數值影像匹配步驟

附錄I 數值影像匹配步驟 附錄II 八掌溪大斷面套繪 附錄III 大安溪坡度分段分析

蔡建成(2009)

OrthoEngine 之數值影像匹配有六步驟：

一、建立工作專案

二、載入航空照片與框標設定

三、選取地面控制點與連接點

四、光束法平差

五、建立核影像

六、自動影像匹配DEM

一、 建立工作專案

(一) 開啟 OrthoEngine，建立新專案，File>New。

(二)於 Project Information 視窗：

Filename：決定專案檔路徑與專案檔名（.prj）。

Name：決定專案名稱。

Camera aerial：選擇 Standard aerial。

Exterior orientation：選擇 Compute from GCPs and tie points。

(三)於 Set Projection 視窗，建立投影系統與決定解析度。

Output projection：投影系統選擇 Transverse Mercator（Gauss-Krueqer）， 基準選擇 WGS 1984，中央子午線為 121 度 E，尺度 比為 0.9999，坐標西移量為 250000m。

Output pixel spacing：1m。

GCP Projection：與投影系統相同，點選”Set GCP Projection based on Output Projection”。

資訊由相機率定報告取得。(以下所述”可忽略”，為未輸入值也 可計算)

Focal length：率定焦距。

Principal point of symmetry：像主點偏移量，可忽略。

Radial Lens Distortion：鏡頭畸變差改正，可忽略。

Decentering Distortion：離心畸變差改正，可忽略。

Fiducial Marks：框標值，此案例為 Edge and corner。

Image scale：像比例尺，可忽略。

Earth radiuls：地球半徑，可忽略。

二、載入航空照片與框標設定

(二)點選工具例第一個方塊，開啟 Open Image 視窗，點選“New Image

“，將航照（.tif 檔）載入 OrthoEngine，並分別將載入後之航照以

“Quick Open“開啟。

(二) 航照開啟後，軟體會自動跳出 Fiducial Mark Collection for Photo 視窗與展示航照視窗，採集像片框標點。

(四)採集像片框標點。將滑鼠紅十字標置於像片框標正中央，慢 慢放大至 8 倍以上，確認紅十字標正確置於框標正中央，於 Fiducial Mark Collection for Photo 視窗中，點選相對應框標的

“Set“，視窗會自動顯示紅十字所在的像片坐標，若操作者不滿 意，可以點選相對應框標的“Clear“，重新設定。將所對應的照 片框標設定完成後，Fiducial Mark Collection for Photo 視窗下方將 會產生殘差值。

註：若使用半手動採集，完成第一張航照的框標採集後，先不要 點選OK

手動採集：必需兩張航照均依步驟(四)設定。

Collection“，會出現對話框「Do you want to overwrite images with fiducial marks」，點選“NO“，之後點選“OK“。使用者資料匝

（C:\Program Files\PCI Geomatics\Geomatica_V101\user）會自動產生 fiducial.rpt 檔，敘述第二張航照經自動採集後的殘差，若殘差為可接 受的範圍，點選Fiducial Mark Collection 視窗下方“OK“，完成設 定。

(一)Processing step 選擇 GCP/TP Collection，選取地面控制點與連接

點。

(二)點選右方工具例第二個方塊，開啟 GCP Collection 視窗，並打開

“Compute model“。

(三)選取控制點，最少需要六個地面控制點均勻分佈在像對重疊區。

在作業時，兩張航照其一為working image，另一張則為 reference image，

設定每個控制點時必需一致。

航照展示視窗。以94R070_134 及 94R070_135 為例，前者為 working image，後者為 reference image 作業。首先於 94R070_135 展示視窗，

找尋最佳控制點位置，點選視窗右上角“Use Point“，於影像上顯示 G0001。

(五)再於 94R070_134 展示視窗，找尋最佳控制點位置，點選視窗右 上角“Use Point “，於影像上顯示 G0001，及 GCP Collection 中顯 示Image pixel / line。

(六)於 GCP Collection 視窗，首先確認 Working Image 為 94R070_134，

(七)完成上步驟，G0001 則會顯示於 Accepted Point 欄位，並且會自 動新增G0002。重覆（四）（五）繼續完成其餘控制點。

(八)於 GCP/TP Collection，點選第四個工具，開啟 Tie Point Colletion 視窗。同選取控制點的作法，以94R070_134 為 working image 及 94R070_135 為 reference image 作業。首先於 94R070_135 展示視窗，

找尋像對覆蓋區共軛點位置，點選視窗右上角“Use Point “，於影 像上顯示T0001。

(九)再於 94R070_134 展示視窗，找尋共軛點位置，點選視窗右上角

“Use Point “，於影像上顯示 T0001，及 Tie Point Colletion 中顯示 Image pixel / line。

(十)完成上步驟，T0001 則會顯示於 Accepted Tie Point 欄位，並且會 自動新增T0002。重覆（七）繼續完成其餘連接點。

(十一)於 GCP/TP Collection，點選第六個工具，開啟 Image Layout 視 窗，檢視航照連接情形。

四、光束法平差

解算外方位參數，可使空中三角測量的誤差最小。Processing step 選擇Model Calculations，點選右方工具例的方塊，軟體計算完畢後，

按“OK“即可。

五、建立核影像

(一)Processing step 選擇 DEM From Stereo。

(二)點選右方工具例第一個方塊，開啟 Generate Epipolar Images 視窗。

於Left Image 欄位選擇左像 94R070_134，Right Image 欄位選擇右像

94R070_135。點選“Add Epipolar Pairs To Table“，將核像對加入，

於Epipolar pairs 欄位顯示。點選“Save Setup“，再點選“Generate Pairs“。

(三)核影像完成後，即可展示紅藍立體對。Processing step 選擇 3-D Operations，選擇右方工具例第四個方塊，開啟 3-D Stereo Pair

Selection 視窗。於 Project pair overview 欄位選擇 working image，Stereo pair detail 欄位選擇 reference image，點選 Epipolar image，再點選

“Load Pair“即可。

六、自動影像匹配DEM

(一)Processing step 選擇 DEM From Stereo。

(二)點選右方工具例第二個方塊，開啟 Automatic DEM Extraction 視 窗。於Stereo Pairs 勾選將匹配的立體對。其於功能如下介紹：

Minimum/Maximum elevation：用以相關分析估計搜尋範圍，較佳的 範圍可提高速率及正確率，通常軟體 會自動產生數值。

Failure value：指定匹配失敗的像素值，內定值為-100。

Background value：指定 DEM 內沒有像素值的網格，內定值為-150。

DEM detail：決定使用何種層級的精度來匹配，分為 High、Medium、

Low。選擇 Low 時，軟體匹配將會在低相關性時停止。

Output DEM channel type：“16 bit signed“只算到整數位，“32 bit real“可算至小數點。

愈大，則DEM 的網格就愈大，軟體的處理 的速度愈快。

Use clip region：匹配的範圍只限原始影像的指定區域，有定義剪裁區 域才使用。

Fill holes and filter：自動在失效區域添加數據並且基于鄰近像素對高 程值進行過濾，通常會使用此功能。

Create score channel：記錄每個像素的相關係數。

Delete Epipolar Pairs after use：完成匹配後，刪除核影像對。

註：完成此步驟後，軟體會自動產生dem.pix（無地理坐標資訊 的高程值）與dem.rpt（匹配報告）。

DEM 視窗。於 Input DEM 欄位，載入步驟（二）產生的 dem.pix。於 Output DEM 欄位，定義輸出 DEM 的路徑、網格大小、是否將匹配

失敗之高程值以內插值取代，點選“Geocode DEM“。

(四)匯出高程文件檔（.XYZ）。點選右方工具例第五個方塊，開 啟Export Extracted DEM 視窗。載入步驟（三）產生的.pix，定義取 樣間隔及輸出路徑，點選“Export DEM“。

A2- 1 100、99、98 歷年斷面測量資料

A2- 2 97、96、95 歷年斷面測量資料

A2- 3 101、102、103 歷年斷面測量資料

A2- 4 104、105、106 歷年斷面測量資料

A2- 5 107、108、109 歷年斷面測量資料

A2- 6 110、111、112 歷年斷面測量資料

A2- 7 113、114、115 歷年斷面測量資料

A3- 1 88 年坡度修正前與修正後

A3- 2 89 年坡度修正前與修正後

A3- 3 90 年坡度修正前與修正後

A3- 4 91 年坡度修正前與修正後

A3- 5 93 年坡度修正前與修正後

R² = 0.8153  y = 0.2062x + 279.82  R² = 0.9405 

A3- 6 94 年坡度修正前與修正後

A3- 7 95 年坡度修正前與修正後

R² = 0.2746  y = 1.3926x ‐ 373.8  R² = 0.8889 

A3- 8 96 年坡度修正前與修正後

A3- 9 97 年坡度修正前與修正後

A3- 10 98 年坡度修正前與修正後

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