推掃式數碼航空影像保密技術處理

2022-09-01 15:12:02王海濤史曉明肖青奕盧家治

地理空間信息 2022年8期

李磊，王海濤，史曉明，肖青奕，盧家治

（1. 湖北省航測遙感院，湖北武漢 430074；2. 湖北省北斗衛星導航應用技術研究院，湖北武漢 430074）

推掃式數碼航空攝影測量系統使用POS（GNSS/IMU）技術以CCD 線陣推掃方式獲取地面的數字影像[1-4]，由于其后期定向使用少量控制，特別適用大面積水域或地形復雜的高山區，獲取的影像投影差小，適合制作正射影像，被廣泛使用。我國主要使用的是徠卡公司的ADS系列數碼相機（早期使用的是ADS40，現在主要使用的是ADS80、ADS100 等）。ADS 系列數碼相機[5]對地觀測直接獲取的影像稱為0級影像，0級影像在視覺上存在變形[6]，不適合后期的立體觀測[11]，需對0級影像進行幾何預處理，生成的影像稱為1級影像（一般使用精確解算的空三結果生成，用于立體測量）。考慮到0 級影像和1 級影像的成像特點及存儲方式的不同，本文給出不同級別影像的保密技術處理方式。

1 成像方式及特點

1.1 成像方式

推掃式數碼航空攝影測量系統以線陣CCD推掃方式獲取地面的全色、彩色、紅外數字影像，每條航帶的影像按照波段的獨立存儲為不同文件[1,2,5]，每個文件按照分段的方式存儲。以徠卡的ADS80（如圖1）為例，一般采A 和B（用于制作高精度正射影像）兩個通道獲取地面影像，每條航帶共獲取12 條帶影像（如表1）。

表1 ADS80各條帶影像列表

圖1 徠卡ADS80獲取影像方式

1.2 成像特點

推掃式數碼相機拍攝的影像為多中心投影，每個投影中心獲取一條影像，飛行方向為平行投影，每條航帶獲取帶狀影像（如圖2），這樣的成像方式投影差小，適用于制作正射影像，每條航帶僅有一個立體像對，立體數據采集效率高。考慮到空三解算及后期制圖使用，推掃式數碼相機同時獲取前視、底視、后視不同視角影像（如圖1），獲取的全色影像用于空三計算及立體測量，獲取的彩色影像用于制作正射影像。

圖2 推掃條帶成像特點

1.3 影像級別

推掃式數碼相機獲取的影像在后期的處理過程中有不同表現形式和不同的用途[5,11]。推掃式數碼相機獲取的原始影像稱為0 級影像（推掃式成像系統獲取的原始數據），用于空三加密；使用平均高程處理后的影像稱為1 級影像（作用于面陣航空影像核線影像作用相同），用于立體觀測；使用DEM 糾正后的影像為2級影像，用于制作正射影像。

1.4 0級影像與1級影特點分析

0 級影像為系統直接獲取到原始數據，從視覺上存在變形（數據獲取時設備姿態變化引起，如圖3），在后期使用時（主要是立體觀測）需要進行預處理，處理數據成1級影像，1級影像是將0級影像使用影像的位置及姿態數據經過幾何糾正消除變形后影像[6,8]，1級影像多用于質量評定[7]、立體觀測等。

圖3 0級影像（左）與1級影像（右）

2 處理工作開展

2.1 航空影像保密處理

考慮安全的需要，獲取的航空影像需要進行保密技術處理后再提供使用，航空影像保密技術處理范圍一般使用矢量數據提供。如圖4 所示，為面陣航空影像與線陣航空影像保密技術處理范圍的示意圖。對于面陣航空影像的保密處理，僅需要將保密技術處理范圍內的像片提供給使用者即可以完成脫密處理。但是對于線陣航空影像以條帶方式提供，所以其保密技術處理需要對影像進行裁切處理（即需要將保密技術處理范圍的影像從0級與1級影像上裁切掉）。

圖4 航空影像保密技術處理范圍與影像關系的示意圖

2.2 線陣影像坐標系轉換

推掃式數碼影像攝影測量系統根據其成像特點，涉及多種坐標系統[5]（如圖5），1 級影像用于立體觀測，采用切面空間直角坐標，所以裁切數據需要由投影坐標變換到切面空間直角坐標后才能對1 級影像進行裁切處理。

圖5 推掃式數碼影像的坐標系統

2.3 0級影像與1級影處理

由0 級影像與1 級影像的特點可知，對不同影像的裁切處理方式不同。1 級影像不存在幾何視覺變形，對其采用多變形填充算法來完成。而0 級影像視覺上存在變形，所以將采用影像填充的多邊形逐像素投影的方法裁切處理[9]（如圖6），0級與1級影像裁切處理的流程見圖7，圖8 為0 級與1 級影像技術處理的效果示意圖。