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真正射影像与实景三维模型的二三维一体化生产利器—TrimbleInpho软件亮相WGDC 2019大会
新闻来源: 泰伯网    发布时间:2019-07-12

随着新的空间经济时代来临,真正射影像与实景三维数字模型作为空间地理数据成果在各行业的应用日益激增。北京图源科技有限公司作为美国Trimble公司Inpho中国区唯一指定代理商,在WGDC 2019大会上,携手天宝(Trimble)公司展出最新的真正射影像与实景三维模型的二三维一体化生产利器—Trimble Inpho软件。


美国Trimble公司研发的航空遥感摄影测量处理软件Inpho是由德国斯图加特大学阿克曼教授在20世纪80年代创建,经过将近四十年的发展,Inpho能为数字摄影测量项目的所有任务,提供一整套完整的软件解决方案。包括地理参考重建(自动空中三角测量)、数字地面模型(DTM)与数字表面模型(DSM)创建、(真)正射影像生产,点云分类以及三维地物特征采集、实景三维模型生产。Inpho软件的模块化组成架构,既可为用户可提供完整的、一体化数据生产工作流程,也可为用户提供独立运行的单一模块,用户可以很容易地将所选择功能模块集成到到任何其他摄影测量系统和点云数据处理系统的工作流程中。Trimble航空遥感摄影测量处理软件Inpho从v9.1.1版本开始,新增Match-3DX与Match-3DX Meshing Add-On软件模块,用于真正射影像与三维数字模型的创建。基于框幅式数字相机获取的影像数据,能实现真正射影像与实景三维数字模型的二三维一体化生产。


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图1 Trimble Inpho Match-3DX、Match-3DX Meshing Add-On模块


在Inpho软件中,真正射影像与实景三维模型一体化生产的大致过程:一是影像密集匹配创建点云,获得2.5D/3D DSM;二是基于2.5D/3D DSM创建真正射影像与实景三维模型。影像密集匹配是为了匹配每一个像素,得到同名点之间的视差,并进一步生成点云。Inpho Match-3DX软件模块采用先进的半全局密集匹配算法(SGM),该匹配算法定义了全局的能量函数,是数据项和不平滑惩罚项之和。通过最小化不平滑惩罚项,可以求解出平滑的视差图,进一步得到平滑的点云。在生成的点云基础上生产数字表面模型(DSM),在用户指定地面采样间距(GSD)后,Inpho Match-3DX模块将所有点云按GSD进行规则划分。最后落在同一个方格内的点,可以通过计算中值或中间值,获得该方格的高度值。没有获取到高度值的方格,可以通过DSM插值的方式得到其高程。获得DSM之后,可创建真正射影像,即没有投影差的正射影像。真正射影像创建采用2.5D DSM,并对原始影像进行逐像素的遮蔽检测;然后在DSM范围内对某张原始影像的可视区域进行重投影,被遮蔽区域的纹理可在其他影像的可视区域内获取。Match-3DX模块可以对拼接缝进行优化,得到无拼接缝的真正射影像。实景三维模型采用3D DSM创建,使用离散的点云生成三角网模型,将带有法向量的点云进行空间划分、过滤,然后使用泊松重建将离散的点构建成为不规则三角网;然后自动选取与每一块三角网有空间相交关系的影像,按照最佳拍摄角度与最佳分辨率的则进行纹理贴图。Inpho Match-3DX Meshing Add-On模块可以自动将三角网建立多个多细节层次(Levels of Details,LOD)等级,并针对每一个等级分别贴图建模。


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图2 Inpho 软件半全局匹配(SGM)工作流


1. 真正射影像创建

Inpho软件通过Match-3DX生产真正射影像流程如下:

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图3 真正射生产流程


在使用SGM 2.5D匹配点云后,系统自动创建真正射影像。

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图4 在Inpho Match-3DX中创建真正射影像的参数设置


生成的真正射影像可以在Inpho DTMaster模块进行质量检查与真正射影像编辑。对于有问题的真正射影像可以直接在DTMaster中进行交互式处理,实现点云编辑和真正射影像成果更新。


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图5 在Inpho DTMaster中进行真正射影像质量检查与编辑


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图6 真正射影像成果

2. 实景三维数字模型

Inpho软件通过Match-3DX与 Match-3DX Meshing Add-On生产实景三维模型流程如下:


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图7 实景三维数字模型生产流程


一键式生成多种格式的三维模型:


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图8 在Inpho Match-3DX与 3DX Meshing Add-On中创建真正射影像的参数设置



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图9 基于半全局匹配生成3D数字表面模型



图10 实景三维模型成果


当前,无人机航空摄影测量、倾斜摄影测量已经是国内外发展的热点,其真实性、自动化、生产效率也是相比人工建模的主要优势。在此趋势下,Inpho软件通过挖掘每一个像素的三维坐标,以全自动、多节点分布式并行计算方式快速生产测量精度级别的DSM、真正射影像和实景三维数字模型,为推动真正射影像与实景三维模型二三维一体化生产与各行业的应用奠定坚实的基础。


图源科技作为DigitalGlobe卫星数据代理商和美国Trimble公司Inpho中国区唯一指定代理商、eCognition中国区教育/科研/政府解决方案唯一指定代理商,同时通过多年自身技术积累自主研发以人工智能认知技术为核心的“Prismmap高性能遥感应用平台”,能够为广大用户提供从数据获取、处理与解译分析到最终成果的“一站式”应用解决方案。