VirtuoZo

全數字攝影測量系統實習報告一、實習目的通過本次實習，理解4D產品的生產過程，熟悉使用VirtuoZo

全數字攝影測量系統生產4D產品的過程，掌握生產過程中各環節的原理，加深對有關理論知識的理解。(1)理解VirtuoZo數字攝影測量系統的功效;(2)掌握VirtuoZo數字攝影測量系統的作業流程;(3)加深對數字攝影測量基本理論、辦法和過程的理解;(4)培養實際動手能力。二、實習過程1、理解VirtuoZo

系統VirtuoZo系統是基于WindowsNT的全數字攝影測量系統，運用數字影像或數字化影像完畢攝影測量作業。由計算機視覺(其核心是影像匹配與影像識別)替代人眼的立體量測與識別，不再需要傳統的光機儀器。從原始資料、中間成果及最后產品等都是以數字形式，克服了傳統攝影測量只能生產單一線劃圖的缺點，可生產出多個數字產品，如數字高程模型、數字正射影像、數字線劃圖、景觀圖等，并提供多個工程設計所需的三維信息、多個信息系統數據庫所需的空間信息。VirtuoZo的重要軟件模塊涉及:解算定向參數、自動空中三角測量、核線影像重采樣、影像匹配、生成數字高程模型、制作數字正射影像、生成等高線、制作景觀圖、DEM透視圖、等高線疊加正射影像、基于數字影像的機助量測、文字注記、圖廓整飾。VirtuoZo的作業方式為自動化與人工干預。系統在自動化作業狀態下運行不須任何人工干預。人工干預是作為自動化系統的“預解決”與“后解決”，如必要的數據準備、必要的輔助量測等及自動化過尚無法解決的問題。人工干預不同于單的人工控制操作，而是盡量達成了半自動化。根據VirtuoZo制作4d產品的基本工作流程以下:2、數據準備（1）實習測區資料分析根據給定的實習的原始資料，理解測區的航線數、影像數、原始影像的分辨率、像片比例尺、全測區控制點分布、控制點數據、相機數據。（2）建立測區數據準備完善后，進入VIrtuoZo主界面，首先要新建一種測區，通過文獻打開測區，新建一種測區名，系統默認后綴名為blk，默認保存在系統盤下的wxf文獻夾里。*.blk文獻其實只是個索引文獻，它最后指向的是設立測區里的測區主目錄文獻夾。*.blk文獻建立好之后，系統會自動彈出設立測區的對話框，按照原始數據提供的信息填寫對應的內容，之后保存退出。進入設立→相機文獻，找到剛剛在設立測區對話框中新建的相機檢校文獻，雙擊進入參數設立界面，相機參數能夠直接通過輸入按鈕，輸入原始數據里面已有的相機文獻（普通格式為*.cmr）。進入設立→地面控制點，能夠逐點輸入控制點文獻，或者直接通過輸入按鈕，直接讀取一種控制點文獻。參數設立完畢之后，還需要對影像文獻進行轉換，將多個影像文獻轉換成VirtuoZo支持的影像格式（VirtuoZo系統有其自有的影像格式，文獻格式為*.vz。進入文獻_引入_影像文獻，進入輸入影像對話框，通過增加按鈕，將所要解決的原始影像引入對話框，由于飛機是循環飛行進行拍攝的，第二條航帶的影像的相機文獻需要進行旋轉：選中第二條航帶的3張影像，點選項按鈕，在彈出的對話框中將相機旋轉背面的選項選擇是，確認之后即可看到需要進行相機旋轉的影像前有一種紅色旋轉的符號。然后填寫對的的像素大小，該像素大小需要在原始數據里面給出，如果沒有提供該數據，能夠輸入－1，系統會自動讀取原始影像的頭文獻，然后給出一種像素大小。參數設立完畢之后點解決，影像開始進行轉換，轉換成的VZ影像將放在測區主目錄下的images文獻夾里面，每生成一種VZ影像，程序還會為該影像對應一種影像參數文獻，文獻格式為*.spt。（3）建立模型進行模型的設立，現以157和156兩張影像為例，介紹模型的創立過程：通過文獻→打開模型，能夠建立一種新模型，命名為157-156，默認后綴名為mdl，建立好157-156模型后，程序自動彈出模型參數設立對話框，按照該模型的基本狀況設立該對話框，重要設立左、右影像，其它可按程序默認參數設立，之后保存退出。同樣的操作，能夠把其它模型都創立好，完畢全部模型的參數設立。3、模型定向（1）內定向調用內定向程序（解決→定向→內定向），建立框標模板（若模板已建立，則進入左影像的內定向）。為了從數字影像提取集合信息，必須建立數字影像中的像元素與所攝物體表面對應的點之間的數學關系。內定向的目的就是擬定掃描坐標系與像片坐標系之間的關系以及數字影像可能存在的變形。不同型號的相機有著不同的框標模板。普通一種測區使用同一相機攝影，因此只需在測區內選擇一種模型建立框標模板并進行內定向，其它模型不再需要重新建立框標模板，即可直接進行內定向解決，在做內定向解決時，系統會自動建立多個框標模板。界面右邊小窗口為某個框標的放大影像，其框標中心點清晰可見。界面左窗口顯示了現在模型的左影像，若影像的四角的每個框標都有白色的小框圍住，框標近似定位成功。若小白框沒有圍住框標，則需進行人工干預：移動鼠標將光標移到某框標中心，單擊鼠標左鍵，使小白框圍住框標。依次將每個小白框圍住對應的框標后，框標近似定位成功。選擇界面左窗口下的接受按鈕。左影像內定向：該界面顯示了框標自動定位后的狀況。可選擇界面中間小方塊按鈕將其對應的框標放大顯示于右窗口內，觀察小十字絲中心與否對準框標中心，若不滿意可進行調節。框標調節有自動或人工兩種方式：自動方式：選擇自動按鈕后，移動鼠標在左窗口中的現在框標中心點附近單擊鼠標左鍵，小十字絲將自動精確對準框標中心。人工方式：若自動方式失敗，則可選擇人工按鈕，移動鼠標在左窗口中的現在框標中心點附近單擊鼠標左鍵，再分別選擇上、下、左、右按鈕，微調小十字絲，使之精確對準框標中心。右影像內定向：與左影像內定向相似，進行右影像的內定向。如果之前做過內定向的，系統會彈出一種對話框，顯示左像片的內定向參數（系統在完畢左像片的內定向后再啟動右像片的內定向），并詢問與否重新進行內定向。如果不想再進行內定向，選擇否；退出內定向模塊，進行相對定向。（2）相對定向每張像片最少要有三個地面控制點，才干進行定向，但實際生產中，控制點數量不能滿足定向規定。在內頁求解定向所需控制點的過程叫空中三角測量，其本質就是用盡量少量的地面控制點，在內頁加密出每張像片或每個像對所需要的控制點。另首先，為了獲取更高精度的地面控制點，采用光束法定向，運用光束法平差未知參數的初值，從而進行高精度定向。在豎直航空攝影或已知傾角近似值的傾斜攝影時，相對定向普通采用迭代解法。但是當不懂得傾斜攝影中的傾角近似值以及不懂得影像的內方位元素時，則采用相對定向的直接解法。進行模型的相對定向，重要是通過找同名點，來擬定兩張影像之間的關系。相對定向的目的是為了恢復構成立體像對的兩張像片的相對方位，恢復攝影時相鄰兩影像光束的互有關系，從而使同名光線對對相交，建立被攝物體的幾何模型。其數學模型是對應的攝影光線與基線應滿足共面條件，觀察值為上下視差。環節：選擇菜單“解決→模型定向→相對定向”；在影像顯示窗口內點擊右鍵，選擇“自動相對定向”；自動相對定向完畢后，在定向成果窗口檢查同名點的上下視差，如果比較大，則比較大，則把它刪除或進行調節；編輯完畢后，保存，退出。（3）絕對定向相對定向建立的立體模型，是一種以相對定向中選定的像空間輔助坐標系為原則的模型，比例尺也是未知的。要擬定立體模型在地面測量坐標系中的對的位置，則需要把模型點的攝影測量坐標轉換為地面測量坐標，這一工作需要借助于地面測量坐標為已知值的地面控制點來進行，這個過程稱為立體模型的絕對定向。因此絕對定向的目的就是將相對定西后求出的攝影測量坐標變換為地面測量坐標。模型的絕對定向，規定變換前后的坐標系大致相似。而地面測量坐標是左手直角坐標系，攝影測量坐標系是右手直角坐標系。因此首先應將點名測量坐標系轉換為地面攝影測量坐標系。絕對定向前，我們要以手工的方式在現在模型的左右影像上精確地定位某些控制點。一種像對的兩張像片有十二個外方位元素，相對定向求得五個相對定向元素后，要恢復像對的絕對位置還要解求七個絕對定向元素，涉及模型的旋轉、平移和縮放參數。它需要地面控制點來解求。這種坐標變換，在數學上成為三維空間相似變換。環節：選擇菜單“解決→模型定向→絕對定向”；參考給出的控制點點位圖，在相對定向界面中，尋找對應的控制點，對控制點的點位進行精確調節，輸入控制點對應的點號，點擊“擬定”保存。4、生成核線影像非水平方式的核線重采樣是基于模型相對定向成果，遵照核線原理對左右原始影像沿核線方向保持X不變在Y方向進行核線重采樣，這樣所生成的核線影像保持了原始影像同樣的信息量和屬性。環節：定義作業區；生成核線影→非水平核線；保存；退出；按照同樣的環節，進行其它模型的內定向、相對定向、絕對定向、核線影像生成，當每個模型的核線影像生成后，則進行影像匹配計算。5、影像匹配及匹配后的編輯選擇菜單“解決→影像匹配”項，出現影像匹配計算的進程顯示窗口，自動進行影像匹配。匹配成果的編輯：6、生成單模型的DEM在系統主菜單中，選擇“產品→生成DEM→生成DEM（M）”項，屏幕顯示計算提示界面，計算完畢后，即建立了現在模型的DEM。在系統主菜單中，選擇“顯示→立體顯示→透示顯示”項，進入顯示界面，屏幕顯示現在模型的DEM。7、多模型的DEM拼接在系統主菜單中，選擇菜單“鑲嵌→設立”項，屏幕彈出拼接與鑲嵌參數設立對話框。在系統主菜單中，選擇“鑲嵌→DEM拼接”項，進入DEM的拼接計算，屏幕彈出拼接進展顯示條。當拼接完畢后，將顯示拼接中誤差、總點數、誤差分布統計及誤差分布圖。8、生成正射影像在主界面上，依次單擊“產品→生成正射影像”項，系統自動生成正射，單擊“顯示”→“正射影像”。三、實習總結通過本次實習，理解了使用VirtuoZo全數字攝影測量系統生產4D產品的過程，熟悉了VirtuoZo全數字攝影測量系統的使用，加深了對