成果分析與討論

本研究所選擇的實驗區域位在台北市信義區，

面積約108 公頃，該區域內擁有超過 2,900 棟三維 多面體房屋模型，共 13,206 面牆。影像資料是透 過雙鏡頭傾斜攝影系統所獲取，可分成南北向與東 西向的傾斜航拍影像，共有176 張影像。以下以台 北市政府為案例，探討本研究提出的演算法各個步 驟之處理成效，最後針對整個測試區進行全自動牆 面紋理貼圖，以分析及探討整體測試成果。

3.1 案例測試

由於台北市政府建物外觀呈現雙十型狀，且影 像資料的獲取方式為空載傾斜攝影，因此影像中不 難發現牆面受到建物遮蔽的情形。因此，透過這個 案例可檢視本研究所提出之流程是否能解決牆面 受到遮蔽的情形。

3.1.1 直接產生貼圖

圖10 為在遮蔽偵測後直接將補償用影像直接 填補到主紋理貼圖中遮蔽區的成果，圖 10(a)~(b) 分別為在三維動態瀏覽中以不同角度所呈現之畫 面，其中紅色圓圈範圍為目標牆面受到遮蔽之區域，

由此圖可明顯看出遮蔽的情況，且陰影效應讓牆面 之色調差異相當大。

3.1.2 向量式遮蔽偵測與遮蔽區標記

圖11 為相量式遮蔽偵測之成果，圖 11 (a)~(b) 分別為在三維動態瀏覽中以不同角度所呈現之畫 面，其中紅色圓圈所圍之範圍為目標牆面受到遮蔽 之區域，經過遮蔽偵測與遮蔽區標記後，可正確且 有效地將貼圖上大部份不屬於目標牆面之紋理資 訊移除。然而，由本案例的成果不難發現，移除遮 蔽區之紋理後，其在遮蔽區與非遮蔽區的交界處仍 有明顯之錯誤紋理，應予以移除。

3.1.3 錯誤紋理移除

圖 12 為經過錯誤紋理移除後之成果，圖 12

朱展毅、饒見有：以向量式遮蔽偵測為基礎利用空載傾斜攝影進行自動化牆面紋理貼圖 335 (a)~(b)分別為在三維動態瀏覽中以不同角度所呈

現之畫面，其中紅色圓圈所圈選的範圍是經過錯誤 紋理移除後之區域。可看到大部份的錯誤紋理皆已 正確移除，但仍有部分區域無法移除，例如藍色圓 圈所圈選之範圍。圖13 為錯誤紋理無法移除區域

之相鄰邊界的相關係數變化趨勢，可看到相關係數 最小值落在邊界2~3，但其值為 0.92 大於程式預設 的門檻值 0.9，故未能正確移除。但此類問題在後 續的無縫鑲嵌處理時仍可減少填補後紋理色調不 連續的問題。

(a) (b) 圖10 直接產生紋理貼圖之成果

(a) (b) 圖11 遮蔽偵測與遮蔽區標記之成果

(a) (b) 圖12 錯誤紋理移除之成果

336 航測及遙測學刊 第十五卷 第四期 民國 99 年 12 月

圖13 相鄰邊界之相關係數

3.1.4 影像增揚

為了重現過曝或過暗區域的紋理資訊，本研究 採用線性伸張的方式對主紋理貼圖進行影像增揚 的動作，再利用直方圖匹配法對填補區域之紋理影 像進行色調調整，使填補區域與非填補區域的色彩 資訊能較一致。

3.1.4.1 線性伸張

針對所有紋理貼圖，本研究利用線性伸張法進 行影像增揚，其成果如圖14 所示，其中圖 14 (a)~(b) 為原始紋理貼圖敷貼至模型上的成果，圖14 (c)~(d) 則為經過線性伸張後之成果，可看出經過線性伸張 後能有效增顯過暗或過曝區域的紋理資訊，使紋理 資訊能更清楚的呈現。然而，陰影區的部分雖可利 用線性伸張增顯其過暗的紋理資訊，但陰影區灰階 分佈範圍較小的問題，也容易因為影像增揚而造成 雜訊現象。

3.1.4.2 直方圖匹配

圖15 為使用直方圖匹配法調整主紋理貼圖與 補償用紋理貼圖間色調之成果，其中紅色圓圈所圈 選之範圍為經過直方圖匹配後有明顯差異的區域，

圖15 (a)~(b)為直接擷取其他影像來填補遮蔽區的 成果，很明顯的在填補區與非填補區之間有色調不

連續的問題，圖15 (c)~(d)為經過直方圖匹配後才 填補遮蔽區的成果，可看到色調不連續的情形已明 顯改善。

3.1.5 無縫鑲嵌

經由上述各步驟之處理後可發現，在遮蔽區邊 界仍然會因為錯誤紋理未移除 (如圖 16 (a)藍色圓 圈處)或影像增揚及色調調整後在遮蔽區銜接處仍 存在色調不連續的情形(如圖 16 (b)紅色圓圈範圍)。

因此，本研究接著利用無縫鑲嵌技術來改善此問題，

圖16 為無縫鑲嵌處理前、後之比較，圖 16 (a)~(b) 為未經過無縫鑲嵌處理的成果，圖16 (c)~(d)為經 過無縫鑲嵌處理後的成果，由此圖可看出接縫線的 問題已明顯改善，而藍色圓圈處錯誤紋理未移除的 效應也已明顯降低。

但嚴格來說，此接縫線仍可明顯辨識出來，主 要原因包括主紋理貼圖及輔助補償用貼圖的原始 影像觀看方向不同、原始影像空三平差成果之誤差、

房屋幾何模型不夠細緻等，因此容易造成幾何變形 及高差移位方向不一致的問題。另外，還有主輔影 像中具有比較大的色調差異，使用直方圖匹配法仍 無法完全消除，也會殘留接縫線，未來研究將有必 要進一步改善。

朱展毅、饒見有：以向量式遮蔽偵測為基礎利用空載傾斜攝影進行自動化牆面紋理貼圖 337

(a) (c)

(b) (d) 圖14 有(c & d)與無(a & b)使用線性伸張進行影像增揚後之成果

(a) (c)

(b) (d) 圖15 有(c & d)與無(a & b)使用直方圖匹配之成果比較

338 航測及遙測學刊 第十五卷 第四期 民國 99 年 12 月

(a) (c)

(b) (d) 圖16 有(c & d)與無(a & b)「無縫鑲嵌」之成果

圖17 全區成果示意圖

朱展毅、饒見有：以向量式遮蔽偵測為基礎利用空載傾斜攝影進行自動化牆面紋理貼圖 339 (計畫編號：NSC 98-2622-E-006 -033 -CC1)，以及 國立中央大學太空及遙測研究中心陳良健教授提