基于南方CASS航测影像矢量化立体采编软件开发

时间:2022-08-14 03:24:56

基于南方CASS航测影像矢量化立体采编软件开发

摘 要:随着航空测图的迅猛发展,其已经成为一种趋势化的测图手段,但是后期的数据处理问题一直存在影像处理和矢量化处理不同步的问题,处理效率偏低,且容易遗漏部分要素。文章从实际工作出发,详细介绍了基于南方CASS航测影像矢量化立体采编软件的设计和工作原理,以期提供一种新的解决思路和方法。

关键词:航测影像;南方CASS;立体采编

1 概述

随着科技的进步,特别是计算机技术和影像技术的发展,航空测图已经成为地理信息系统数据获取的一种重要手段。然而,测图工作结束之后,使用现有的航空摄影测量软件,大部分都需要经过复杂的转换,才能获得目的地图。而且在数据转换的过程中会出现相当的问题,例如线型不全面、坡度的线状地物不贴合立体、无法匹配等。

文章在已有理论和平台基础上,介绍了一种新的、一体化的航测矢量化立体采编软件的设计和研发思路,旨在解决目前航测采编过程中出现的环节不连贯、效率低下、数据损失率高的问题。

2 基于南方CASS软件的二次开发介绍

CASS软件是广东南方数码科技有限公司基于CAD平台开发的一套集地形、地籍、空间数据建库、工程应用、土石方量算等功能为一体的制图软件系统。基于南方CASS软件开发航测采编一体化软件的好处在于采用成熟的成图编辑环境,既不改变影像处理的基本方法,也不改变CAD平台的操作习惯。解决了航测数据采集编辑的多个环节不连贯的难题,能较大提高作业人员效率,大大降低数据采编过程中遗漏要素的几率。

3 系统设计与工作流程

航测模块基本功能应包括:使用空中三角测量成果生成核线影像;在立体窗口上观测核线影像生成的立体;在立体上进行地物采集;在立体窗口能进行CASS中的一系列地物编辑操作;用户的采编结果能在CASS以及相关平台中正常读取、显示和入库。

CASS主窗口和航测模块窗口之间的互操作如图1所示。

航测模块使用的CASS接口:

获取CASS中某个坐标范围内的实体(包括坐标和属性)功能接口、实体符号化功能接口、调整CASS窗口显示范围接口,高程调整接口、鼠标移动信号接口。

航测模块从CASS中接收的信号:

实体增删改完成的信号、选中实体的信号、橡皮筋信号。利用这些接口和信号,集合Qt信号插槽的机制,既可以做到立体窗口与CASS窗口同步且相同表现方式的渲染。

立体采集相当于传统调绘方法中立体判绘及清绘的部分工作。在采集过程中不仅要很好地掌握立体采编系统中采集板块的工具应用,还应保证地物要素代码属性的正确性,更要结合外业调绘经验充分利用立体影像进行分析和判断。

4 关键技术

4.1 核线影像处理

核线影像处理是进行航测采编之前的一个步骤。由于使用空中三角测量加密后的数据进行生成,所以基础数据应包括原始影像数据、经过空中三角测量加密后比较精确的外方位元素以及摄影时的飞行数据。用户得到这些航测数据后,必须生成核线影像,才能对拍摄的像对进行立体观测,并在观测的基础上对地理信息进行采集和修改。这个功能模块应该实现以下几点:

4.1.1 读取多源的空中三角测量数据,可以读取用户在用其它软件进行空中三角测量后的测区和立体数据,不需要进行转换;

4.1.2 根据空中三角测量所得参数和原始影像生成可用于观测立体的核线影像;

4.1.3 生成核线影像时支持批处理方式,用户可设置需要处理的立体列表或者测区列表。

航测模块与CASS平台进行联动采编,这样可以依托CASS平台所提供的强大的图形编辑功能,在航测窗口上进行绘制,以达到最佳的采编效果。

在与CASS的交互方面,通过使用CASS提供的二次开发接口,航测模块可以得到CASS数据库中的坐标、实体、属性等各种信息,也可以对CASS本身发送鼠标、缩放等信号,这样就可以实现在立体中漫游与在CASS移动的同步,在CASS中的编辑与在立体中编辑同步。在此基础上,CASS主程序与航测模块只需要交换实体、坐标、比例信息,就可以实现在两个窗口中的同步编辑,航测窗口就可以共享CASS强大的编辑功能。

4.3 立体观测

一般而言,用户使用两张影像进行立体观测,可以使用红绿立体、偏振立体、交错立体等方式,这些方式实际上都是使用了双目立体技术。目前双目立体重现有很多成熟的技术支持,DirectX、OpenGL都提供了利用显卡进行时分或者色分的立体显示接口。考虑到航测采编生产中所使用的显卡到多数为专业显卡,有较强的渲染能力以及支持多缓冲区的功能,所以CASS应选择OpenGL技术进行立体的生成,在此基础上,也用OpenGL在立体的基础上进行三维矢量实体的渲染。

依据当前用户的观测需求和用户的硬件配置不同,航测立体观测应提供多种显示方式:

红绿立体,使用红绿滤光眼镜进行立体观测;

偏振立体,使用偏正滤光眼镜进行观测;

交错立体,使用液晶闪闭式眼镜进行观测。

用户在编辑时可以在这几种观测方式中进行切换。每种观测方式所观测到的图像立体和编辑的地物效果一致且易于进行量测和修改。

根据立体显示的方式,渲染采用分次渲染:第一次只渲染影像和实体,第二次渲染临时实体等。第一次渲染采用离屏渲染。

OpenGL离屏渲染技术是将渲染目标设置为图像,纹理,或者自定义的渲染缓冲区中,主要用于分次渲染,分屏渲染等。

图2 渲染流程

5 开发实例

在CASS文件菜单中导入对应的相对,在影像空间和矢量空间可以分屏显示,如图3。

图3中左图为CASS软件主窗口,打开的是格式为.dwg文件,右窗口为影像窗口,打开的是对应的影像数据。

利用CASS的屏幕菜单在立体影像上进行数据采集。将CASS所能绘制的地物在立体图上进行绘制测试,包括控制点、水系设施、居民地、独立地物、交通设施、管线设施、境界线、地貌土质、植被土质、市政部件等。

图4为对某个立体相对采集完成的矢量图。

6 结束语

经过实际生产证明,该航测立体采编系统已经能顺利完成航空测图工作,使用CASS带属性绘制的办法,矢量数据完成后无需再进行其他转换编辑的工作,大大降低了工作的繁复度同时提高了数据的质量,经过初步测算可提高航测矢量化立体采编40%以上的工作效率。需要指出的是,由于CAD平台的限制,CASS航测模块需要跟其他影像处理软件做同步接口,下一步如能实现直接读取其它航测影像处理软件的空三成果并自动生成核线影像,进行立体测图,则能进一步提高使用的效率和便利性。

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