[发明专利]一种低空航空摄影测量自动纠正数字地面高程模型的方法

说明书

本发明公开一种低空航空摄影测量自动纠正数字地面高程模型的方法，包括以下步骤：a)利用低空无人机拍摄到的目标物的数字航空影像生成数字表面模型点云；b)在数字表面模型点云中提取高程有陡变的目标点；c)利用步骤“b)”中提取到的目标点提取目标物边缘轮廓线；d)纠正步骤“c)”中提取到的目标物边缘轮廓线的高程值。本发明利用地表面高度模型点云数据，提取建筑物的边缘轮廓线并进行规则化处理，建立数字高程模型，然后在此基础上进行数字微分纠正，生成正射影像，不仅能有效地消除正射影像中建筑物高程突变位置处边缘存在的锯齿失真现象，美化正射影像，还保证了正射影像的平面精度，大大推动了无人机低空航空摄影测量技术的应用。

技术领域

本发明涉及一种低空航空摄影测量自动纠正数字地面高程模型的方法。

背景技术

随着科技的发展，无人机低空航空摄影测量技术因其具有成本低、快速灵活、高分辨率影像、起降条件要求低等优点被广泛应用于测绘行业，用于测量房屋、高架公路等建筑物的外形和位置。无人机的飞行高度低且基高比小，容易导致其拍摄到的影像投影误差很大，对在垂直方向上边缘点存在着高程突变的建筑物，拍摄到的影像投影误差更大。

现有技术解算数字正射影像图(Digital Orthophoto Map，简称DOM)的像素值的原理如下：利用数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)可以获得数字正射影像图的像元P(X，Y)的高程为Z，无人机拍摄到的数字航空影像的像元p(x，y)与数字正射影像图上对应的地面点P(X，Y，Z)的关系公式为：

其中，(x₀，y₀)为数字航空影像的主点坐标，(X_s，Y_S，Z_S)为摄站坐标，f为相机焦距，a₁、a₂、a₃、b₁、b₂、b₃、c₁、c₂、c₃为由航摄相机的姿态角生成的坐标变换旋转矩阵元素，Z是点P的高程，其通过数字高程模型内插求得，生成DOM的反解法原理如图1所示。

由上述DOM生成理论可知，DEM中内插的高程值Z的精度对正射影像的精度有着重大的影响，如图2所示，图中P、P′分别是平面位置相同的物方空间中两点，它们的高程差为ΔH，因为平面位置相同，因此在正射影像上应该在同一点上，纹理映射像方平面的像素值也应该是相同的。但是正如图中所示，P、P′经相机投影中心S成像后，在像方平面上有p、p′这两个影像点，这就造成了正射影像像素值在纹理映射过程中会产生不确定性。房屋边缘线上的点，都是属于这种高程有陡变的地面点，也就是说在数字地表高程点云模型(digital surface model，简称DSM)中，房屋边缘线类型的地面目标的高程可能会有2种不同的值。根据公式(1)，相同的地面平面坐标，由于高程的不同(有高差ΔH)，可以有2个像点p(x,y)、p′(x′,y′)与之对应，这2个像素值中的任何一个都可以作为相应的正射影像点的像素值。

当从DSM内插高程时，对高程有陡变的目标边界，难以保证高程值的一致性，所以简单地用DSM来支持数字正射影像的制作，城市的高楼房檐线、高架立交的道路边线在正射影像上的纹理往往会出现曲线现象。我们把这种现象称作是DEM的误差，对DOM的纹理影响。

如果不对DSM进行处理，建筑物边缘位置的高度是不连续的，会导致生成的正射影像的边缘存在明显的锯齿变形和边缘模糊，并影响目标建筑物的判读和提取，降低了无人机低空航空摄影测量技术的使用效果。因此，有必要提供一种新的方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效防止正射影像中建筑物边缘存在的锯齿失真现象的低空航空摄影测量自动纠正数字地面高程模型的方法。