一种基于物方反算的DEM拼接方法及DSM拼接方法技术

本发明专利技术公开了一种基于物方反算的DEM拼接方法，该方法包括以下步骤：步骤一、获取图像照片；步骤二、获取图像照片的物方坐标信息；步骤三、根据物方坐标信息反算图像照片的像点坐标；步骤四、根据像点坐标进行DEM裁切；步骤五、完成所有图像照片的DEM裁切；步骤六、对裁切后的DEM进行拼接；步骤七、显示拼接后的DEM。本发明专利技术还公开了一种基于物方反算的DSM拼接方法。本发明专利技术采用DEM和DSM均具有的地形表面坐标参与计算图像照片的像点坐标，计算机根据裁切边界对像点坐标进行筛选，对相邻的两个图像照片中具有同一坐水平坐标的地形表面坐标进行加权处理，避免拼接痕迹，提高了拼接精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物方反算的DEM拼接方法及DSM拼接方法
本专利技术属于地形测绘
，具体涉及一种基于物方反算的DEM拼接方法及DSM拼接方法。
技术介绍
数字摄影测量技术被广泛地应用于从二维数字影像提取三维空间目标的空间几何信息，其中运用影像匹配技术获得密集点云，生成数字表面模型DSM或数字高程模型DEM。数字高程模型DEM只包括了地形高程信息，并未包括其它地表信息。数字表面模型DSM是指包括了地形高程信息和地表高程信息的地面高程模型，地表高程信息包括地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。数字表面模型DSM是在数字高程模型DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。数字表面模型DSM和数字高程模型DEM广泛用于各行各业，在利用航空摄影获得一整片测区DEM和DSM时，需要对相邻局部测区的DEM和DSM进行拼接合并，由于每个立体像对之间存在系统误差等原因，使得相邻局部测区的DEM和DSM之间会出现拼接痕迹，特别是在山区、丘陵等高程变化剧烈的区域会出现三角网拉伸现象，如果这种数据不剔除，拼接时无法判断边界的高程值是否为真实值，拼接后会出现明显的拼接痕迹，使得数据接边失败，影响精度。在获取图像照片时，为了得到完整的测区图像照片，在获取图像照片时，相邻两个测区的图像照片必须保证有60％以上的重叠，相邻两个航带的图像照片必须保证30％以上的重叠，才能保证，相邻两个测区的DEM和DSM至少有10％以上的重接，相邻两个航带的DEM和SM至少有20％的重叠，才能避免测区遗漏。但是这样获得的小块数据拼接成整块数据，必然存在数据接边和去除冗余的问题。而在每个DSM或DEM靠近边界的数据往往是精度较差的数据，很可能存在着粗差、内插的近似点等，这使得虽然DSM和DEM有10％以上重叠，但是很难做到无缝对接，必须进入立体测图进行人工修改。对于大范围的测区这使得人工修改量巨大，数据生成周期变长，成本升高。这时就需要一种完全自动化不需要人工干预就可完成裁切拼接的系统来完成工作。目前国内外的针对该问题的解决大部分是直接拼接或者按照几何距离进行裁切，如果处理的效果不好再基于人工修改。由于接边是进入立体测图进行人工修改接边，这使得数据处理效率低下不够智能化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于物方反算的DEM拼接方法及DSM拼接方法，其步骤简单，设计合理，采用DEM和DSM均具有的地形表面坐标参与计算图像照片的像点坐标，计算机根据裁切边界对像点坐标进行筛选，由位于裁切边界内的像点坐标在DEM中的映射构建图像照片裁切后的DEM，由位于裁切边界内的像点坐标在DSM中的映射构建图像照片裁切后的DSM，对相邻的两个图像照片中具有同一水平坐标的地形表面坐标进行加权处理得到加权坐标，以加权坐标代替具有同一水平坐标的地形表面坐标，达到DEM和DSM的无缝拼接，提高了拼接的精度。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于物方反算的DEM拼接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取图像照片：航摄相机采集n个测区的图像照片，并将得到的图像照片传输给计算机，n个所述测区中相邻两个所述测区的图像照片具有重叠区域，计算机将得到的n个所述测区的图像照片存入数据存储器中的图像信息数据库I中，其中，I＝{G1,G2,...,Gh,...,Gn}，Gh表示第h个测区的图像照片，h＝1,2,...,n，n为不小于2的正整数；步骤二、获取图像照片的物方坐标信息：计算机计算得到图像照片Gh的像主点(xh,yh)和图像照片Gh的DEM，工作人员采集图像照片Gh的地面影像信息(xhe-i,yhe-i,zhe-i)，其中，图像照片Gh的DEM包括图像照片Gh的地形表面坐标(xhd-i,yhd-i,zhd-i)，i＝1,2,...,k，k为不小于2的正整数；步骤三、根据图像照片的物方坐标信息反算图像照片的像点坐标：计算机根据图像照片Gh的物方坐标信息反算图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)，其中，表示拍摄所述图像照片Gh时航摄相机的航向倾角，κ均表示拍摄所述图像照片Gh时航摄相机的照片旋角，ω表示拍摄所述图像照片Gh时航摄相机的旁向倾角，f表示所述拍摄图像照片Gh时航摄相机的焦距；步骤四、根据图像照片的像点坐标进行DEM裁切：步骤401、筛选位于裁切边界内的图像照片的像点坐标：计算机根据裁切边界筛选图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)，裁切边界由xmin、xmax、ymax和ymin组成，其中，xmin表示横坐标最小裁切阈值，xmax表示横坐标最大裁切阈值，ymax表示纵坐标最大裁切阈值，ymin表示纵坐标最小裁切阈值，若计算机将图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)存储在数据存储器中的图像照片Gh的保留像点坐标集Qh中，否则，计算机对图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)赋予空值；步骤402、构建裁切后的DEM：计算机根据图像照片Gh的保留像点坐标集Qh中的像点坐标(xhP-i,yhP-i)在图像照片Gh的地形表面坐标(xhd-i,yhd-i,zhd-i)的映射，得到图像照片Gh的裁切后的DEM；步骤五、重复步骤二至步骤四，完成对图像信息数据库I中n个图像照片的DEM的裁切；步骤六、对裁切后的DEM进行拼接：步骤601、筛选相邻的两个图像照片的重复地形表面坐标：图像照片Gl和图像照片Gl+1表示图像信息数据库I中任意相邻的两个图像照片，l＝1,2,...,n-1，(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)表示图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标，(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)表示图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标，若图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)和图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)为图像照片Gl和图像照片Gl+1的重复地形表面坐标，执行步骤602，否则，图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)和图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)为图像照片Gl和图像照片Gl+1的独立地形表面坐标，执行步骤603；步骤602、计算相邻的两个图像照片的加权坐标：计算机根据公式计算图像照片Gl和图像照片Gl+1的加权坐标(x″ld-i,y″ld-i,z″ld-i)，wl表示图像照片Gl的坐标加权系数，wl+1表示图像照片Gl+1的坐标加权系数，wl+wl+1＝1；步骤603、计算机将图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)和图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)存储在图像照片Gl和图像照片Gl+1的独立地形表面坐标集中；步骤604、获取拼接后的DEM：计算机将步骤602中计算得到的图像照片Gl和图像照片Gl+1的加权坐标(x″ld-i,y″本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物方反算的DEM拼接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取图像照片：航摄相机(1)采集n个测区的图像照片，并将得到的图像照片传输给计算机(2)，n个所述测区中相邻两个所述测区的图像照片具有重叠区域，计算机(2)将得到的n个所述测区的图像照片存入数据存储器(4)中的图像信息数据库I中，其中，I＝{G1,G2,...,Gh,...,Gn}，Gh表示第h个测区的图像照片，h＝1,2,...,n，n为不小于2的正整数；步骤二、获取图像照片的物方坐标信息：计算机(2)计算得到图像照片Gh的像主点(xh,yh)和图像照片Gh的DEM，工作人员采集图像照片Gh的地面影像信息(xhe‑i,yhe‑i,zhe‑i)，其中，图像照片Gh的DEM包括图像照片Gh的地形表面坐标(xhd‑i,yhd‑i,zhd‑i)，i＝1,2,...,k，k为不小于2的正整数；步骤三、根据图像照片的物方坐标信息反算图像照片的像点坐标：计算机(2)根据图像照片Gh的物方坐标信息反算图像照片Gh的像点坐标(xhP‑i,yhP‑i)，

【技术特征摘要】
1.一种基于物方反算的DEM拼接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取图像照片：航摄相机(1)采集n个测区的图像照片，并将得到的图像照片传输给计算机(2)，n个所述测区中相邻两个所述测区的图像照片具有重叠区域，计算机(2)将得到的n个所述测区的图像照片存入数据存储器(4)中的图像信息数据库I中，其中，I＝{G1,G2,...,Gh,...,Gn}，Gh表示第h个测区的图像照片，h＝1,2,...,n，n为不小于2的正整数；步骤二、获取图像照片的物方坐标信息：计算机(2)计算得到图像照片Gh的像主点(xh,yh)和图像照片Gh的DEM，工作人员采集图像照片Gh的地面影像信息(xhe-i,yhe-i,zhe-i)，其中，图像照片Gh的DEM包括图像照片Gh的地形表面坐标(xhd-i,yhd-i,zhd-i)，i＝1,2,...,k，k为不小于2的正整数；步骤三、根据图像照片的物方坐标信息反算图像照片的像点坐标：计算机(2)根据图像照片Gh的物方坐标信息反算图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)，其中，表示拍摄所述图像照片Gh时航摄相机(1)的航向倾角，κ均表示拍摄所述图像照片Gh时航摄相机(1)的照片旋角，ω表示拍摄所述图像照片Gh时航摄相机(1)的旁向倾角，f表示所述拍摄图像照片Gh时航摄相机(1)的焦距；步骤四、根据图像照片的像点坐标进行DEM裁切：步骤401、筛选位于裁切边界内的图像照片的像点坐标：计算机(2)根据裁切边界筛选图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)，裁切边界由xmin、xmax、ymax和ymin组成，其中，xmin表示横坐标最小裁切阈值，xmax表示横坐标最大裁切阈值，ymax表示纵坐标最大裁切阈值，ymin表示纵坐标最小裁切阈值，若计算机(2)将图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)存储在数据存储器(4)中的图像照片Gh的保留像点坐标集Qh中，否则，计算机(2)对图像照片Gh的像点坐标(xhP-i,yhP-i)赋予空值；步骤402、构建裁切后的DEM：计算机(2)根据图像照片Gh的保留像点坐标集Qh中的像点坐标(xhP-i,yhP-i)在图像照片Gh的地形表面坐标(xhd-i,yhd-i,zhd-i)的映射，得到图像照片Gh的裁切后的DEM；步骤五、重复步骤二至步骤四，完成对图像信息数据库I中n个图像照片的DEM的裁切；步骤六、对裁切后的DEM进行拼接：步骤601、筛选相邻的两个图像照片的重复地形表面坐标：图像照片Gl和图像照片Gl+1表示图像信息数据库I中任意相邻的两个图像照片，l＝1,2,...,n-1，(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)表示图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标，(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)表示图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标，若图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)和图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)为图像照片Gl和图像照片Gl+1的重复地形表面坐标，执行步骤602，否则，图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)和图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)为图像照片Gl和图像照片Gl+1的独立地形表面坐标，执行步骤603；步骤602、计算相邻的两个图像照片的加权坐标：计算机(2)根据公式计算图像照片Gl和图像照片Gl+1的加权坐标(x″ld-i,y″ld-i,z″ld-i)，wl表示图像照片Gl的坐标加权系数，wl+1表示图像照片Gl+1的坐标加权系数，wl+wl+1＝1；步骤603、计算机(2)将图像照片Gl的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′ld-i,y′ld-i,z′ld-i)和图像照片Gl+1的裁切后的DEM的地形表面坐标(x′(l+1)d-i,y′(l+1)d-i,z′(l+1)d-i)存储在图像照片Gl和图像照片Gl+1的独立地形表面坐标集中；步骤604、获取拼接后的DEM：计算机(2)将步骤602中计算得到的图像照片Gl和图像照片Gl+1的加权坐标(x″ld-i,y″ld-i,z″ld-i)加入步骤603中图像照片Gl和图像照片Gl+1的独立地形表面坐标集中，组成图像照片Gl和图像照片Gl+1的拼接地形表面坐标集拼接地形表面坐标集中的地形表面坐标构成图像照片Gl和图像照片Gl+1的拼接后的DEM；步骤605、重复步骤601至步骤604，完成对图像信息数据库I中任意相邻的两个图像照片的DEM的拼接，得到拼接后的测区的DEM；步骤七、显示拼接后的DEM：计算机(2)将步骤605中拼接后的测区DEM存储在数据存储器(4)中，并通过显示单元(5)显示拼接后的测区DEM。2.按照权利要求1所述的一种基于物方反算的DEM拼接方法，其特征在于：步骤602中，wl和wl+1经公式计算得到，其中，ll表示图像照片Gl的像点坐标(xlP-i,ylP-i)与图像照片Gl的相边界的距离，ll+1表示图像照片Gl+1的像点坐标(x(l+1)P-i,y(l+1)P-i)与图像照片Gl+1的相边界的距离，并且，ll和ll+1满足：或3.按照权利要求1所述的一种基于物方反算的DEM拼接方法，其特征在于：步骤一中相邻两个所述测区的图像照片具有20％～60％的重叠区域。4.一种基于物方反算的DSM拼接方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、获取图像照片：航摄相机(1)采集n个测区的图像照片，并将得到的图像照片传输给计算机(2)，n个所述测区中相邻两个所述测区...

【专利技术属性】
技术研发人员：左涛，高东生，胡炳辉，朱永福，
申请(专利权)人：中煤航测遥感集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61