真正射（TDOM）是基于數(shù)字表面模型（DSM），采用數(shù)字微分糾正技術(shù)，將中心投影獲取的影像轉(zhuǎn)換為正射投影影像，從而保證影像上每點都是完全垂直視角的影像處理技術(shù)，但鑒于當(dāng)前真正射的技術(shù)限制，其建筑物邊緣常存在紋理不夠完整的現(xiàn)象，因此，傳統(tǒng)正射技術(shù)依舊是正射影像（DOM）生產(chǎn)主流技術(shù)手段。為了滿足用戶此類作業(yè)方式需要，無人機管家測量版于2019年1月25日發(fā)布的最新版本新增了傳統(tǒng)正射的解決方案，提供了DEM濾波提取、單片正射糾正、鑲嵌成圖、DEM編輯、鑲嵌線編輯等傳統(tǒng)正射制作必備工具，至此，飛馬無人機管家專業(yè)版已具備全自動的快拼、空三、控制點量測、DOM、TDOM、DSM、2.5D及3D模型成果輸出功能，可以滿足用戶全方位的數(shù)據(jù)獲取及生產(chǎn)需求。

傳統(tǒng)正射處理界面

一、飛馬傳統(tǒng)正射解決方案特點

1、良好的數(shù)據(jù)兼容性，既支持飛馬無人機的影像處理，也支持第三方獲取的影像數(shù)據(jù)處理。

2、一鍵式自動空三算法，支持高精度GPS聯(lián)合平差和相機自檢校，適應(yīng)各種地形的影像處理。

3、快速穩(wěn)健的密集匹配算法，密集匹配模塊采用了基于影像金字塔技術(shù)的改進(jìn)半全局匹配算法，一方面通過匹配結(jié)果的逐層傳遞，保證了匹配的穩(wěn)定性，另一方面，GPU并行計算的引入極大地提高了算法的運行效率。

4、DEM提取的高效性，基于DSM成果直接進(jìn)行DEM濾波提取，相較于點云濾波提取，迭代次數(shù)少，效率更高。

5、DEM編輯工具的多樣性，提供多種DEM編輯工具，如DEM平滑，DEM內(nèi)插，DEM整體升降，滿足DEM編輯不同需求。支持DOM、等高線為參考的DEM編輯模式，可實時更新DOM，查看DEM編輯效果。

6、智能化鑲嵌線提取技術(shù)，采用了改進(jìn)的“動態(tài)規(guī)劃”鑲嵌線尋址算法，使得提取的鑲嵌線能夠自動識別相鄰影像重疊區(qū)域的弱紋理區(qū)、陰影區(qū)，可以有效繞過建筑物，大幅減少由于投影差引起的錯位現(xiàn)象。

二、作業(yè)方案

基于無人機管家進(jìn)行傳統(tǒng)正射的作業(yè)流程如下：

傳統(tǒng)正射作業(yè)流程

1、空三處理

無人機管家支持基于高精度GPS的免像控模式，PPK+控制點及僅控制點的三種空三模式，可滿足各種數(shù)據(jù)的處理需求。空三滿足精度后，則可進(jìn)入下一步操作。此次案例數(shù)據(jù)為D200正射飛行數(shù)據(jù)，基于差分解算的高精度GPS，按照免像控模式進(jìn)行空三處理。

無人機管家空三模式

免像控空三處理

2、DSM生成

空三完成后，經(jīng)密集匹配、點云柵格化生成DSM成果。具體步驟如下：

（1）DSM的輸出設(shè)置

由于無人機管家的DOM和DSM的成果輸出路徑為同一界面設(shè)置，因此首先設(shè)置DOM的輸出分辨率及成果輸出路徑，則DSM默認(rèn)分辨率為DOM分辨率的2倍，輸出路徑為DOM設(shè)置路徑。

DOM/DSM分辨率設(shè)置界面

（2）一鍵生成DSM

選擇“傳統(tǒng)正射”→“DSM生成”，軟件一鍵式輸出DSM成果。

DSM生成工具

DSM成果

3、DEM提取

基于DSM成果直接進(jìn)行DEM的濾波提取，去除建筑物、樹木等非地形數(shù)據(jù)，步驟如下：

（1）點擊“DEM提取”，設(shè)置DSM路徑和提取出來的DEM成果存放路徑。

（2）輸入建筑最大長度和高度，具體建筑尺寸可在DSM中量取獲得；也可以根據(jù)現(xiàn)場實際預(yù)估建筑物尺寸。點擊“確定”開始DEM提取。

提取DEM參數(shù)設(shè)置

處理完成后，DSM中的大部分地物會被自動過濾，獲得真實地形數(shù)據(jù)。而對于算法自動濾除不掉的地物，則可進(jìn)入DEM編輯工具直接進(jìn)行編輯處理。

提取的DEM文件

DEM成果與DSM成果對比

4、正射糾正

基于DEM進(jìn)行單片正射糾正，軟件同時進(jìn)行鑲嵌線計算，自動避讓建筑物，尋找最佳鑲嵌線位置。具體步驟如下：

（1）點擊“正射糾正”，鑲嵌線算法默認(rèn)為“鑲嵌線避讓”，指定提取的DEM文件。點擊“確定”，進(jìn)行單片正射糾正和鑲嵌線生成。

正射糾正

（2）在成果輸出的工作路徑下會自動生成一個fm_tmp文件夾，該文件夾下包含生成的單幅正射影像以及鑲嵌線等附屬文件。

單幅正射影像及鑲嵌線

生成文件說明：

.bdr影像有效矢量邊界飛馬內(nèi)部格式

.dxf影像有效矢量邊界文件

.jpg單片正射糾正影像

.jpw單片正射糾正影像地理坐標(biāo)

.msk和_.msk.tif是有效邊界的柵格格式

.sem是鑲嵌線信息文件

.tif和.tfw是鑲嵌模板文件

.tmp是用于影像加速的相關(guān)文件

5、DEM編輯

傳統(tǒng)正射數(shù)據(jù)處理中，建筑物、道路等變形、扭曲、錯位是常遇到的問題，一般通過以下方式解決：①通過編輯DEM解決建筑變形、扭曲問題；②編輯鑲嵌線解決建筑等錯位問題，如果這些仍然不能解決，則需要通過PS等圖像處理工具解決。

飛馬無人機管家的DEM_DOM編輯模塊具備DEM編輯、鑲嵌線編輯、鑲嵌成果輸出三個功能，可同時進(jìn)行DEM編輯和鑲嵌線編輯，軟件提供各種交互編輯工具，并支持快捷鍵操作（快捷鍵可通過光標(biāo)長時間停留在功能鍵上顯示），可快速完成交互編輯，提高傳統(tǒng)正射生成效率。

DEM編輯和鑲嵌線編輯沒有一定的編輯順序要求，一般可先解決DEM導(dǎo)致的問題，再進(jìn)行鑲嵌線編輯，也可先鑲嵌線編輯再DEM編輯，還可二者同時進(jìn)行。這里首先講述DEM編輯的作業(yè)流程。

DEM編輯流程

（1）發(fā)現(xiàn)問題區(qū)域

DEM問題區(qū)域的發(fā)現(xiàn)可通過以下幾種方式：

1）DOM參考

顯示基于DEM的糾正影像，瀏覽檢查由DEM問題導(dǎo)致的DOM扭曲變形區(qū)域。

顯示設(shè)置：視圖→分塊顯示影像→單擊所要選擇影像的區(qū)域→框選矩形→勾選顯示.

顯示DOM設(shè)置

DEM問題區(qū)域

2）DEM渲染顯示

設(shè)置DEM不同渲染方式，檢查易產(chǎn)生DOM扭曲的區(qū)域，一般建筑物區(qū)域，道路區(qū)域可重點關(guān)注，或者DEM高程起伏較大區(qū)域。

DEM渲染設(shè)置：視圖→DEM默認(rèn)情況下會顯示彩色DEM；視圖→DEM→關(guān)閉彩色DEM，則會顯示灰度DEM。

彩色DEM

灰度DEM

3）等高線參考

可將等高線與DOM疊加顯示，對于等高線穿建筑物的區(qū)域可重點檢查是否有扭曲變形問題。

等高線參考

（2）DEM編輯

對于有問題的區(qū)域，采用DEM編輯工具進(jìn)行交互處理，且編輯的同時可實時查看編輯后DOM效果。

注意：在DEM編輯時，所有的操作將會覆蓋原有的DEM。因此在作業(yè)前，務(wù)必備份原始DEM。備份方法：文件→備份DEM→選擇一個單獨文件夾備份。

備份DEM

1）濾除地物工具

根據(jù)DEM選擇邊界的高程內(nèi)插DEM，適用于大范圍DEM編輯，如密集建筑區(qū)域或較大地物。

點擊“濾除地物”，在DEM中找到需要清除的地物，左鍵多邊形選擇該地物，雙擊結(jié)束繪制多邊形繪制，軟件進(jìn)行自動內(nèi)插生成新的DEM信息。

濾除地物范圍

濾除地物效果

2）橡皮擦工具

局部DEM平滑工具，適用于小范圍DEM編輯，如接近真實地形，但是有微小起伏的區(qū)域或者微小地物去除。

點擊“橡皮擦”，鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行清除地物，可迭代使用。

DEM問題區(qū)域

橡皮擦清除效果

另橡皮擦大小可設(shè)置，設(shè)置→濾波參數(shù)→橡皮擦大小。

橡皮擦設(shè)置

3）DEM編輯效果查看

DEM編輯時，可快速查看DOM糾正效果，由DOM糾正效果評判DEM編輯是否合適。

A、自動刷新影像

完成DEM的同時，完成該區(qū)域DOM的實時更新。在DEM編輯時，在“設(shè)置”里面將“自動刷新影像”設(shè)置為啟動狀態(tài)（軟件默認(rèn)為啟動狀態(tài)）即可。且刷新后的DEM編輯范圍將以藍(lán)框顯示。

自動刷新影像開啟設(shè)置

DEM編輯前DOM

DEM編輯后DOM

B、刷新影像

而對于橡皮擦工具來說。由于存在迭代使用的情況，若實時刷新影像，則會出現(xiàn)刷新遲鈍或者卡死的現(xiàn)象。因此橡皮擦工具使用時，實時刷新工具建議設(shè)置為關(guān)閉狀態(tài)。此時DEM編輯范圍的顯示狀態(tài)為紅框，即已做過編輯，但未更新影像。

DEM編輯（未刷新影像）

若編輯完成后，需要查看DOM編輯效果時，則可通過“刷新影像”，軟件即會針對當(dāng)前視圖中編輯過的DEM區(qū)域進(jìn)行糾正更新DOM顯示，此時DEM的編輯狀態(tài)將顯示為藍(lán)框。

DEM編輯狀態(tài)（刷新影像）

（3）糾正更新

DEM編輯完成后，須使用糾正更新，將DEM編輯過的區(qū)域重新進(jìn)行單片糾正，保證最后鑲嵌成圖使用編輯后的正射影像進(jìn)行。點擊編輯→糾正更新即可。

糾正更新處理

6、鑲嵌線編輯

鑲嵌成圖是將多個單片正射糾正影像拼接成一個整體圖的過程，鑲嵌線即為單張影像在成圖中所選用的影像范圍。一般來說，鑲嵌線應(yīng)避免穿過建筑物等帶有投影差的地物，以免其拼接產(chǎn)生錯位變形等問題。無人機管家的鑲嵌線避讓算法可以繞開大部分帶有投影差的地物，但依然存在鑲嵌線穿過建筑物、圍墻等導(dǎo)致錯位的現(xiàn)象，因此需要編輯鑲嵌線，使其盡可能落在弱紋理區(qū)域。其作業(yè)流程如下：

（1）分塊顯示數(shù)據(jù)

在數(shù)據(jù)量很大時，加載全部影像，會影響操作的流暢度，因此為了快速瀏覽，管家采用分塊顯示的策略：先顯示局部區(qū)域影像進(jìn)行編輯，完成后再切換另一塊區(qū)域的影像進(jìn)行編輯。顯示方式:視圖→分塊顯示影像→單擊所要選擇影像的區(qū)域→框選矩形→勾選顯示。

分塊顯示數(shù)據(jù)

（2）發(fā)現(xiàn)問題區(qū)域

檢查DOM圖像上是否存在扭曲變形等問題，對于有問題的區(qū)域檢查是否因鑲嵌線穿過導(dǎo)致變形，若是，則進(jìn)行鑲嵌線編輯，若無，則需要判斷是否有DEM等其他原因?qū)е隆６行﹨^(qū)域雖然鑲嵌線穿過，若未導(dǎo)致圖面問題，也可不進(jìn)行編輯。

鑲嵌線繞過房屋

鑲嵌線穿過房屋

（3）鑲嵌線編輯

對于鑲嵌線穿過建筑物導(dǎo)致錯位的問題需要進(jìn)行編輯，無人機管家的鑲嵌線為一系列的閉合多邊形組成，每個多邊形隸屬于一個影像，也就是鑲嵌成圖時所使用的影像部分。無人機管家的相鄰多邊形一定隸屬于不同的影像，但可能會存在多個多邊形屬于同一張影像。因此編輯的時候，需要判斷建筑物主體部分落在那個影像上，再修改鑲嵌線路徑使其該建筑物整體都被包含在該影像的多邊形內(nèi)，編輯的同時需要參考該影像的有效區(qū)域（影像的實際圖像部分，不包括背景），超出則不能使用，則應(yīng)再切換其他影像編輯。具體步驟如下：

1）從下圖可以看出黃色矩形框內(nèi)的藍(lán)色建筑物被鑲嵌線穿過，鑲嵌線兩邊分別是影像1和影像2的部分，藍(lán)色建筑物的主體大部分都落在影像1范圍內(nèi)，一般應(yīng)該修改鑲嵌線讓成圖取影像1部分。激活“鑲嵌線編輯”，單擊所在影像區(qū)域內(nèi)部，可查看影像的有效區(qū)域，發(fā)現(xiàn)影像1不能全覆蓋該建筑，而影像2能夠覆蓋選擇建筑，則此次編輯只能選擇影像2作為成圖部分。

問題區(qū)域

影像1有效區(qū)域

影像2有效區(qū)域

2）確定所要選擇的影像，則開始鑲嵌線編輯。左鍵單擊開始多邊形繪制，起始點必須落在成圖選擇的影像區(qū)域內(nèi)，如下圖，起始點必須點擊在影像2范圍內(nèi)，然后繞過建筑物，雙擊結(jié)束多邊形繪制。

鑲嵌線編輯

3）鑲嵌線結(jié)束繪制后，視圖實時刷新，顯示鑲嵌線編輯后的成圖效果，如示例中問題區(qū)域則會顯示影像2的圖像部分，建筑物不再錯位，即完成了該區(qū)域的鑲嵌線編輯。

注意:由于鑲嵌編輯的刷新顯示不進(jìn)行色彩羽化，可能會存在色差，而軟件在鑲嵌成圖時會進(jìn)行色彩均衡處理，因此編輯時遇到的色差問題可暫不處理。

鑲嵌線編輯后效果

對于無法判斷影像如何選取，可嘗試選擇編輯不同影像范圍，查看效果，如不滿意，則可進(jìn)行鑲嵌撤銷，恢復(fù)原來狀態(tài)。

鑲嵌撤銷

7、鑲嵌處理

根據(jù)更新后的正射影像及鑲嵌線進(jìn)行鑲嵌，輸出最終的DOM成果。

鑲嵌成圖包括兩種方式：

（1）在DEM_DOM編輯模塊中，點擊“鑲嵌處理”，可輸出最終DOM成果。

鑲嵌處理界面1

（2）退出DEM_DOM編輯模塊，選擇“傳統(tǒng)正射”→“鑲嵌處理”，即輸出最終DOM成果。

鑲嵌處理界面2

輸出DOM保存在工程路徑下，名字為1=dom.tif，可采用view工具打開瀏覽。

DOM輸出位置

DOM成果