隨著新的空間經(jīng)濟(jì)時(shí)代來(lái)臨，真正射影像與實(shí)景三維數(shù)字模型作為空間地理數(shù)據(jù)成果在各行業(yè)的應(yīng)用日益激增。北京圖源科技有限公司作為美國(guó)Trimble公司Inpho中國(guó)區(qū)唯一指定代理商，在WGDC 2019大會(huì)上，攜手天寶(Trimble)公司展出最新的真正射影像與實(shí)景三維模型的二三維一體化生產(chǎn)利器—Trimble Inpho軟件。

　　美國(guó)Trimble公司研發(fā)的航空遙感攝影測(cè)量處理軟件Inpho是由德國(guó)斯圖加特大學(xué)阿克曼教授在20世紀(jì)80年代創(chuàng)建，經(jīng)過(guò)將近四十年的發(fā)展，Inpho能為數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量項(xiàng)目的所有任務(wù)，提供一整套完整的軟件解決方案。包括地理參考重建(自動(dòng)空中三角測(cè)量)、數(shù)字地面模型(DTM)與數(shù)字表面模型(DSM)創(chuàng)建、(真)正射影像生產(chǎn)，點(diǎn)云分類(lèi)以及三維地物特征采集、實(shí)景三維模型生產(chǎn)。Inpho軟件的模塊化組成架構(gòu)，既可為用戶可提供完整的、一體化數(shù)據(jù)生產(chǎn)工作流程，也可為用戶提供獨(dú)立運(yùn)行的單一模塊，用戶可以很容易地將所選擇功能模塊集成到到任何其他攝影測(cè)量系統(tǒng)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的工作流程中。Trimble航空遙感攝影測(cè)量處理軟件Inpho從v9.1.1版本開(kāi)始，新增Match-3DX與Match-3DX Meshing Add-On軟件模塊，用于真正射影像與三維數(shù)字模型的創(chuàng)建?；诳蚍綌?shù)字相機(jī)獲取的影像數(shù)據(jù)，能實(shí)現(xiàn)真正射影像與實(shí)景三維數(shù)字模型的二三維一體化生產(chǎn)。

圖1 Trimble Inpho Match-3DX、Match-3DX Meshing Add-On模塊

　　在Inpho軟件中，真正射影像與實(shí)景三維模型一體化生產(chǎn)的大致過(guò)程：一是影像密集匹配創(chuàng)建點(diǎn)云，獲得2.5D/3D DSM;二是基于2.5D/3D DSM創(chuàng)建真正射影像與實(shí)景三維模型。影像密集匹配是為了匹配每一個(gè)像素，得到同名點(diǎn)之間的視差，并進(jìn)一步生成點(diǎn)云。Inpho Match-3DX軟件模塊采用先進(jìn)的半全局密集匹配算法(SGM)，該匹配算法定義了全局的能量函數(shù)，是數(shù)據(jù)項(xiàng)和不平滑懲罰項(xiàng)之和。通過(guò)最小化不平滑懲罰項(xiàng)，可以求解出平滑的視差圖，進(jìn)一步得到平滑的點(diǎn)云。在生成的點(diǎn)云基礎(chǔ)上生產(chǎn)數(shù)字表面模型(DSM)，在用戶指定地面采樣間距(GSD)后，Inpho Match-3DX模塊將所有點(diǎn)云按GSD進(jìn)行規(guī)則劃分。最后落在同一個(gè)方格內(nèi)的點(diǎn)，可以通過(guò)計(jì)算中值或中間值，獲得該方格的高度值。沒(méi)有獲取到高度值的方格，可以通過(guò)DSM插值的方式得到其高程。獲得DSM之后，可創(chuàng)建真正射影像，即沒(méi)有投影差的正射影像。真正射影像創(chuàng)建采用2.5D DSM，并對(duì)原始影像進(jìn)行逐像素的遮蔽檢測(cè);然后在DSM范圍內(nèi)對(duì)某張?jiān)加跋竦目梢晠^(qū)域進(jìn)行重投影，被遮蔽區(qū)域的紋理可在其他影像的可視區(qū)域內(nèi)獲取。 Match-3DX模塊可以對(duì)拼接縫進(jìn)行優(yōu)化，得到無(wú)拼接縫的真正射影像。實(shí)景三維模型采用3D DSM創(chuàng)建，使用離散的點(diǎn)云生成三角網(wǎng)模型，將帶有法向量的點(diǎn)云進(jìn)行空間劃分、過(guò)濾，然后使用泊松重建將離散的點(diǎn)構(gòu)建成為不規(guī)則三角網(wǎng);然后自動(dòng)選取與每一塊三角網(wǎng)有空間相交關(guān)系的影像，按照最佳拍攝角度與最佳分辨率的則進(jìn)行紋理貼圖。Inpho Match-3DX Meshing Add-On模塊可以自動(dòng)將三角網(wǎng)建立多個(gè)多細(xì)節(jié)層次(Levels of Details，LOD)等級(jí)，并針對(duì)每一個(gè)等級(jí)分別貼圖建模。

圖2 Inpho 軟件半全局匹配(SGM)工作流

　　1. 真正射影像創(chuàng)建

　　Inpho軟件通過(guò)Match-3DX生產(chǎn)真正射影像流程如下：

圖3 真正射生產(chǎn)流程

　　在使用SGM 2.5D匹配點(diǎn)云后，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建真正射影像。

圖4 在Inpho Match-3DX中創(chuàng)建真正射影像的參數(shù)設(shè)置

　　生成的真正射影像可以在Inpho DTMaster模塊進(jìn)行質(zhì)量檢查與真正射影像編輯。對(duì)于有問(wèn)題的真正射影像可以直接在DTMaster中進(jìn)行交互式處理，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云編輯和真正射影像成果更新。

圖5 在Inpho DTMaster中進(jìn)行真正射影像質(zhì)量檢查與編輯

圖6 真正射影像成果

　　2. 實(shí)景三維數(shù)字模型

　　Inpho軟件通過(guò)Match-3DX與 Match-3DX Meshing Add-On生產(chǎn)實(shí)景三維模型流程如下：

圖7 實(shí)景三維數(shù)字模型生產(chǎn)流程

　　一鍵式生成多種格式的三維模型：

圖8 在Inpho Match-3DX與 3DX Meshing Add-On中創(chuàng)建真正射影像的參數(shù)設(shè)置

圖9 基于半全局匹配生成3D數(shù)字表面模型

圖10 實(shí)景三維模型成果

　　當(dāng)前，無(wú)人機(jī)航空攝影測(cè)量、傾斜攝影測(cè)量已經(jīng)是國(guó)內(nèi)外發(fā)展的熱點(diǎn)，其真實(shí)性、自動(dòng)化、生產(chǎn)效率也是相比人工建模的主要優(yōu)勢(shì)。在此趨勢(shì)下，Inpho軟件通過(guò)挖掘每一個(gè)像素的三維坐標(biāo)，以全自動(dòng)、多節(jié)點(diǎn)分布式并行計(jì)算方式快速生產(chǎn)測(cè)量精度級(jí)別的DSM、真正射影像和實(shí)景三維數(shù)字模型，為推動(dòng)真正射影像與實(shí)景三維模型二三維一體化生產(chǎn)與各行業(yè)的應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　圖源科技作為DigitalGlobe衛(wèi)星數(shù)據(jù)代理商和美國(guó)Trimble公司Inpho中國(guó)區(qū)唯一指定代理商、eCognition中國(guó)區(qū)教育/科研/政府解決方案唯一指定代理商，同時(shí)通過(guò)多年自身技術(shù)積累自主研發(fā)以人工智能認(rèn)知技術(shù)為核心的“Prismmap高性能遙感應(yīng)用平臺(tái)”，能夠?yàn)閺V大用戶提供從數(shù)據(jù)獲取、處理與解譯分析到最終成果的“一站式”應(yīng)用解決方案。

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