2. Загальна технологія фотограметрчної обробки зображень отриманих з бпла
Технологія обробки даних БПЛА в системі
Обробка даних, отриманих з безпілотних літальних апаратів (БПЛА), складається наступних етапів:
1. Створення проекту БПЛА.
2. Формування блоку зображень.
3. Внутрішнє орієнтування.
4. Імпорт елементів зовнішнього орієнтування (за наявності).
5. Побудова мережі.
6. Зрівнювання блоку.
Обробка аерофотозйомки з БПЛА в цифрових фотограмметричних системах (ЦФС) вцілому аналогічна обробці аерофотозйомки з «великих літаків». Однак особливості даних з борту БПЛА часто не дозволяють використовувати автоматичні процедури стандартних пакетів - частина операцій (наприклад, розстановку сполучних точок) приходиться робити в ручному режимі. Нижче ми розглянемо особливості обробки аерозйомки з БПЛА в ЦФС PHOTOMOD 5.2. Саме в цій версії PHOTOMOD введені спеціальні функції для обробки таких даних, що істотно спрощують і автоматизують отримання кінцевої продукції. Як і при обробці інших даних, спочатку в ЦФС створюється проект, в нього вводяться знімки і телеметрична інформація. На підставі даних про центрах проекції і кутах проводиться створення накидного монтажу, розбивка по маршрутах. Знімки, що потрапили на розвороти БПЛА, віддаляються в ручному режимі. Неточні кутові елементи зовнішнього орієнтування призводять до досить грубому накидному монтажу (Мал. 1):
Рис. 1. Накидний монтаж по телеметричній інформації
Автоматичний пошук сполучних точок в таких випадках утруднений або вимагає значного часу роботи комп'ютера. Для уточнення накидного монтажу в таких випадках в ЦФС PHOTOMOD використовується т.зв. «Автоматичний накидний монтаж», який уточнює взаємне розташування знімків (Рис. 2).
Рис. 2. Накидний монтаж після автоматичного уточнення
Як ми раніше зазначали, зйомка з борту БПЛА проводиться зі збільшеним перекриттям. Нестабільність польоту літального апарату іноді може привести до дуже великих перекриттів між сусідніми знімками, що викликає складності в стандартних фотограмметричних пакетах.
Рис. 3. «Переплутування» знімків при маленькому базисі зйомки
Різні кути і висоти зйомки сусідніх кадрів призводять до збільшення області пошуку сполучних точок і збільшенню числа грубих помилок в порівнянні зі стандартними аерозалетамі. Після створення уточненого накидного монтажу виконується процедура автоматичного вимірювання сполучних точок. На перших проходах накидною монтаж знову уточнюється:
Рис. 4. Накидний монтаж після перших проходів автоматичного вимірювання сполучних точок
На наступних проходах проводиться доізмереніе сполучних точок. Кілька проходів необхідні у випадку, коли телеметрична інформація не містить усіх кутів орієнтування, або кути відомі з точністю 10-30 градусів. Якщо ж телеметрична інформація містить кутові елементи орієнтування з точністю в декілька одиниць градуси, то досить і одного проходу - надійність автоматичних вимірювань в цьому випадку підвищується. Для боротьби з можливими грубими помилками при автоматичних вимірах в PHOTOMOD 5.2 введено поняття т.зв. «Довірчої групи сполучних точок», коли програма шукає найбільше число сполучних точок для стереопар з найменшим поперечним параллаксом, решта сполучні точки, що не потрапили в групу, вважаються помилковими.
Після вимірювання сполучних і опорних точок проводиться процедура зрівнювання. У ЦФС PHOTOMOD можна використовувати початкове наближення для алгоритму зрівнювання як за уточненою схемою блоку, так і побудоване іншими методами. Починаючи з версії 5.2 для зрівнювання аерозйомки з БПЛА ми рекомендуємо використовувати новий режим - зрівняння 3D. При зрівняння в PHOTOMOD і достатньому числі опорних точок можна використовувати самокалібрування. Це дає можливість використання некаліброваних камер. Очікувана точність вихідних результатів при суворої фотограмметричної обробці становить приблизно 1-2 GSD в плані і 2-4 GSD по висоті. Після фотограмметричного зрівнювання, результати якого і визначають точність вихідних продуктів, проводиться побудова рельєфу (ЦМР) в автоматичному режимі. При необхідності, після зрівнювання може бути зроблена стереовекторизація - отрисовка в ручному режимі будівель, споруд, мостів, дамб та інших об'єктів. Побудований рельєф використовується для ортотрансформування знімків. На останньому етапі з ортотрансформованних знімків створюється безшовна мозаїка - проводиться розрахунок ліній порізів, вирівнювання яркостей, стиковка контурних об'єктів. Самокалібрування можна включати і за відсутності опорних точок, правда, в цьому випадку можна розрахувати тільки коефіцієнти k1, k2 радіальної дисторсії. При використанні камер з щілинним затвором можна додатково включити розрахунок афінних спотворень. У разі стабільності кутів орієнтування при зйомці така самокалібрування може підвищити точність зрівнювання.
Якщо використовується некалібрована камера і відсутні опорні точки, то можна говорити про точність в кілька десятків метрів, яка визначатиметься точністю GPS центрів проекцій і дісторсией об'єктива (до декількох десятків пікселів). У таких випадках можна застосовувати спрощену автоматизовану послідовність обробки. Безшовний накидною монтаж зазначеної точності при цьому виходить за рахунок трансформування вихідних знімків в модулі PHOTOMOD GeoMosaic. У цьому випадку використовуються найпростіші методи трансформування, що не враховують рельєф місцевості, а стиковка контурів здійснюється за рахунок автоматично розраховуються сполучних точок вздовж автоматично побудованих ліній порізів.