如何突破衛(wèi)星影像建模難點(diǎn)?重建大師這樣做!

日前,由重建大師生成的首個(gè)“珞珈三號(hào)01星”衛(wèi)星影像三維模型一經(jīng)發(fā)出,引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。這是重建大師(衛(wèi)星版)基于衛(wèi)星所獲取的多角度成像數(shù)據(jù),生成高質(zhì)量實(shí)景三維模型的最新實(shí)踐成果。

?
相較于傳統(tǒng)傾斜攝影數(shù)據(jù)建模,衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)采集區(qū)域廣、不受航空管制、采集周期的影響,更符合當(dāng)前大場(chǎng)景實(shí)景三維建模與城市三維模型快速構(gòu)建的需要。但從獲取的影像數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō),衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)航攝影像數(shù)據(jù)存在較多差異:
?
01.衛(wèi)星影像通常是采用線陣傳感器單元以推掃方式采集而來(lái),其投影方式與傳統(tǒng)框幅式成像模型不同;
02.衛(wèi)星傳感器到地面的距離過(guò)大,基線短,容易導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果不穩(wěn)定;
03.衛(wèi)星影像的像幅過(guò)大,單幅影像可包含數(shù)十億像素,處理困難。
?
因此,想要實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星影像快速三維重建并不能采用現(xiàn)有的針對(duì)傳統(tǒng)航攝影像的處理方法,需要在空三解算和匹配算法上進(jìn)行優(yōu)化。
?
大勢(shì)智慧研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期探索,攻克多個(gè)技術(shù)難點(diǎn),推出重建大師衛(wèi)星版本,在已具備超大規(guī)模地理場(chǎng)景高質(zhì)量生成與地理實(shí)體智能化生產(chǎn)的同時(shí),成為業(yè)內(nèi)為數(shù)不多的、能有效滿足多個(gè)衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)高效率三維模型構(gòu)建的軟件。
?
???
優(yōu)化特征提取與匹配算法
解決衛(wèi)星影像空三難
?
衛(wèi)星影像采用RPC有理函數(shù)模型來(lái)表達(dá)三維坐標(biāo)到影像坐標(biāo)之間的投影關(guān)系,每個(gè)影像的RPC模型參數(shù)由衛(wèi)星廠商給出,但是該參數(shù)存在微小的誤差,必須經(jīng)過(guò)校正才能用于后續(xù)的重建。
?
大勢(shì)智慧研發(fā)出業(yè)界領(lǐng)先的針對(duì)衛(wèi)星影像優(yōu)化的圖像匹配算法,具有匹配點(diǎn)數(shù)量多、精度高、匹配效率高等特性,平差方法采用一種適合于RPC模型的交替求解法,在無(wú)控制點(diǎn)的情況下仍可以獲得高精度的解。
?
???
攻克多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)
解決衛(wèi)星影像重建難
基于衛(wèi)星影像的三維重建,一般需要先對(duì)衛(wèi)星影像進(jìn)行核線矯正得到立體影像,經(jīng)過(guò)密集匹配得到密集點(diǎn)云,點(diǎn)云進(jìn)一步轉(zhuǎn)為DSM(數(shù)字表面模型),再對(duì)DSM進(jìn)行等一系列處理,最終輸出DSM和網(wǎng)格模型等產(chǎn)品。
?
然而在實(shí)際重建過(guò)程中,衛(wèi)星影像重建流程中存在核線矯正、密集匹配、DSM合并等多個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。大勢(shì)智慧通過(guò)優(yōu)化重建大師算法成功解決了這些問(wèn)題。
?
由于RPC投影模型較為復(fù)雜,無(wú)法直接進(jìn)行核線矯正。重建大師基于仿射投影模型進(jìn)行核線矯正,矯正算法穩(wěn)定性好、精度高,適用于各種衛(wèi)星視角、分辨率和地形場(chǎng)景。當(dāng)密集匹配時(shí),重建大師通過(guò)匹配多級(jí)分辨率的影像,有效解決了匹配視差范圍未知的問(wèn)題,大大增強(qiáng)了匹配的成功率。

?
為了獲取最優(yōu)的DSM,重建大師在選取最優(yōu)高程時(shí),通過(guò)結(jié)合局部高程可靠性和全局一致性,同時(shí)保證了合并后的DSM的高程精度和連續(xù)性。

?
基于一系列算法升級(jí),目前,重建大師衛(wèi)星版本已完成支持可見(jiàn)光分辨率優(yōu)于1米的同軌立體和異軌立體衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)源的檢驗(yàn),建模效率至多可達(dá)600km2/節(jié)點(diǎn)/天,可為全球提供高效率實(shí)景三維模型構(gòu)建,同時(shí)為城市三維模型LOD1.3提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
?
重建大師(衛(wèi)星版)的衛(wèi)星影像三維重建技術(shù),能夠完全替換國(guó)外的衛(wèi)星處理軟件。經(jīng)過(guò)多年的研發(fā),大勢(shì)智慧不僅能夠在航空或者無(wú)人機(jī)傾斜影像三維重建方面實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代,也能在衛(wèi)星處理方面完全替代國(guó)外的軟件。
?
以下是由重建大師生成的衛(wèi)星模型成果:
?
基于北京三號(hào)0.3米影像數(shù)據(jù)
(感謝北京21世紀(jì)公司)



