吳澤南 陳俊學(xué) 郝華東 劉永義 施浩磊
摘 要:本文首先闡述了傾斜攝影的原理,接著分析了傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用,最后對(duì)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的展望進(jìn)行了探討。希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供有益的參考和借鑒。
關(guān)鍵詞:測(cè)量技術(shù);攝影;應(yīng)用
引言
傾斜攝影技術(shù)是由攝影技術(shù)和測(cè)量技術(shù)發(fā)展起來(lái)的,不同于傳統(tǒng)的航拍技術(shù)和3D攝影技術(shù),它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限,這項(xiàng)技術(shù)通過無(wú)人機(jī)等飛行平臺(tái)搭載多鏡頭相機(jī),這里以5鏡頭為例,通過5個(gè)固定的攝影機(jī)位,一個(gè)正視相機(jī)采用垂直90°放置,其余前視、后視、左視和右視相機(jī)采用45度傾斜放置的方式,同時(shí)從五個(gè)不同的角度采集影像,通過后期算法將這些分別從不同角度獲取的影像拼合起來(lái),獲得一個(gè)完善的數(shù)字模型。傾斜攝影技術(shù)在應(yīng)急指揮、測(cè)繪、國(guó)土安全、旅游、城市管理、監(jiān)控、環(huán)保等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。
1 傾斜攝影的原理
我們所處的視覺空間最簡(jiǎn)單的分為前、后、左、右、上、下6個(gè)面,常規(guī)影像(包括電影電視等),是代入觀眾視角去描述(或呈現(xiàn))“前”這個(gè)平面,其他5個(gè)面忽略,而當(dāng)代的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是把6個(gè)面都進(jìn)行描述以再現(xiàn)或創(chuàng)造一個(gè)完整的影像空間[1]。大地的起伏相對(duì)于“上帝視角”來(lái)說(shuō)基本上可以描述為基本平面的結(jié)構(gòu),各種人造建筑和自然景觀沿著這個(gè)面分布,因此絕大部分的地物形態(tài)都能夠通過“從上而下”的視角進(jìn)行描述和測(cè)量,早期的測(cè)量就是通過衛(wèi)星圖像進(jìn)行的,但是衛(wèi)星角度太高,對(duì)地物立體形態(tài)描述能力太弱,且成本昂貴。采集地物的前后左右四個(gè)面,分別通過正投影去采集盡管更加精準(zhǔn)但是會(huì)使工作量指數(shù)級(jí)上升。
2 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用
2.1 多視影像技術(shù)
其實(shí),關(guān)于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在實(shí)際工作當(dāng)中的應(yīng)用是非常廣泛的。該項(xiàng)技術(shù)的一大優(yōu)點(diǎn)就是測(cè)量的數(shù)據(jù)極為全面,這個(gè)優(yōu)點(diǎn)也就讓該項(xiàng)技術(shù)可以被應(yīng)用在眾多的項(xiàng)目當(dāng)中。在我們?nèi)粘9ぷ鳟?dāng)中,如果要將這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的話,首先要做的事就是將被測(cè)事物的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行排列,在排列過程中我們依據(jù)的排列順序是對(duì)被測(cè)事物的測(cè)量順序。同時(shí),我們?cè)趯?duì)數(shù)據(jù)測(cè)量的過程當(dāng)中,需要對(duì)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的一些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,對(duì)這些參數(shù)的調(diào)整的依據(jù)主要是來(lái)源于。各個(gè)層面在測(cè)量過程當(dāng)中有可能給傾斜攝影測(cè)量技術(shù)帶來(lái)的影響。在上面的文章當(dāng)中,我們已經(jīng)提到過與傳統(tǒng)的測(cè)量方式相比該種方式具有更高的準(zhǔn)確性。之所以該種技術(shù)擁有更高的準(zhǔn)確性,是因?yàn)樵谑褂迷摲N技術(shù)進(jìn)行測(cè)量的過程當(dāng)中,多視影像可以自動(dòng)進(jìn)行連接,然后可以通過一定的方式進(jìn)行計(jì)算,得出被測(cè)事物的所有相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。
2.2 密集影像
雖然利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有許多好處,但是就目前的形勢(shì)而言,該種技術(shù)仍然具有一些難點(diǎn)尚未被攻克。所以在日常的運(yùn)用過程當(dāng)中,相關(guān)人員對(duì)該種技術(shù)需要極為重視。尤其是在對(duì)密集影像進(jìn)行處理的過程當(dāng)中,一定要注意影像是否會(huì)過于冗長(zhǎng)。在實(shí)際的處理過程當(dāng)中,要及時(shí)的找出影像當(dāng)中不需要的部分,將這部分進(jìn)行刪除,為后續(xù)的工作確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
2.3 三維測(cè)量技術(shù)
傾斜攝影測(cè)量技術(shù)除了應(yīng)用在多視影像技術(shù)相關(guān)方面以外,還可以應(yīng)用到三維測(cè)量技術(shù)當(dāng)中。當(dāng)我們利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)對(duì)某些區(qū)域進(jìn)行測(cè)量之后,可以將采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和計(jì)算,將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成矢量數(shù)據(jù),以達(dá)到為后期工作做準(zhǔn)備的目的。其實(shí)這整個(gè)過程我們就將其稱為三維測(cè)量技術(shù)[3]。
2.4 模擬生成
在我們使用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的過程當(dāng)中,常常需要對(duì)其進(jìn)行模擬處理。利用傾斜攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行模擬生成的主要原理是,提取我們測(cè)量過程當(dāng)中得到的數(shù)據(jù),將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成必要的矢量數(shù)據(jù),再通過這些數(shù)量數(shù)據(jù)構(gòu)建出數(shù)學(xué)模型,從而達(dá)到模擬生成的目的。但是由于一些原因,我們?cè)诶脙A斜攝影測(cè)量技術(shù)進(jìn)行模擬生成的過程當(dāng)中有可能會(huì)導(dǎo)致一些誤差的出現(xiàn)。為了有效避免這些誤差,我們?cè)趯?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量的過程當(dāng)中,需要根據(jù)數(shù)據(jù)的特征,進(jìn)行全面的分析,同時(shí)還要結(jié)合地表特征進(jìn)行分析,從而降低誤差的數(shù)值。另外一點(diǎn),在使用該項(xiàng)技術(shù)過程當(dāng)中,需要注意的是相關(guān)人員需要重新設(shè)定相應(yīng)的語(yǔ)義信息,這些語(yǔ)音信息包括邊緣提取,分割影像等等。同時(shí),在測(cè)量的過程當(dāng)中,可以根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行詳細(xì)的排列,通過該種方式,可以有效的減少數(shù)據(jù)的誤差,保證模擬生成的質(zhì)量。
3 傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的展望
新興的傾斜攝影測(cè)量技術(shù),相比傳統(tǒng)的質(zhì)量技術(shù)而言,具有巨大的優(yōu)勢(shì),并且隨著發(fā)展的不斷深入,該技術(shù)在相關(guān)領(lǐng)域也取得了不少的優(yōu)異成績(jī),得到了廣泛人士的認(rèn)可,使用該種技術(shù)對(duì)某些區(qū)域或事物進(jìn)行測(cè)量,可以得到更快的數(shù)據(jù)反饋,并且數(shù)據(jù)的精度也更偉大準(zhǔn)確。另外,在利用該項(xiàng)技術(shù)的過程當(dāng)中,也可以結(jié)合現(xiàn)代新型的技術(shù)來(lái)進(jìn)行。例如通過無(wú)人機(jī)技術(shù)進(jìn)行高空攝影,這不僅僅擴(kuò)展了這兩個(gè)面積,而且也可以得到更多的數(shù)據(jù)。由于該種技術(shù)是較為新型的技術(shù),所以這項(xiàng)技術(shù)還有許多功能未被發(fā)掘出來(lái),相關(guān)人員在使用這項(xiàng)技術(shù)的時(shí)候,可以充分地對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的潛力進(jìn)行挖掘,開發(fā)該項(xiàng)技術(shù)的潛力。
4 結(jié)束語(yǔ)
總而言之,新興的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)是巨大的,該項(xiàng)技術(shù)也具有廣闊的發(fā)展前景。筆者主要講述了該項(xiàng)技術(shù)的研究背景、如何運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中以及未來(lái)的發(fā)展前景如何。希望通過本篇文章的講述,可以對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn)
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[3]譚金石,黃正忠.基于傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的實(shí)景三維建模及精度評(píng)估[J].現(xiàn)代測(cè)繪.2015,38(5):21-24.
基金項(xiàng)目:浙江省質(zhì)監(jiān)系統(tǒng)質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目(編號(hào):20180130)、舟山市科技計(jì)劃項(xiàng)目(編號(hào):2017C32082)、河南測(cè)繪職業(yè)學(xué)院教育教學(xué)改革項(xiàng)目(編號(hào):JYZ201803)共同資助。