航摄影像控制实体资料建置与自动化量测之探讨

《航摄影像控制实体资料建置与自动化量测之探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、航攝影像控制實體資料建置與自動化量測之探討航測部工程師李莉華台灣大學助理教授趙鍵哲摘要航測業務中地面控制之測量目的，係獲取空中三角測量中所需的控制點資料，藉以計算各像片透視中心相對於地面座標系的位置與姿態，以供後續地形圖測製、數值地形模型或正射影像生產等之相關應用。由於地面控制測量業務所需之經費約佔全案經費之15%~20%，不僅佔相當多的成本，且耗用許多的人力資源及時間。本文嘗試從適當的比例尺且完成空中三角平差計算的航照影像資料中選取及儲存不易變遷的地形地物影像，及其三維座標資訊，作為航測業務所需的控制資料(本文稱此資料為控制實體)，而為了對建立的控制實體進行自動量

2、測並減少人工干預，文中亦針對影像中控制實體自動辨識及量測工作的匹配技術進行探討。初步的實驗成果顯示：搭配良好的控制實體建構及匹配技術能有效完成擷取自控制實體資料庫中的控制點自動量測任務。一、前言科技進步快速，電腦計算能力遠大於從前，致使航測業務隨著儀器設備功能之提昇，進到數值化作業時代，優點之一就是可以應用電腦的高速計算能力和影像匹配相關技術，發展點位自動化量測的作業方式。以目前作業所使用的航測數值影像工作站即是此時代科技革命下的產品。雖然航測的部份作業已走向數值化，但執行空中三角所需的控制資料仍需以傳統的方式實施地面控制測量，不但須投入相當多的外業測量人力，其業務

3、所需費用亦不少。多年來，本工程司航測部配合國家重大工程建設已承辦不少的航測業務，且拍攝相當多的航照影像及生產地形、地物相關成果資訊，如果能從這些已拍攝之航照影像資料選取合適的比例尺及不易變遷的地形地物影像，並記錄相關的點位三維座標訊息，建構控制實體作為新拍影像控制之用，不但可以減少外業工作人力投入和成本花費，而且，若建構完成的控制實體資料分佈的密度足夠，除充做為控制點之用外，也可以在空中三角測量計算的流程中作為像片連結點(tiepoints)，並運用影像匹配的相關技術發展自動化控制點量測的工作。以目前本司航測部受託於高鐵銀行團所承辦的製作1/2500正射镶嵌圖為例，

4、由於地面控制佈標點的遺失率甚高，且部份的點位受到遮蔽的影響無法量測，同時雖有其他高鐡航測案之航測標可用，但受限於像片比例尺的差異，在影像上無法辨別，因此工程路線全長345公里約四百張的航照影像所用之控制資料，5全採用人工的方式在已經完成空三的航照影像中進行選取與量測，耗費相當多的人力資源。所以若藉由建立影像資料控制實體資料庫，並配合發展影像匹配技術，使其成為一套可行的控制點量測系統，如此可以自動化作業方式降低作業成本及增加效能。由以上理念，所研議之系統架構流程如圖一所示，紅色方框之部分目前尚未與本系統結合。相關之影像匹配技術已委託學術單位配合開發。二、影像控制實體建

5、置(一)影像控制實體概述航照影像中所有地物、地貌皆可以點(如球場界線交點或道路標線交點)、線(如屋脊線或道路標線)、面(如球場或屋頂面)資料型態做為歸類，空中三角測量所用之佈標點在影像上即是以點資料(T字標之交點)之型態表示，如圖二。本試驗所建置的控制資料包含了各種型態特徵之影像資料，故統稱為實體，也就是文中的控制實體，如圖三所示。在建置控制實體時盡量以不易變遷之地物且具備足夠輻射與反差訊息作為選取的依據，以此原則才有利於發展影像匹配技術，進行自動量測。為使控制實體的建置能有效充當控制點使用，並能搭配影像匹配技術進行自動化量測，其資料本身除了需含有顯著變化的輻射資訊

6、，並應獲悉影像中心點之地面三維座標幾何訊息及其它屬性訊息。以下各小節將說明幾何資訊及輻射資訊如何建置，及相關資料之儲存方式，以供後續自動化量測之用。(二)幾何資訊建置建置幾何資訊最直接的方法就是利用人工選擇特徵點位的方式進行。由本單位目前開發幾何資訊之建置界面，透過這個界面操作者可瀏覽影像上之地形、地物。經操作者辨識可作為控制實體影像區塊之後，先用人工點選量測方式在各重疊影像中確定影像區塊中心座標，然後系統利用最小二乘前方交會自動求解出該影像控制實體中心之三維座標。經操作者檢核前方交會成果，完成幾何資訊建置。由於建置過程操作者必須介入建置程序中，然後再由電腦輔助自動

7、完成建置的工作，所以整個過程是以半自動化的方式進行。(三)輻射資訊建置本系統之輻射資訊是以原始影像建置，並無考慮航照影像攝影當時的位置、太陽照射角度、大氣輻射、鄰近地物所產生之陰影和遮蔽、以及建置地物本身之材質或雜訊等等所產生之影響。也就是在操作者在前述以半自動完成幾何資訊建置之後，系統便依據所需建置控制實體影像區塊之大小輸出控制實體對應之所有的影像區塊，完成輻射資訊之建置。(四)控制實體資料貯存控制實體影像經過品質檢核後應建立資料貯存相關的資訊，以利後續使用、維護、更新等目的。本節將貯存的相關資訊分為二大類：1.控制實體存放資料的形式控制實體資料之貯存是以1/