前分为三大类:
倾斜摄影人工干预建模
倾斜摄影+机载激光扫描建模
倾斜摄影自动化建模(ContextCapture
前面两者,虽然能达到相当高的模型精度,但是与传统的建模方式相比,降低的成本有限,人工干预建模需要花费的成本较高,机载激光扫描建模需要飞行两次。
倾斜摄影自动化建模(ContextCapture)能达到三高一低的优势:高效率、高精度、高真实感、低生产成本。自动化建模软件( ContextCapture)具有建模速度快、灵活易用、相对便宜的特点。因此,倾斜摄影自动化建模(ContextCapture)是目前市场上广泛使用的建模方式。

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