隨著新的空間經(jīng)濟時代來臨，真正射影像與實景三維數(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Trimble公司Inpho中國區(qū)唯一指定代理商，在WGDC 2019大會上，攜手天寶(Trimble)公司展出最新的真正射影像與實景三維模型的二三維一體化生產(chǎn)利器—Trimble Inpho軟件。

　　美國Trimble公司研發(fā)的航空遙感攝影測量處理軟件Inpho是由德國斯圖加特大學(xué)阿克曼教授在20世紀(jì)80年代創(chuàng)建，經(jīng)過將近四十年的發(fā)展，Inpho能為數(shù)字?jǐn)z影測量項目的所有任務(wù)，提供一整套完整的軟件解決方案。包括地理參考重建(自動空中三角測量)、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)，點云分類以及三維地物特征采集、實景三維模型生產(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，也可為用戶提供獨立運行的單一模塊，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量系統(tǒng)和點云數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的工作流程中。Trimble航空遙感攝影測量處理軟件Inpho從v9.1.1版本開始，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)字相機獲取的影像數(shù)據(jù)，能實現(xiàn)真正射影像與實景三維數(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，真正射影像與實景三維模型一體化生產(chǎn)的大致過程：一是影像密集匹配創(chuàng)建點云，獲得2.5D/3D DSM;二是基于2.5D/3D DSM創(chuàng)建真正射影像與實景三維模型。影像密集匹配是為了匹配每一個像素，得到同名點之間的視差，并進(jìn)一步生成點云。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)項和不平滑懲罰項之和。通過最小化不平滑懲罰項，可以求解出平滑的視差圖，進(jìn)一步得到平滑的點云。在生成的點云基礎(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模塊將所有點云按GSD進(jìn)行規(guī)則劃分。最后落在同一個方格內(nèi)的點，可以通過計算中值或中間值，獲得該方格的高度值。沒有獲取到高度值的方格，可以通過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，即沒有投影差的正射影像。真正射影像創(chuàng)建采用2.5D DSM，并對原始影像進(jìn)行逐像素的遮蔽檢測;然后在DSM范圍內(nèi)對某張原始影像的可視區(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模塊可以對拼接縫進(jìn)行優(yōu)化，得到無拼接縫的真正射影像。實景三維模型采用3D DSM創(chuàng)建，使用離散的點云生成三角網(wǎng)模型，將帶有法向量的點云進(jìn)行空間劃分、過濾，然后使用泊松重建將離散的點構(gòu)建成為不規(guī)則三角網(wǎng);然后自動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模塊可以自動將三角網(wǎng)建立多個多細(xì)節(jié)層次(Levels of Details，LOD)等級，并針對每一個等級分別貼圖建模。

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匹配點云后，系統(tǒng)自動創(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。對于有問題的真正射影像可以直接在DTMaster中進(jìn)行交互式處理，實現(xiàn)點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. 實景三維數(shù)字模型

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

圖7 實景三維數(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 實景三維模型成果

　　當(dāng)前，無人機航空攝影測量、傾斜攝影測量已經(jīng)是國內(nèi)外發(fā)展的熱點，其真實性、自動化、生產(chǎn)效率也是相比人工建模的主要優(yōu)勢。在此趨勢下，Inpho軟件通過挖掘每一個像素的三維坐標(biāo)，以全自動、多節(jié)點分布式并行計算方式快速生產(chǎn)測量精度級別的DSM、真正射影像和實景三維數(shù)字模型，為推動真正射影像與實景三維模型二三維一體化生產(chǎn)與各行業(yè)的應(yīng)用奠定堅實的基礎(chǔ)。

　　圖源科技作為DigitalGlobe衛(wèi)星數(shù)據(jù)代理商和美國Trimble公司Inpho中國區(qū)唯一指定代理商、eCognition中國區(qū)教育/科研/政府解決方案唯一指定代理商，同時通過多年自身技術(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”，能夠為廣大用戶提供從數(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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