倾斜摄影测量关键技术(熊小东)

——Racurs 2008年 ISPRS会议
主流的倾斜摄影硬件系统
Pictometry —— 倾斜摄影领域的领军者
系统结构：
一个下视镜头+4个倾斜镜头。 参数： 外界猜测其相机由美国佛罗里达 的IMPERX 公司提供，像幅大小约 4900 × 3200 像素； 1993 年开始研制， 1998 年开始量 产。 其他参数及相机图片未公开。 Pictometry 的相机检校箱
主流的倾斜摄影硬件系统
Leica：RCD30 Oblique
系统特点： 1 ）可切换成三视模式或五视模式； 2）三视模式，镜头倾斜角45度； 3 ）五视模式时，镜头倾斜角 35 度， 下视与倾斜视影像间均有重叠。
主流的倾斜摄影硬件系统
Trimble：AOS
系统结构： 一个下视镜头，两个倾斜视镜头。每曝光一次镜 头平台自动旋转 90 度，以获取四个倾斜方向的影
个倾斜相机的结构，称之为马耳他
十字(Maltese Cross) 结构。 参数： 1）胶片介质，每幅影像幅宽
13.5×15 cm；
2）焦距：150 mm。
倾斜摄影的特点
倾斜影像与下视影像对比
下视影像： 可很好地观测到地面和屋顶特征，整幅影像具有固定的比例尺。
倾斜影像：
可观测到建筑物侧面纹理，但是存在更多遮挡，影像不同地方的比例尺也不 一致。
主流的倾斜摄影硬件系统
Track' Air：Midas
系统结构： 1个垂直相机+4个倾斜相机的5相机系统 参数： 1 ） 相 机 采 用 5 台 Canon EOS 1Ds Mk II ， 每 台
2100万像素；
2）倾斜角可调节（30°- 60°） ； 3）最短曝光间隔2.5s； 4）最大相对航高 3962.4米； 5）集成 Applanix POSAV 310 。
倾斜摄影的特点
倾斜影像遮挡
自遮挡
被其他物体遮挡
倾斜摄影的特点
倾斜影像遮挡
多视角观测缓解遮挡问题
倾斜摄影的意义
“三维城市建模中传统的下视影像与倾斜影像的联合是一个重要趋势，因 为倾斜影像可以提供清晰的建筑物侧面纹理信息。”
“在应急响应服务中，如果联合下视影像与倾斜影像，且利用专业的软件 实现在倾斜影像上进行简单的量测功能，对于非测绘专业人员而言，可以 帮助他们更好地进行场景解译。”
但受当时胶片影像处理水平以及算法
的制约，无法成功将倾斜影像进行拼 接。所以，之后人们改用正直摄影的 方式进行航空影像获取。
一战时的Graflex航摄相机
倾斜摄影历史
早期的倾斜摄影相机
1904年 由Schiempflug研制的八镜头相机。 搭载在飞艇上用于航空摄影。
1926 由Aschenbrenner研制的九镜头相机。 1931年该相机被用于测量南极。
倾斜摄影测量系统及三维建模方法
研讨班
倾斜摄影测量原理与关键技术
汇报人: 熊小东
武汉大学 遥感信息工程学院 2014年5月15日
倾斜摄影测量原理与关键技术
一、 倾斜摄影的定义
汇 报 提 纲
二、 倾斜摄影的历史 三、 倾斜摄影的特点和意义 四、 主流的倾斜摄影硬件系统 五、 倾斜摄影数据处理关键技术
六、 倾斜摄影应用
主流的倾斜摄影硬件系统
Microsoft Vexcel：UltraCam Opesys
系统结构：
下视镜头（4个垂直相机）+6个倾斜镜头。 参数： 1）垂直： 全色影像尺寸 11,674 * 7,514 像素，象元 大小6.0µ，焦距51mm； RGBN影像尺寸6,735 * 4,335 像素，象元大 小5.2µm，焦距25.5mm； 2）倾斜： 左右视RGB影像尺寸6,870 * 4,520像素，前 后 视 RGB 影 像 尺 寸 2* 6,870 * 4,520 像 素
倾斜摄影的定义
定义：倾斜影像为相机主光轴在有一定 的倾斜角时拍摄的影像。 按主光轴倾斜角分： ① 垂直影像：t<5°； ② 轻度倾斜影像： 5°<t<30°； ③ 高度倾斜影像： t>30° ； ④ 水平视角影像： t+а >90°。
倾斜摄影历史
历史追溯
早在第一次世界大战期间，就有飞
行员用一种叫做 Graflex 的相机拍 摄倾斜航空影像，用于战场侦查。 其优点是不需要飞行到测区上方。
每一幅影像尺寸最高可达6千万像素，相机倾角45 度。
主流的倾斜摄影硬件系统
IGI： Quattro DigiCAM Oblique
系统特点： 同一套系统可方便地切换成获取下视影像或倾斜影像。
主流的倾斜摄影硬件系统
Leica：RCD30 Oblique
系统结构： 下视镜头+四个倾斜视镜头。 参数： 1）影像尺寸 6千万像素，可升级至8千万像素； 2）可选择RGB镜头或RGBN镜头。
像。
参数： 1）每个镜头获取的影像尺寸为7228 × 5428像素； 2）焦距为47 mm； 3）视场角达114度。
主流的倾斜摄影硬件系统
Trimble：AOS
系统特点： 1）下视与两倾斜视之间有一定重 叠，单次曝光的三张影像拼接后
成蝶形；
2）由于传感器平台的旋转，航线 规划有一定难度； 3）两次曝光最短时间间隔为3s。
(拼接后为：13,450 * 4,520像素)；象元大
小5.2µm，焦距80mm。
主流的倾斜摄影硬件系统
Microsoft Vexcel：UltraCam Opesys
视场角参数： 1）下视全区域视场角，旁向(航向)： 69°(48°) ； 2 ）倾斜视全区域视场角，旁向 ( 航向 ) ： 45°+/-12,7°(45°+/-8.5°) ； 3 ）旁向视场角可达 115.4°，航向视场角 可达107°。
倾斜左、右视均与下视有一定重叠
主流的倾斜摄影硬件系统
IGI： Quattro DigiCAM Oblique
系统结构： 四个镜头，可方便地调整成为一个大幅面下视或
者四个倾斜视相机。
参数： 1）若调整为正直摄影模式，影像尺寸 18,500 × 12,750 像素；
2 ）若调整为倾斜模式，同时获取4 幅倾斜影像，
倾斜摄影历史
早期的倾斜摄影相机
1920年代末
Bagley三镜头相机。
这类三镜头相机在 1930s-1940s 被大量 生产和应用。
Biblioteka Baidu
1930年代 Barr & Stroud 七镜头相机。 由E.H. Thompson研制。
倾斜摄影历史
Fairchild T-3A 5相机系统
1930年代 系统结构： 创新性地采用了一个垂直相机和四