7 第七章 航拍影像處理
7.1 一般航拍任務之影像幾何糾正鑲嵌程序評估與實驗結果 .1 一般航拍任務之影像幾何糾正鑲嵌程序評估 .1 一般航拍任務之影像幾何糾正鑲嵌程序評估
7.1.2 一般航拍任務之影像幾何糾正鑲嵌實驗結果
7.1.2.1 鹿港試驗區
鹿港試驗區位置分布如圖 7-25 所示,範圍約範圍約 8.4 公里 x4 公里,地表平均高程約 5 公尺,航拍日期為 100 年 9 月 26 日。測試 資料共 8 條航帶,像片 124 張(分布狀況如圖 7-26),地面解析力 GSD 約 26 公分。試驗過程中使用農航所提供之佈標點以及以 VRS GPS 實 測之自然點,其高程均修正為正高系統,選取其中 4 個作為地面控制 點,16 個作為地面檢核點。
圖 7-25 UAV 一般航拍任務鹿港測試區域示意圖
圖 7-26 測試用 UAV 航拍影像分布狀況
以 LPS 模組輸入所記錄之外方位參數近似值資料進入 ORIMA 進 行空三(詳見 7.2.2 節),過程中採每張影像 9*9 位置至少一點連結點
的分布形式自動匹配連結點,之後以自由網光束法空三平差除錯,最 後再點選四個控制點進行最小二乘空三平差計算。
圖 7-27 和圖 7-28 顯示整個試驗過程試驗區資料以 ORIMA 執行 空三平差計算時連結點、控制點分布情形以及網形狀況。圖 7-29 則 顯示空三平差結果。
圖 7-27 快速空三平差連結點與控制點分布情形
圖 7-28 快速空三平差網形
圖 7-29 快速空三平差結果
以 ORIMA 執行完快速空三平差後,開啟 Applications Master,
建立一個 Project,設定相機參數,再將影像及外方位參數匯入。隨後,
以 Applications Master 的 MATCH-T DTM,設定 Region Type 及 Grid Size 後,自動匹配產生 25 公尺*25 公尺 DTM(見圖 7-30)。
圖 7-30 自動匹配 25 公尺*25 公尺的 DTM
將 Match-T 匹配之 DTM(*.las)以 ERDAS 的 Terrain Prep Tool 轉 成 img 檔,再匯入 LPS 模組,開啟 Ortho Resampling 功能並設定 Output Cell Sizes 25 公分*25 公分產生正射影像,並以 Mosaic Tool 進行鑲 嵌。圖 7-31 是 Grid Size 25 公尺、Cell Size 為 15 公分的幾何正射糾 正鑲嵌圖。
圖 7-31 Grid Size 25m、Cell Size 15 公分的幾何正射糾正鑲嵌圖
利用 ERDAS IMAGINE LPS 和 ORIMA,輔以 Match-T 進行幾何 正射糾正鑲嵌的作業時間,如表 7-6 表中統計結果顯示 8.4 公里 x4 公里範圍(約 4 張 1/5000 基本地形圖圖幅範圍)的幾何糾正鑲嵌作業時 間可在 2.5 個小時內完成。
表 7-6 以 LPS 模組或搭配 Match-T 幾何糾正鑲嵌作業耗時統計(單位:分) DTM
網格大小
前置
作業 空三 自動匹配 DTM 製作正射影像 鑲嵌 總計
25 公尺 10 50 30 35 25 150
x25 公尺
為檢核精度,由實測自然點坐標中選取 16 點作為檢核點,點位 分布如圖 7-32,檢核點之 X、Y 方向之 RMSE 分別為 11.02 公尺、
13.33 公尺。比 97 年度「探測感應器測繪平台架構規劃暨應用作業 案」成果(見表 7.5),1200 公尺航高製作之幾何糾正影像 X 方向 5.67 公尺、Y 方向 5.89 公尺 RMSE 以及 900 公尺航高製作之幾何糾正影 像 X 方向 5.13 公尺、Y 方向 4.14 公尺 RMSE 成果雖較差,但對於 一般航拍任務而言,精度應已足夠。
圖 7-32 檢核點分布圖
7.1.2.2 屏東來義航拍區
屏東來義航拍區位置分布如圖 7-33 所示,範圍約 2 公里 x 5 公 里範圍,地表平均高程約 150 公尺,航拍高度約 1000 公尺,航拍日 期為 100 年 11 月 22 日。測試資料共 4 條航帶,像片 68 張(分布狀況 如圖 7-34),地面解析力 GSD 約 26 公分。試驗過程為求快速僅取航 帶前後重疊 60%之資料測試,地面控制點及檢核點則使用製作 1/5000 地形圖時完成空三平差的航拍影像資料立體觀測取得 9 個地面點,其 中 4 個為地面控制點,5 個為地面檢核點。
圖 7-33 UAV 一般航拍任務屏東來義測試區域示意圖
圖 7-34 測試用 UAV 航拍影像分布狀況
本試驗區位於山區,因此於粗差偵錯過程中很容易將連結點刪到 無法進行空三平差,因此嘗試將 UAV 上所記錄之曝光時刻 GPS 資料 作為輔助空三求解之觀測資料,並將其中誤差設為 20 公尺、20 公尺、
30 公尺。加量四點控制點後,則將 GPS 觀測量高程中誤差改設為 50 公尺,以解決高程系統不一致之情形。圖 7-35 和圖 7-36 顯示以 ORIMA 執行空三平差計算時連結點、控制點分布情形以及網形狀況。圖 7-37 則顯示空三平差結果。
圖 7-35 快速空三平差連結點與控制點分布情形
圖 7-36 快速空三平差網形
圖 7-37 快速空三平差結果
以 ORIMA 執行完快速空三平差後,隨後,以 Applications Master 的 MATCH-T DTM,自動匹配產生 25 公尺*25 公尺 DTM(見圖 7-38)。
圖 7-38 自動匹配 25 公尺*25 公尺的 DTM
將 Match-T 匹配之 DTM 轉成 img 檔,再匯入 LPS 模組,產生正 射影像並鑲嵌。圖 7-39 是 Grid Size 25 公尺、Cell Size 為 15 公分的 幾何正射糾正鑲嵌圖。
圖 7-39 Grid Size 25 公尺、Cell Size 15 公分的幾何正射糾正鑲嵌圖
表 7-7 表中統計結果顯示 2 公里 x5 公里範圍(約 2 張 1/5000 基本 地形圖圖幅範圍)的幾何糾正鑲嵌作業時間可在 2.5 個小時內完成。
表 7-7 以 LPS 模組或搭配 Match-T 幾何糾正鑲嵌作業耗時統計(單位:分) DTM
網格大小
前置
作業 空三 自動匹配 DTM 製作正射影像 鑲嵌 總計
25 公尺
x25 公尺 20 50 20
25 25 140
為檢核精度,選擇影像控制實體選取 5 點作為檢核點,點位分 布如圖 7-40,檢核點之 X、Y 方向之 RMSE 分別為 27.64 公尺、18.51 公尺。比 97 年度「探測感應器測繪平台架構規劃暨應用作業案」成 果(見表 7.5),1200 公尺航高製作之幾何糾正影像 X 方向 5.67 公尺、
Y 方向 5.89 公尺 RMSE 以及 900 公尺航高製作之幾何糾正影像 X 方向 5.13 公尺、Y 方向 4.14 公尺 RMSE 成果雖較差,但對於一般 航拍任務而言,精度應已足夠。
圖 7-40 檢核點分布圖
7.1.2.3 台中南屯特三號道路航拍區
台中南屯特 3 號道路航拍區位置分布如圖 7-41 所示,範圍約 2.5 公里 x 5.5 公里範圍,地表平均高程約 150 公尺,航拍高度約 500 公 尺,航拍日期為 100 年 11 月 21 日。測試資料共 6 條航帶,像片 236 張(分布狀況如圖 7-42),地面解析力 GSD 約 13 公分。試驗過程為求 快速僅取航帶前後重疊 60%之資料測試,地面控制點及檢核點則使用 製作 1/5000 地形圖時完成空三平差的航拍影像資料立體觀測取得 36 個地面點,其中 28 個為地面控制點,8 個為地面檢核點。
圖 7-41 UAV 一般航拍任務台中南屯特 3 號道路測試區域示意圖
圖 7-42 測試用 UAV 航拍影像分布狀況
圖 7-43 和圖 7-44 顯示以 ORIMA 執行空三平差計算時連結點、
控制點分布情形以及網形狀況。圖 7-45 則顯示空三平差結果。
圖 7-43 快速空三平差連結點與控制點分布情形
圖 7-44 快速空三平差網形
圖 7-45 快速空三平差結果
以 ORIMA 執行完快速空三平差後,隨後,以 Applications Master 的 MATCH-T DTM,自動匹配產生 25 公尺*25 公尺 DTM(見圖 7-46)。
圖 7-46 自動匹配 25 公尺*25 公尺的 DTM
將 Match-T 匹配之 DTM 轉成 img 檔,再匯入 LPS 模組,產生正 射影像並鑲嵌。圖 7-47 是 Grid Size 25 公尺、Cell Size 為 25 公分的
幾何正射糾正鑲嵌圖。
圖 7-47 Grid Size 25 公尺、Cell Size 25 公分的幾何正射糾正鑲嵌圖
由於本區採航高 500 公尺進行航拍,已經不在原先規劃快速幾何 糾正的採航高 1000 公尺航拍的原則之下,且航拍影像數量相當多,
需耗費大量人工進行粗差偵錯與人工量測連結點,因此本區約 2 公里 x5 公里範圍(約 2 張 1/5000 基本地形圖圖幅範圍)的幾何糾正鑲嵌作 業時間較難於預期時間內完成,不再詳細估算其作業時間。
為檢核精度,選擇影像控制實體選取 8 點作為檢核點,點位分 布如圖 7-48,檢核點之 X、Y 方向之 RMSE 分別為 0.68 公尺、1.73 公尺。雖比 97 年度「探測感應器測繪平台架構規劃暨應用作業案」
成果(見表 7.5),1200 公尺航高製作之幾何糾正影像 X 方向 5.67 公 尺、Y 方向 5.89 公尺 RMSE 以及 900 公尺航高製作之幾何糾正影像 X 方向 5.13 公尺、Y 方向 4.14 公尺 RMSE 成果佳,但其作法已不 屬於原先規畫之幾何糾正鑲嵌作業。
圖 7-48 檢核點分布圖