1、 倾斜摄影测量 倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，它颠覆 了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限， 通过在同一飞行平台上搭载多台传 感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符 合人眼视觉的真实直观世界。航空倾斜影像不仅能够真实地反应地物情况，而且 还通过采用先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰富的影像信息、更高级 的用户体验，极大地扩展了遥感影像的应用领域，并使遥感影像的行业应用更加 深入。同时，倾斜影像技术的引进和应用，使得目前高昂的三维城市建模成本将 得以大大降低！由于倾斜影像为用户提供了更丰富的地理信息，更友好的用户体 验以及其低廉的
2、成本，该技术目前在欧美等发达国家已经广泛应用于应急指挥、 国土安全、城市管理、房产税收等行业。 倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术， 它颠覆了以往正 射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同 时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视 觉的真实直观世界。 北京天下图作为全国首次独家引进斜摄影技术的航摄单位，将美国 Pictometry公司的机载倾斜摄影设备及相关解决方案引入中国，结合北京天下 图在国内航摄领域的技术优势和市场资源， 形成了自有的倾斜摄影影像获取及应 用技术，为广大用户提供一体化全方位的解决方案。 倾斜
3、摄影 - 倾斜摄影技术特点 特点一：反映地物周边真实情况 相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察地物，更加真实的反映地物的实际 情况，极大的弥补了基于正射影像应用的不足。 特点二：倾斜影像可实现单张影像量测 通过配套软件的应用，可直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等 的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。 特点三：建筑物侧面纹理可采集 针对各种三维数字城市应用，利用航空摄影大规模成图的特点，加上从倾斜影像批量提 取及贴纹理的方式，能够有效的降低城市三维建模成本。 同一地点的侧面影像 特点四：数据量小易于网络发布 相较于三维 GIS 技术应用庞大的三维数据，应用倾斜
4、摄影技术获取的影像的数据量要 小得多，其影像的数据格式可采用成熟的技术快速进行网络发布，实现共享应用。 倾斜摄影 - 倾斜摄影技术的应用 航空倾斜影像不仅能够真实地反应地物情况，而且还通过采用先进的定位技术，嵌入精 确的地理信息、 更丰富的影像信息、 更高级的用户体验， 极大地扩展了遥感影像的应用领域， 并使遥感影像的行业应用更加深入。 由于倾斜影像为用户提供了更丰富的地理信息，更友好的用户体验，该技术目前在欧美 等发达国家已经广泛应用于应急指挥、国土安全、城市管理、房产税收等行业。 倾斜摄影测量技术落户中国 倾斜摄影测量技术落户中国，这是记者近日于北京天下图数据技术有限公司与美国 PICTO
5、METRY 公司关于引进倾斜摄影技术签约仪式上得到的消息。 国家测绘局副局长李维 森出席签约仪式并讲话，表示国家测绘局大力支持引进先进测绘技术和设备。 倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来发展起来的一项高新技术。 它颠覆了以往正射影像 只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四 个倾斜五个不同的角度采集影像，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。航空倾斜影 像不仅能够真实地反应地物情况，而且可通过先进的定位技术，嵌入精确的地理信息、更丰 富的影像信息、更高级的用户体验，极大地扩展遥感影像的应用领域，使遥感影像的行业应 用更加深入。倾斜影像技术的引进和应用，还
6、将使目前高昂的三维城市建模成本大大降低。 通过签约，北京天下图公司成为国内首次成功引进倾斜摄影技术的公司。 李维森说，现代测绘技术是集多种高新技术应用于一体的高新技术，国家测绘局在引导 测绘单位保持我国测绘科技领先水平的同时，也一直大力支持先进测绘技术和设备的引进， 通过提高测绘科技先进生产力水平， 为社会提供更多、 更好、 更丰富精确的测绘产品和服务。 李维森指出，倾斜摄影技术是国际测绘领域近年发展起来的新技术。它通过在同一飞行平台 上搭载多台传感器，能同时从一个垂直方向和四个倾斜方向获取地物的影像,融合了传统的 航空摄影技术和近景测量技术。倾斜摄影技术的引进和应用，必将开辟遥感影像应用的新
7、领 域，国家测绘局积极倡导提高国内测绘科技水平，也大力支持国外先进测绘技术的引进。北 京天下图数据技术有限公司通过国际合作，引进倾斜摄影技术，体现了不断引进和吸收国际 先进技术、保持测绘科技领头羊的公司发展理念，为进一步提升我国测绘科技水平，作出了 新的贡献。同时，北京天下图公司承担了国家测绘局基于城市高分辨率航空影像获取的试点 工作，为国家测绘局整合社会资源、吸纳民间资本作出了有益探索。今年 1 月，国家发改 委、财政部通过国家投资公司所属国投高科技有限公司，向北京天下图数据技术有限公司注 资并成为公司股东之一，这项在测绘行业尚属首例的投资行为，充分说明了国家对测绘事业 的重视，对测绘产业化
8、的大力支持。 李维森要求北京天下图数据技术有限公司在与国际公司合作中， 要严格遵守中国的法律 法规和国家的有关规章制度，不断增强技术实力和服务能力，加强产品和服务模式转变，为 测绘事业发展、测绘科技创新贡献力量和才智。 金融界网站讯继年初获得国家发改委与财政部的创业风险投资注资之后， 北京天下图数据技 术有限公司及时抓住投资契机与市场机遇，为进一步加快和落实“城市高分辨率航空影像数 据库”的建设计划，又在国内首次成功引进国际先进的倾斜摄影技术。杭州新闻 2010 年 4月 9日上午十点，北京天下图携中航四维航空（北京）遥感技术有限公司、 北京胜和幢科技有限责任公司等各控股公司，在北京梅地亚中心
9、举行协同举办了“倾斜摄影 技术签约仪式暨城市高分辨率影像数据用户推广大会”。正式签约后，北京天下图成为美国 Pictometry 公司倾斜摄影技术在中国区唯一技术许可和应用商。 获得国际领先的倾斜摄影 技术，将使本已成为国内航空摄影市场占有率第一的北京天下图公司如虎添翼，强化了其国 内航空摄影行业的领先者地位，为用户提供更加高效、优质的服务。 遥感中核线影像相关内容 在摄影测量中,一般情况下利用单幅影像是不能确定物体上点的空间位置的,只能确定物点 所在的空间方向.要获得物点的空间位置一般须利用两幅相互重叠的影像构成立体像对,它 是立体摄影测量的基本单元,由其构成的立体模型是立体摄影测量的基础。
10、 核面与核线是摄影测量中的基本概念，但他们在传统的摄影测量中几乎没有得到实际的 应用。自从 20 世纪 70 年代初，由摄影测量学者 Helava 等提出了核线的相关概念后，核 线所特有的几何关系才开始在摄影测量的自动化系统中受到广泛的重视和应用。 它不仅可以 将二维影像匹配化成一维匹配问题而被广泛地应用于影响匹配系统中，而且在多影像匹配 （特别是在近景摄影测量）中还可以直接利用核线几何限制条件确定同名点。核线影像也是 数字影像立体观测之基础。 1.核线的相关概念 核线是立体摄影测量学中的基本概念。在摄影测量学中，摄影基线与地面任意一点所组 成的平面成为该点的核面，核面与左右相片对的交线称为核
11、线，在同一核面内左右像片上的 核线称为同名核线。在立体想对上，同名像点一定位于同名核线上，而且同名核线上的像点 是一一对应的。而平行于摄影基线的且相对水平的影像对称为理想像对。 2.核线的性质: （1）在倾斜像片上所有的核线相互不平行，且交于一点核点。 （2）左（右）像片上的某一点，其同名点必定在其右（左）像片的同名核线上，这一 性质是实现核线相关的基本依据。 （3）在理想影像平面上，所有的核线相互平行，不仅同一影像面上的核线平行，其同 名像点对的上下视差为零，这种影像对被称为核线影像对，它对立体观测非常有用。 3.不同核线影像的生成方法 生成核线影像总共有三种方法：第一种是基于平行于摄影基线
12、水平核线影像, 这里的 “水平”有特殊的含义, 它指核线影像面平行于摄影基线; 第二种类似的核线影像,即平行 于地面水平核线影像, 这里的“水平”指核线影像面平行于地面。第三种则是倾斜影像直接 获取的核线影像。“水平”核线影像的优点是无论是否竖直摄影, 得到的核线影像都是水平 的, 立体显示比较真实; 缺点是必须完成绝对定向后方可生成, 观测精度部分依赖于绝对 定向, 而且生成速度较“倾斜”方式慢。 “倾斜”的核线影像有生成速度快、处理比较灵活、 不依赖控制点定向结果的优点, 唯一的缺点就是立体显示与真实感不强( 但不会出现观测 误差) 。 核线影像在摄影测量学中的应用 1、 基于数字纠正的核
13、线生成方法的步骤 假设已知左右影像的内方位元素（x0,y0,f）和（x0,y0,f）,以及左右影像的外方元 素（xs,ys,zs,）和（），则基于数字影响纠正的核线影像生成步骤如下： （1） 求解内定向系数 这个过程主要是建立倾斜影像的像平面坐标系与扫描坐标系之间的关系， 原始倾斜影像 的扫描坐标系与其像平面坐标系之间的变换关系可采用仿射变换。 设影像的扫描坐标系为 （c, r），影像像平面坐标系为（x, y），则根据放射变换公式，有如下关系： 其中 a0,a1,a2,b0,b1,b2为影响内定向的 6个内定向参数。 一般利用影像四个框标点坐标 （x, y）组成误差方程，根据最小二乘平差求解这
14、 6个内定向参数。 （2） 确定核线影像的范围 将原始倾斜影像的 4 个角点投影到水平核线影像平面上，得到相应的 4 个角点在核线 影像上的像平面坐标，从而确定该核线影像的范围。 （3） 建立水平核线影像的像素坐标系与像平面坐标系之间的变换关系 由于水平核线影像的像素坐标系与像平面之间一般是平移关系， 所以只要计算出坐标偏 移量即可，设水平影像的像素坐标为（i,j），像平面坐标为（u,v），倾斜影像的像平面坐 标为（x, y），则具体计算过程如下： A.在核线影像上,取像素坐标系的初始点坐标 i0=0,j0=0。在原始倾斜影像上,得到对应同 名点的像平面坐标( 0 x , 0 y )。根据倾斜
15、影像坐标(x,y)与“ 水平”影像坐标(u,v)的关 系: 反算出该初始点在水平影像上的像平面坐标（u0,v0） B.求出核线影响坐标系与水平影像平面坐标系之间的偏移量（u,v） u=u0i0 v=v0j0 所以得到核线影像坐标系（i,j）与水平影像像平面坐标系（u,v）之间的关系： （4） 生成核线影像 以左核线影像为例，在左核线影像上，取像素坐标系的初始值 i0=0,j0=0，油像素坐标系 与其像平面之间的转换关系，把像素坐标（i0,j0）换算成水平影像平面坐标（u,v）。再根 据倾斜影像坐标（x,y）与水平影像坐标（u,v）的关系： 把(u,v)换算成原始倾斜像片的像平面坐标(x,y)。
16、 最后根据建立的原始倾斜影像的像平面坐 标系与其扫描坐标系之间的关系,将(x,y)转换成扫描坐标(c,r)。此时,若 c,r不是整数,可采 用重采样的方法获取其所对应的灰度值。灰度重采样的方法一般有三种,分别是双线性插值 法,双三次卷积法以及最邻近像元法。重采样完成后,将所获得的灰度赋值给核线影像上的点 ( i0, j0)。坐标变换过程为:( i0, j0) (u,v) (x,y)(c,r)。重复以上过程,直到得到整 幅核线影像上的所有像素都获取到灰度为止。 2.从倾斜影像上获取核线影像的步骤 （1）同名核线的确定 处于摄影位置的立体像对,S 和 S分别为左像投影中心和右像投影中心; S 和
17、S的连线 叫做摄影基线; 地面点Q 的投射线QS 和QS叫做同名光线;同名光线分别与两像平面的 交点 q , q叫做同名像点。摄影基线与任一地面点 Q 构成的平面, 称为核面; 核面与像平 面的交线称为核线;同一核面对应的左右像片上的核线称作同名核线,这就是框幅式中心投 影影像核线的几何定义。不难证明如果 q 和 q是同名像点,那么它们一定位于同名核线对 L , L上。 对框幅式中心投影影像来说,核线的方程可以直接由共线方程推导出来。 由于同一核线上的点均位于同一核面上,即满足共面条件: 由此可得左片上通过任意一点 p 的核线 L 的数学方程 A , B , C 均为恒量,其中 A = fBy
18、 + YpBz B = fBx + XpBx C = YpBx - XpBy 可用同样的方法求得右核线的数学方程, L 的同名核线 L的数学方程可用下式表示: v= ( A/ B) u+ ( C/ B) f 其中 A, B, C均为恒量,上式表明框幅式中心投影影像的核线是直线, 该特性已被广 泛地应用于框幅式中心投影影像的处理中。 （2）核线上象元的排列与重采样 核线上象元的排列与重采样沿核线排列象元涉及到对原始的数字影像进行重采样。 一般来说 重采样有两种方法线性内插与邻近点法。 沿核线上的象元之间的间隔沿数字影象的扫描方向 上分量不变, 即仍等于原始影像的采样间隔。 因此核线上象元之灰度只
19、涉及到方向相邻两个 象元之间的线性内插, 或者是在该两个象元之间选择一个最邻近的象元作为核线上的象元。 线性内插就是根据核线上的象元中心到数字影像上、 下相邻的两个象元中心的距离 d1、 d2 的加权平均。(d1+d2)等于采样间隔常数, 令 w1=1-d1/ w2=1-d2/ 式中 w1 是行为 J、列为 I 的原始影像的象元的灰度 D j , i 的权,w2 是行为( J + I )、列 为 I 的原始影像的象元的灰度 D j + 1, i 的权。则核线上第 i 个象元之灰度 D i 为: Di=w1 Dj,I+w2 Dj+1,I 邻近元法比线性内插省时, 但其合理性及精度均不如线性内插,
20、 故核线重采样采用线性内 插法。 倾斜影像自动校正方法 本发明公开了一种倾斜影像自动校正方法，主要是将一影像分割为许多具有像 素的方块区，然后逐一侦测所有的方块区，找出具有较大的亮度或色度差异的多个边界区， 接着再计算所有边界区的梯度方向角进行权重的累计， 这样所得到最高权重的梯度方向角即 为影像倾斜角度，据此进行影像校正可具有较高的精确度。 一种倾斜影像自动校正方法，其特征在于，包含以下步骤：侦测一影像上具有一边界的多个 边界区；计算各该边界区的梯度方向角并累计其权重；及根据具有最高权重的所述梯度方向 角旋转该影像；其中所述边界代表该边界区中的最大显示差异值大于一极限值。 申请日： 2003
21、年 06 月 27 日 申请号/专利号： 03148131 公开日： 2005年 01 月 19 日 授权公告日： 2006年 05 月 03 日 申请人/专利权人： 光宝科技股份有限公司 申请人地址： 台湾省台北市 发明设计人： 杨正文 专利代理机构： 隆天国际知识产权代理有限公司 代理人： 高龙鑫 楼仙英 目前核线的确定生成主要分为以下 2种情况： 1、基于数字纠正的核线影像生成。 该方法的基本思路是，将左右片倾斜影像同名核线投影到与摄影基线平行的平面上。以左片 为例，作为倾斜影像的左片与平行基线的平面，其几何关系类比于像空间坐标系与物空间坐 标系。通过类似的旋转矩阵可求得倾斜相片上的点与
22、纠正水平相片上的点的坐标关系。 （注 意， 应该说该纠正平面与摄影基线方向平行， 同时与核面垂直。 否则平行与基线平面有很多， 并不是都满足要求。） 由于以平行于基线的平面作为了纠正平面， 左右影像同名核线在该平面上的投影核线是同一 条直线。即 y 坐标相等。 反过来，对于投影到平行平面的左右 2 张核线影像，每一条水平线都对应左右影像的同名 核线。在这样的一条水平核线上按照一定间隔取点，利用坐标关系可以反算到原始影像上。 利用重采样可以得到核线影像灰度坐标。 这样就得到了核线影像。 2、基于共面条件的同名核线关系确定 利用左右同名核线与摄影基线共面的特性， 已知摄影基线方向， 可以确定左右核
23、线坐标关系。 此前提是已知左片一个已知点坐标，以及基线方向。这样可以确定左右同名核线。这个方法 并没有做影像纠正。 另外，基于独立像对核线确定时候，由于该模型相对定向时，坐标系的 X 洲与基线重合， 所以其 Y,Z分量为 0.在计算时更加简便。 3、其实还有一种核线影像的生成。该核线影像是平行与地面的。其方式与第一种核线影像 的生成类似。但必须要经过绝对定向才行。该核线影像生成后，匹配精度会大大提高。 总之，核线影像就是确定了同名核线关系的影像，其是在相对定向之后做的。 至于在影像匹配中的作用就很明显了，由于同名点是在同名核线上的。现在已经确定了同名 核线之间的关系，在搜索同名点时候只需要在同
24、名核线上搜索。 对于第一种方式，很直观。因为已经有 2 幅纠正了的核线影像，其特征就是同名核线 y 坐 标相等。只需要在 y 像素坐标相等的一行搜索。 对于第二种方式，不是很直观。但其思路类似。因为可以确定左右影像同名核线的关系。右 片同名核线的点满足一个直线方程，在检索时候，只检索满足该直线方程上的点就行了。 确定了核线之后，影像匹配的速度和精度会大大提高。 刘志刚 LIDAR&倾斜影像数据预处理服务 桂林电子科技大学 横向 从倾斜影像上获取核线影像的方法 黄艳 武汉大学遥感信息工程学院,武汉 430079 科技资讯 2009 年第 13期 针对数字摄影立体像对自动生成核线影像的问题,介绍了
25、基于共面条件的核线解析方法。内 容包括基于数字影像的内定向参数确定、同名核线确定、核线重采样等问题的研究。 美国全球地理空间技术公司（GGT）总裁王正博士与武汉吉奥信息工程技术有限公司总经 理黄华先生就共同开发三维地理空间信息系统 （3DIGIS） 进行了洽谈并最终达成合作协议。 三维地理空间信息系统包括了硬件和软件部分，GGT 公司和吉奥公司将共同在全球范围内 的地理空间市场上，进行三维地理空间信息的获得、提取、展示和集成等方面业务的市场开 发与销售。 机载多角度倾斜摄影系统 机载多角度倾斜摄影系统是新一代摄影测量系统。该系统由 5 个数码相机组成，包括 1 个 垂直相机和 4个倾斜相机。与
26、机载 GPS 接收机和高精度 IMU 高度集成。 丰富的空间影像 获取 1个垂直影像和 4个倾斜影像； 获取符合人眼特征的空间影像； 获取高分辨率的三维影像。 大众级别的应用 公共安全与应急； 城市规划与管理； 通讯基站选址与分析； 三维城市； 计算机游戏、飞行模拟。 突出的优势 结合 Lidar 技术提供三维影像（每个像素具有三维坐标）； 可以直接定位、量测距离、面积及分析； 提供真实、实时、可量测、大范围的三维浏览。 三维倾斜摄影与数字城市构建软件平台 3DrealWorld 是一个基于航空倾斜影像的地理空间信息和应用平台系统, 能快速构建三维 城市。 它的主要特点是: 提供基于人视觉特点的“影像三维量测”技术； 提供真实、实时、可量测全要素三维在线浏览； 具有良好的开发性，可与现有的 ArcGIS、MAPINFO 等空间信息系统无缝集成； 应用于公共安全、城市规划及管理、通讯等行业和领域。
