东方泰坦无人机数据处理系统——航天航空图像处理工厂
一、系统介绍
* 东方泰坦公司自主研发的航空航天图像处理工厂,是拥有革命性数字处理作业链的工业化地理产品系统,是生产高级的、品质优越的制图产品平台
* 具有高超的处理能力和开放的架构,它可以自动处理大数据量、多种传感器的原始对地观测数据,生产各种制图终端(数字地表模型,真正射影像以及大范围正射镶嵌图像)
* 提供了独一无二符合中国国情的企业级解决方案,具有大数据量并行计算、高效快速生产制图数据,以及高度自动化生产等先进特性。代表了当前遥感影像数据处理技术的发展方向
* 它的终端产品可用于地面数据分析、地形图测绘、城市规划、城市环境变化监测等。
* 由于专门的硬件配置(优化的网络、计算机组、巨大的存量)和与该硬件结构对应的算法,进行并行计算,加速生产流程,必将能为各领域的测绘部门提供更好的服务。
二、航空航天图像处理工厂的概念
* 自主研制开发,是一套用于大型生产的对地观测数据处理系统,是一种能批量生产,且由一系列算法、工作流程和硬件设备组成的复合最优化系统
* 包含具有强大计算能力的若干个计算节点。输入航空数码影像、卫星影像、或者传统光学扫描影像,在少量人工干预的条件下,经过一系列自动化处理,输出包括数字表面模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、正射影像(DOM)以及真正射影像(TDOM)等产品,并能生成一系列其他中间产品。
1)数字表面模型DSM
* titanphoto与传统摄影测量系统相比,优势之一就在于数字表面模型(DSM) 的计算。传统的摄影测量系统计算DSM 需要人工估计高程信息,而“titanphoto”则可以在25cm 到1m 的地面采样距离(GSD) 之间自动进行DSM 计算, 无需人工干预。某些摄影测量系统虽具有计算数字表面模型的功能,但是这些系统在总体工作流程方面,并没有与能够大批量生产数字产品的硬件设备很好地结合在一起。
* 在加载了影像数据之后,titanphoto会利用专有的算法生成大量立体像对,并将这些立体像对分配到可用的计算结点上进行并行计算,这样可以减少立体像对匹配过程所花费的时间。根据对多视角数据的自动多重相关,可轻松提取DSM,航向和旁向的立体像对之间通过多相关方法进行匹配,这是一个逐点进行计算的过程。自动化算法可从原始影像每两像素提取高程信息,最后通过融合得到数字表面模型。此外,titanphoto系统可以导入导出LAS(LIDAR)格式数据,因此可对LIDAR DSM和多重相关生成的DSM进行混合。
* DSM 的计算是进行真正射计算过程中的最重要一步,只有利用数字表面模型才可以进行对正射影像的真正射校正,以确保影像上任意点的几何精度。
titanphoto与传统摄影测量系统相比,优势之一就在于数字表面模型(DSM) 的计算。传统的摄影测量系统计算DSM 需要人工估计高程信息,而“titanphoto”则可以在25cm 到1m 的地面采样距离(GSD) 之间自动进行DSM 计算, 无需人工干预。某些摄影测量系统虽具有计算数字表面模型的功能,但是这些系统在总体工作流程方面,并没有与能够大批量生产数字产品的硬件设备很好地结合在一起。* 在加载了影像数据之后,titanphoto会利用专有的算法生成大量立体像对,并将这些立体像对分配到可用的计算结点上进行并行计算,这样可以减少立体像对匹配过程所花费的时间。根据对多视角数据的自动多重相关,可轻松提取DSM,航向和旁向的立体像对之间通过多相关方法进行匹配,这是一个逐点进行计算的过程。自动化算法可从原始影像每两像素提取高程信息,最后通过融合得到数字表面模型。此外,titanphoto系统可以导入导出LAS(LIDAR)格式数据,因此可对LIDAR DSM和多重相关生成的DSM进行混合。
* DSM 的计算是进行真正射计算过程中的最重要一步,只有利用数字表面模型才可以进行对正射影像的真正射校正,以确保影像上任意点的几何精度。
2)半自动提取数字地形模型DTM
3)提取数字地形模型DTM
4)大规模生产真正射影像和传统正射影像
5)影像无缝自动镶嵌及匀色(一)
* titanphoto实现了对正射影像的自动拼接,并具有强大的匀色功能。对于大面积区域的处理更能体现该套系统的高效率和高质量。
* 对于传统正射影像,系统可以对任何光谱波段结合高分辨率全色波段生成融合影像。
* 自动生成算法可以提高多光谱影像的分辨率且保留其光谱信息。并且titanphoto可以根据影像光谱特征,自动生成最优的图像组合方式。这表示该融合算法,在融合后的图像上进行分类不会产生伪影。
影像无缝自动镶嵌及匀色(二)
影像无缝自动镶嵌及匀色(三)
三、titanphoto的特点
titanphoto是当今世界一流的对地观测数据自动化处理系统,集自动化、并行处理、多种影像兼容性、远程管理等特点于一身,代表了当前遥感影像数据处理技术的发展方向。
中心服务器处理平台
§应对海量图像处理
§多元数据一一对应
§数据统一管理与分发
§精准数据拼接
§“智慧”模型
软硬件完美结合的系统架构
vtitanphoto是一套集软硬件完美结合,快速生产的解决方案。采用高性能计算(High Perfermance Computing)集群和SAN(Storage Area Network-存储区域网络)架构。
v高性能计算集群致力于提供单个计算机所不能提供的强大的计算能力,并担保负载均衡技术,保证服务器稳定运转。
v集群架构的主要优点:
§高可扩展性:计算机节点以及整套机群系统有高度可扩展性能。
§高可用性:集群中的一个节点失效,它的任务可以传递给其他节点。防止单点失效。
§高性能:负载平衡集群允许系统同时接入更多的用户。
§高性价比:可以采用廉价的符合工业标准的硬件构造高性能的系统。
全面支持当前主流的各种航空航天传感器
vtitanphoto能够兼容当前市场上的主流航空航天传感器,既可以处理航空数码影像(如ADS40 、UCD、DMC 等) , 光学或雷达卫星影像( 如SPORT5 、IKONOS、LANDSAT等) ,和各种大飞机和无人机数据的自动成像功能。
vtitanphoto提供了建立精密传感器模型的SDK软件包,能够通过参数的调整来适应不同的传感器类型,只要获取相机参数并将之输入系统, titanphoto系统就能够识别并处理该传感器的图像。也就是说,titanphoto系统是与传感器类型无关的遥感影像处理系统。
强大的并行计算能力、自动化处理能力和存储能力
vtitanphoto采用并行计算技术,大大提高了系统的处理能力,不仅提供多任务功能,管理并行的工作流,而且对处理数据量无限制。
vtitanphoto允许多个不同类型的项目同时运行,并能根据计划自动安排生产进度,充分利用各项资源,最大限度地提高生产效率,缩短了项目周期;
vtitanphoto具有强大的自动化处理技术,比市场上现有的遥感影像处理软件具有更多的自动化能力,在少量人工干预的情况下,能迅速生成正射影像等产品。在整个生产流程中,系统完全能够且尽可能多的实现自动处理。从空三解算到最终产品如DSM、DEM、系统根据计划自动分派、处理各项任务,自动将大型任务划分为若干子任务。通过自动化处理,大大减少人工劳动,提高了工作效率。
vtitanphoto在数字产品生产过程中会产生比初始数据更加大量的中间数据及结果数据,只有拥有海量的在线存储能力,才能保证工程连续的自动的运行。titanphoto使用磁盘阵列实现海量的在线存储技术,并周期性的对数据进行备份,最大可能的避免意外情况造成的数据丢失,确保了数据的安全。
对传统算法的改进和200多种先进的算法
* 传统摄影测量是通过对每张影像单独进行纠正来获取正射影像的,然后通过镶嵌,使每张影像的视差达到最小。但是对于titanphoto来说,正射纠正的方式正好相反:正射影像上面的每一个像素都是单独考虑的,每个点都是通过它在原始影像上的像点结合它在DSM中的高程信息来确定的。这一步骤是全自动化的,也是分布式的。它可以保证地面上的每一个点都是从垂直角度看去的(高层建筑的倾斜可以消除)。
* titanphoto具有先进成熟的影像处理算法和多年的技术积累,代表了当前遥感影像处理技术的最新发展方向。200多种先进的算法:传感器校正、原始图像增强(大气校正、电离校正)、快速多传感器空中三角测量、快速自动生成和滤除连接点、自动提取密集DSM、真正射校正和传统几何校正、由DTM自动生成等高线、自动生成镶嵌影像(正射影像、高程影像和第二代镶嵌)、图像增强(局部匀光,对比度,平衡补偿等)、。。。
* Titanphoto通过建立影像镶嵌插件(SGM) 对已有的数字正射、镶嵌影像进行迅速更新。该处理通过从参考数据库提取所有需要的参数,自动完成光束法平差和辐射校正。该功能极大缩短了镶嵌影像的制作时间,且与原有数据完美契合。此插件对卫片和航片均适用,且无生产环境限制(包括地面接收站)。
四、titanphoto应用案例简介
* 空三中同名点获取及优化
§同名点的获取分步进行,误差控制在0.5个像素内。首先将导入的传感器的参数修改作参考基准值;接着为各景传感器数据获取重叠区同名点;再为多幅影像数据获取相对配准同名点;最后获取相对配准同名点(相当于控制点)。所有同名点都赋以高程值再优化,并目视检查是否有同名点位于云、水、阴影等匹配困难的地区,如有,将其删除。最后剩余794个同名点。
* 正射纠正
§依据上一步空三结果及DSM对传感器影像及快视图分别做正射纠正,纠正后的影像如图所示:
项目展示一
项目展示二