倾斜影像的原理及应用方案-简

1/10倾斜影像数据公安行业应用1.背景概述当前，国防、公安、城管、交通、公众服务等行业对地理信息具有十分迫切的需求，更希望使用时效性更强、更精确、更全面的地理信息服务。地理信息服务正在向精度高（到米级甚至分米级）、信息丰富（数据从二维到三维）、覆盖面广（空天地一体化）的方向发展。发展实景三维影像技术，快速、高效地采集空天地一体化的地理信息，采集的实景数据能够按需测量，从而满足各行业对地理数据全面、精确、及时更新的需求，是解决地理信息服务消费内容需求的日益增长与信息采集相对滞后的矛盾的根本出路。倾斜摄影技术是国际测绘领域近年来发展起来的一项高新技术。它颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜共五个不同的角度采集影像，融合了传统的航空摄影技术和近景测量技术，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。2.倾斜摄影测量原理倾斜摄影是摄影机主光轴明显偏离铅垂线或水平方向并按一定倾斜角进行的摄影。倾斜摄影装置是一种机载装置，其特征包括：5台高空间分辨率面阵数码相机，以一定角度安装在航空摄影稳定平台上。该高空间分辨率面阵数码相机摄影装置包括下视相机，前视相机，后视相机，左视相机，右视相机。下视相机为垂直摄影，用于制作DEM，正射影像。前视相机、后视相机、左视相机和右视相机都为倾斜摄影，用于获取地物侧面纹理影像，倾斜角度在15-45°之间。相机之间通过时间同步装置进行成像时间精确对准；由姿态测量装置提供影像姿态和位置参数。具有计算机控制系统和数据存储装置，负责对以上部件进行数据采集控制，发送同源触发信号启动该多台面阵相机，实现同步数据采集以及存储维护。2/10图倾斜摄影测量采集方式通过相应的倾斜影像数据处理软件，对采集到的倾斜影像进行预处理，包括调色、纠偏、校正、镶嵌、融合等等系列处理，形成符合应用需求的倾斜影像库。图倾斜摄影测量影像3.倾斜影像特点反映地物周边真实情况相对于正射影像，倾斜影像能让用户从多个角度观察地物，更加真实的反映3/10地物的实际情况，极大的弥补了基于正射影像应用的不足。倾斜影像可实现单张影像量测通过配套软件的应用，可直接基于成果影像进行包括高度、长度、面积、角度、坡度等的量测，扩展了倾斜摄影技术在行业中的应用。建筑物侧面纹理可采集针对各种警用地理信息系统的应用，利用航空摄影大规模成图的特点，加上从倾斜影像批量提取及贴纹理的方式，能够有效的降低城市三维建模成本。数据量小易于网络发布相较于三维GIS技术应用庞大的三维数据，应用倾斜摄影技术获取的影像的数据量要小得多，其影像的数据格式可采用成熟的技术快速进行网络发布，实现共享应用。4.基于倾斜影像的城市快速三维模型三维建模技术手段：基于TIN的大场景快速建模。图基于TIN的大场景快速建模通过对获得的倾斜影像进行几何处理、多视匹配、三角网构建，提取出典型地物的纹理特征，并对该纹理进行可视化处理，最终得到三维模型。我们只需要靠倾斜影像，无需LIDAR等辅助设备，便可以提供逼真的建模场景和智能的处理流程，构建不同层次细节度(LoD)下的三角网模型，在精度、自动化、适应性及简洁性等方面都有着一定的优势。由LIDAR设备提取出来的三维模型并不准确，主要取决于以下几个因素：点间隔、扫描角度、线提取算法的效果等。所以由LIDAR提取出来的三维模型需要改善，以便获得更为准确的三维城市模型。4/10图渲染后的城市大规模三维模型效果基于TIN的大场景快速建模特点：比粗模精细，比精模逼真正视影像立体测模型倾斜影像自动贴纹理粗模的价格，真实纹理的体验5.倾斜影像数据管理软件倾斜影像具有可测量、可标注、可浏览、可链接的特点，基于影像，可进行任何地物的信息提取与建库。倾斜摄影软件集成了多角度倾斜影像浏览、量测、注记、查询、GIS叠加等功能，将复杂的地理空间信息转化成了直观可量测的视觉信息。软件通过获取复杂的地理空间信息并实时将其解析成有用的可视化数据和位置信息，然后对这些5/10信息进行重新组织，为各种部门或应用提供有用的信息。具体功能如下：多视角浏览-同一区域东、南、西、北四个角度的倾斜影像及正射影像。量测功能-距离、面积、高度、角度、海拔、经纬坐标。可在影像上直接进行量测。图层叠加-可将DMI、二维地图与倾斜影像进行叠加显示。影像搜索-通过直接点击地图或输入地理坐标来搜索。其它-注记功能，GIS查询等该软件具有良好的可扩展性，能与现有的GIS和MIS无缝集成，具有全方位的影像展示、方便易用、视频智能、工具包灵巧、互操作、开放性及适用性广的特性。基于倾斜摄影数据管理软件，可实现对违章建筑的可视化管理：1）台账数据挂接：可实现建筑物与后台业务报表数据挂接，实现空间与非空间信息的无缝对接；6/102）查询与定位：对所关注的重点建筑物和违章建筑物，实现可视化的查询与定位，如下图，通过属性查询违章建筑物空间位置，在正射影像与倾斜影像上同时显示对应的建筑物。3）对比检测：通过对比不同时期的倾斜影像，可检测出发生变化的建筑物，如新增的建筑，并能对发生变化的区域进行量算，为拆违工作提供了有力证据。7/106.倾斜影像公安行业应用应急指挥应用：基于倾斜影像，调度和指挥人员能够迅速准确掌握事发地点及周边环境，为应急事件的处置提供辅助决策支持。相比只能看到屋顶的正射影像，倾斜影像可看到房屋侧面的紧急出口。（1）应急处置阶段信息发布、信息浏览、指挥调度如在自然灾害、重大事故应急事件发生时，通过公众网络、情报板、手机短信渠道向公众发布，指示灾害地点、疏导信息。8/10（2）对恐怖袭击事件、重大刑事案件的勘查布控、环境分析使用倾斜影像数据，在刑侦、营救抓捕行动中，利用卫片和二维地图圈定嫌犯的大概藏匿区域，同时利用近景影像进行分析，对通道进行布控，依据实景影像，快速定位到嫌犯藏匿建筑物，调用建筑物内部结构图，制定精确抓捕计划并抓捕成功。（3）应急预案管理实景三维应急方预案管理能将人防预案、应急预案与地理信息关联显示并进行可视化管理。（4）预案推演9/10针对重大活动、灾害事故应急预案，借助实景影像对沿途环境进行微观观察和分析，可以模拟动态展示预案涉及区域、路线的周边环境以及资源部署情况。置过程中存在的问题，根据推演时结果对预案进行编辑，调整预案的任务和活动，以达到优化预案的目的。图实景化警卫预案警卫安保应用：路线搜索、搜查；位置监视行动；确定中转区；事故再现；先发制人的战术规划；控制和疏散人群；流量控制分析；规划路线。10/10交警应用：将倾斜影像和交通应急智慧系统进行集成应用，建设实景可视化的应急指挥系统，能够非常直观的对交通信号系统的监控管理，交通事故的量化分析，值勤警力的可视化调度，甚至对交通诱导设备进行快速的控制等等。消防应用：倾斜影像在战时指挥或模拟演练中，为消防任务进行排兵布阵提供信息化工具，分为道路导航、现场指挥、模拟演练三个应用。43.28m