关于全数字航测影像质量的

摘 要：本文分析了数码航空影像除了在覆盖范围、测图精度等方面与常规航空影像的差别外,在影像的色彩、亮度、饱和度等方面也与常规的航空摄影影像有着不同的特征,对这些差异所造成的问题提出了一些建议与展望.

关 键 词：DMC；影像质量；数码航空影像

随着科学技术发展,测绘手段逐步实现从模拟测绘到数字化测绘和信息化测绘的过渡,数码航摄仪的产生,真正意义上实现了全数字摄影测量的“全数字”.目前基于光学影像为基础的“4D”数字产品的生产,已形成了一整套科学的生产模式.与传统的航空影像相比,对数字航空影像质量的分析与研究就必不可少.

一、数字航测影像技术分析

1.CCD数字成像技术

自1970年提出利用CCD作为模拟移位寄存器构成固体成像系统新概念以来,随着新型半导体材料的出现和微加工技术的日益完善,CCD器件在成像领域得到了广泛的应用.CCD（ChargeCoupledDevices）,即电荷藕和器件,使一种高性能微型图像传感器.这种新型光电成像器件具有灵敏度高、光谱响应宽、集成度高、维护方便、成本低廉等一系列优点,在国防、、医学、工业、生物、天文、地质、宇航等科学和技术各领域有着广泛的应用,是现代最重要的图像传感器之一.

数字成像是基于电子技术,瞬间捕获并再现人眼可视的全息光信息的电子装置.显然,人眼对于静态图片分辨率的灵敏度远远高于视频动态图像分辨率的灵敏度,这是由于人眼对动态图像的视觉暂留现象作用.从技术上,数字相机注重瞬间捕获图像的绝对分辨率,即图像静态指标高；而数字摄像机在保证瞬间捕获图像的分辨率达到视频要求的条件下,更注重各帧图像之间的动态链连.因此,两种系统在技术上各有侧重,不能简单取代.

2、DMC的几何结构与中心投影的关系

从理论上而言,用户使用的有效影像不是一个严格的中心投影.纵然,传统的航空摄影机,由于压平误差、畸变差等因素,也不可能是严格的中心投影,最重要的是研究它是否是一个实际的中心投影,即考虑它所产生的误差是否小于量测误差.为了便于理解,先将纠正分为两步：

（1）保持摄影中心不动,将倾斜摄影纠正成水平影像.由于摄影中心不动,将倾斜像片纠正为水平像片,它（水平影像）与直接摄取的“水平像片”完全一样,因此,这一过程在理论上不会产生纠正误差.但是,由于将倾斜影像（倾角分别为10°/20°）上的影像段纠正为水平影像上的影像段,即在影像边缘l0>l,说明它将降低影像分辨率（即采用高次多项式进行重采样）.

（2）将纠正的水平影像平移到有效影像,由于有效影像位于4个相机的中心,因此,平移距离为40/85mm.这一纠正过程将产生中心投影误差.而且,它与地面高差有关,若将S与S0视为两个摄影中心,dX视为摄影基线B,则平移产生的中心投影误差,事实上就是由高差产生的左右视差.

3.DMC的影像质量分析

由于CCD的感光度不高,DMC的原始影像在肉眼看来是极暗的,要经过图像处理才能用于生产.DMC有自带的软件用于影像的处理,也可以用其他的图像处理软件来处理.DMC的影像是由四张相片拼接而成,尽管我们最后得到的原始影像是拼接后且经过匀光、匀色处理的一幅大幅面CCD影像,但是也会因地物、天气等条件的不同而使影像出现不同的质量问题.

（1）由于地物的原因使得拼接后影像的匀光、匀色效果不好,四张影像的过渡区域有明显的色彩、色调不统一,特别是在有大面积水域的时候,这种时候就需要挑出这种影像,进行后期处理.

（2）DMC的影像与传统的航摄影像一样,伸入水域的陆地部分（形似半岛）也会出现过度的现象,影像的信息会有严重的丢失.

（3）由于CCD采用的彩色还原能力较好的原色滤镜,每一种滤镜都是4个一组,覆盖在像素上.RGB原色分色法滤镜每组包括1个红（R）、2个绿（G）和1个蓝（B）.其中绿色素多一点,是因为人类眼睛对绿色的敏感性和对其他颜色不一样.最后在记录图像时,每个像素的真实色彩就是它与周围像素相混合的平均值.因此DMC的影像普遍偏绿,虽然颜色锐利但是对于有些地物则有失真实,在后期的处理中要适当的减少绿色分量的比例.

（4）在制作大比例尺地形图时,DMC影像较常规航空影像更容易受到云层的影响.

（5）DMC影像的色彩饱和度比较大,在制作正摄影像图时,要对影像做适当调整,否则不利于反映地物的真实信息.

（6）DMC影像的像幅是95mm×168mm,不像常规的航摄影像是正方形,而是旁向为长边的矩形,因此在航飞时要加大旁向重叠度以弥补悬偏角对相邻影像重叠度的影响.传统航片的幅面是230×230mm的,按照航向60%的重叠度,重叠面积比较大,并且因为是正方形的缘故,存在较小的航偏角时对重叠度的影响也不是很大.但是DMC影像的幅面是长方形的,并且短边与航向平行,这就使得即使存在很小的航偏角也会对航向重叠度造成比较大的影响.同时,由于每幅DMC影像的绝对面积小于传统的航空影像,这使得对于同样大的作业区,所需要的影像数量增加,增加了接边的工作量.

二、数字航测影像技术的展望

利用高分辨率CCD相机所摄倾斜影像,根据建筑物的几何条件与约束条件,按照变换原理直接获取等主距的平行影像进而获取建筑物立面影像的方法,随后依最少的地面控制,将平行影像放大到给定比例尺的数字城市中,这种方法可大大加快车载系统大比例尺建筑物立面影像的获取过程,不受建筑物高低的影响,可用于机载、固定和人工作业多种测量模式,解决了航空摄影测量的“盲区”,将成为数字城市建设的核心技术之一.

近期国内外已将数码航空摄影技术推向实用化阶段,在我国一些城市也已进行了数码航空摄影的实践,该技术彻底抛开了常规航摄作业中对底片冲洗等十分繁冗的工作,省去了胶片冲洗、影像扫描等专用设备及相应工序,可将影像数据直接在计算机中进行后处理,使航测作业从摄影、测量到最终成图全过程的数字化,随着研究、实践进程的不断深化,该技术会不断成熟、完善,应引起城市航测界的高度关注.

当前商业化的高分辨率遥感影像诸如IKONOS,EROS,QuickBird等已出现好几年,由于它们具有强大的几何量测能力,已在中、小比例尺地形图中得到充分应用.我国也自主研发了较高分辨率的遥感卫星,并获取了大量的对地观测影像.未来还有发射更高分辨率卫星计划,所获取的高分辨率卫星影像将拥有巨大的应用市场,为此,城市测绘部门应予以密切的关注,使其完全依赖航空摄影生产地形图的手段得到根本性的改变.

总之,数字航空摄影测量技术正在逐步取代传统方法,但是也存在很多传统相机所没有的问题,因此要对这些新的问题进行深入研究,使数码航空相机能更好的发挥其作用.