傾斜攝影技術(shù)是國(guó)際測(cè)繪領(lǐng)域近些年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它顛覆了以往正射影像只能從垂直角度拍攝的局限，通過(guò)在同一飛行平臺(tái)上搭載多臺(tái)傳感器，同時(shí)從一個(gè)垂直、四個(gè)傾斜等五個(gè)不同的角度采集影像，將用戶引入了符合人眼視覺(jué)的真實(shí)直觀世界。

由于傾斜攝影采用的是航空攝影方式，因此會(huì)產(chǎn)生許多影響質(zhì)量成果的因素。下面，我們一起來(lái)看下這些影響因素有哪些。



一、傳感器   
  
影像數(shù)據(jù)的質(zhì)量主要為影像色彩的質(zhì)量。在沒(méi)有云、雪、霧和天氣等自然因素的干擾下，評(píng)價(jià)一幅影像數(shù)據(jù)質(zhì)量的好壞主要看其光譜信息是否獲取完整，分解率是否滿足要求。這些因素主要依賴于攝影傳感器的質(zhì)量。評(píng)價(jià)一臺(tái)傳感器質(zhì)量主要看其設(shè)備參數(shù)，傳感器中CCD或CMOS尺寸越大，像元越大，其感光能力越強(qiáng)，成像效果好，獲取的光譜信息越豐富，拍攝的影像數(shù)據(jù)的色彩也就越自然，分解率也高，但CCD或CMOS尺寸越大，制造工藝也越難，造價(jià)也越高。

目前，用于傾斜攝影的設(shè)備主要有：載人飛機(jī)搭載的專(zhuān)業(yè)航攝儀，都基于中畫(huà)幅相機(jī)制造；無(wú)人機(jī)搭載的傾斜相機(jī)，均基于小畫(huà)幅相機(jī)制造。所以，在選擇傾斜相機(jī)時(shí)，不能只關(guān)注相機(jī)像素，需要從傳感器的各方面入手，依據(jù)項(xiàng)目的需求選擇合適的傾斜相機(jī)進(jìn)行作業(yè)，使精度和效率均有兼顧。

對(duì)于各類(lèi)傾斜相機(jī)，在獲取目標(biāo)物影像時(shí)，還需要按照要求依據(jù)成圖比例尺，設(shè)計(jì)合理的地面分辨率。因后期空三加密中的像點(diǎn)量測(cè)、相對(duì)定向的精度都直接和地面分辨率有關(guān)。

二、分辨率  
   
垂直和傾斜影像的地面分辨率是傾斜航攝儀最為直觀與重要的參數(shù)之一，也是直接決定后續(xù)三維建模質(zhì)量的關(guān)鍵因素。傾斜影像自動(dòng)空三時(shí)，為了保證量測(cè)點(diǎn)的精度，應(yīng)盡量保證不同影像的分辨率一致，從而側(cè)視影像需要裁掉遠(yuǎn)端和近端分辨率差異過(guò)大的部分，但同時(shí)為了保證影像的重疊度，航線設(shè)計(jì)時(shí)需要顧及側(cè)視影像的分辨率。因此需對(duì)垂直與傾斜視角的影像分辨率進(jìn)行組合分析。

根據(jù)垂直影像GSD計(jì)算公式GSD=δ*h/f結(jié)合傾斜相機(jī)主光軸旋轉(zhuǎn)角度，由以下公式可以得出傾斜影像中心點(diǎn)、近地點(diǎn)與遠(yuǎn)地點(diǎn)的大致分辨率。設(shè)傾斜影像中心點(diǎn)、近點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)分辨率分別為GSDmid、GSDtop、GSDbotton，計(jì)算公式如下：



式中，δ為傳感器單像元大??；h為飛行高度；f為相機(jī)焦距；αy為傾角；βy=arctan (b/f) 為視場(chǎng)角的一半。傾斜影像的幾何關(guān)系如圖所示。



除飛行高度、焦距、像素大小之外，傾角也是影響傾斜影像GSD的一個(gè)重要因素。傾角越小，其遠(yuǎn)點(diǎn)的分辨率越高，近點(diǎn)、遠(yuǎn)點(diǎn)GSD差異也就越小，GSD指標(biāo)的控制也是影響傾角設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵因素。通常，獲取的傾斜影像與垂直影像中心點(diǎn)地面分辨率應(yīng)相當(dāng)，傾斜影像的最小分辨率不宜超過(guò)垂直影像分辨率的3倍。

三、相機(jī)焦距  
   
相機(jī)選擇是影像獲取的關(guān)鍵因素之一，決定了所獲取影像質(zhì)量的好壞 （如影像分辨率、成像的幾何精度等） 和攝影交會(huì)角的大小 （與相機(jī)視場(chǎng)角和攝影方式有關(guān)），將直接影響最終的量測(cè)精度。如何搭配下視相機(jī)與傾斜相機(jī)的焦距，是影像獲取的另一個(gè)關(guān)鍵因素。

焦距較長(zhǎng)的相機(jī)，視場(chǎng)角小，可以獲取更多的影像紋理；焦距較短的相機(jī)，視場(chǎng)角大，影像變形也越厲害。選擇組合相機(jī)焦距時(shí)，需要整體考慮下視相機(jī)焦距和側(cè)視相機(jī)焦距的組合選擇。當(dāng)傾角設(shè)置為45°時(shí)，一般情況下側(cè)視相機(jī)的焦距宜為下視相機(jī)焦距的1.4倍。因此，傾斜攝影時(shí)一般選用側(cè)視相機(jī)的焦距比下視相機(jī)的焦距要長(zhǎng)。

四、相機(jī)畸變參數(shù)     

在航空測(cè)量中，畸變直接影響測(cè)量精度?；儾钍贡粩z物體與影像之間不能保持精確的相似性，造成影像幾何變形。一般的辦法是，固定相機(jī)鏡頭，減小相機(jī)畸變參數(shù)變化對(duì)加密成果的影響?；蛘呤峭ㄟ^(guò)建立三維控制場(chǎng)，及時(shí)檢測(cè)無(wú)人機(jī)航拍前后的相機(jī)畸變參數(shù)。



五、天氣   
  

天氣因素會(huì)影響圖像質(zhì)量，主要是風(fēng)、霧霾，雨雪，當(dāng)風(fēng)速過(guò)大時(shí)，應(yīng)該考慮停止飛行。首先，風(fēng)大會(huì)造成飛機(jī)飛行速度和姿態(tài)變化過(guò)大，導(dǎo)致從空中所照的照片扭曲程度過(guò)大，最終成像模糊。同時(shí)會(huì)加速飛機(jī)動(dòng)能的消耗，導(dǎo)致縮短飛行時(shí)間，最終有可能會(huì)在有限的時(shí)間內(nèi)未能完成計(jì)劃區(qū)域。

天氣對(duì)影像質(zhì)量的影響：

雨水天氣：雨水天氣會(huì)導(dǎo)致地面積水，產(chǎn)生破洞；

陰霾天氣：霧霾天會(huì)直接影響模型質(zhì)量（清晰度）；

風(fēng)向/風(fēng)速：風(fēng)向或風(fēng)速影響無(wú)人機(jī)的飛行航線和影響攜帶鏡頭的穩(wěn)定性，直接影響照片成像的清晰度；

太陽(yáng)高度角：太陽(yáng)高度角會(huì)造成地面陰影和光照度的變化。拍攝日期太早或太晚時(shí)，由于太陽(yáng)斜射，地面陰影較大，光照強(qiáng)度較弱，導(dǎo)致采集到的建筑物背陽(yáng)，空三匹配精度差，紋理模糊且亮度很低，最終影響建模效果； 

同一區(qū)域拍攝日期不同會(huì)造成的地表影像差異。



水面透明和光滑表面材質(zhì)的建模對(duì)象在生產(chǎn)模型時(shí)會(huì)產(chǎn)生破洞

最適合拍攝的天氣：

薄云晴天：光亮度和光照度使影像色彩還原度比較好；

無(wú)風(fēng)：保證成像清晰度；

地表干燥：可避免地表干濕度隨時(shí)間變化影響影像質(zhì)量；

無(wú)積雪：獲取真實(shí)地表影像；

無(wú)霧霾：保證清晰度的重要條件；

太陽(yáng)高度角?。?/b>正中午地面陰影最小。

實(shí)際作時(shí)，若項(xiàng)目周期長(zhǎng)、作業(yè)面積大，應(yīng)盡量避免氣象因素帶來(lái)的影響。具體措施如下：

選擇或等待較好的天氣，盡量避免陰影的出現(xiàn)；

盡量縮短同一架次內(nèi)相鄰航線間的飛行間隔（航行不宜過(guò)長(zhǎng)）；

盡量縮短同一天內(nèi)、同一分區(qū)內(nèi)、相鄰架次、相鄰航線間的飛行間隔（要有連續(xù)性）；

盡量選擇相同時(shí)間點(diǎn)飛行，以避免太陽(yáng)角度帶來(lái)的差異；

盡量縮短同一人物區(qū)的作業(yè)周期，合理安排飛行計(jì)劃。



不同日期以及天氣拍攝的照片導(dǎo)致模型合并的時(shí)候出現(xiàn)明顯的色差

六、重疊度   
  
數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的相關(guān)規(guī)范中，對(duì)重疊度都有相應(yīng)的要求，保證不能出現(xiàn)絕對(duì)漏洞和相對(duì)漏洞，同時(shí)也保證后期的計(jì)算機(jī)自動(dòng)匹配程度和匹配精度。重疊度越大，匹配越容易，前方交會(huì)的精度也會(huì)提高，對(duì)后期模型的平面和高程精度都會(huì)有影響。

目前，行業(yè)內(nèi)并沒(méi)有可以參考的傾斜攝影相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)已有的航攝規(guī)范和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行傾斜航空攝影時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

飛機(jī)要?jiǎng)悠饋?lái)。切忌定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)相機(jī)像拍攝全景圖一樣拍攝單獨(dú)一組圖像。一定要移動(dòng)飛機(jī)拍攝多組圖像；

圖像重疊度要大。70%是基本，80%~85%左右最佳，90%以上的話太浪費(fèi)圖像了。足夠的重疊度可以很好地保證同名像點(diǎn)在多張照片和多個(gè)視角上都能體現(xiàn)，防止在各視角影像上同時(shí)出現(xiàn)遮擋的情況；

拍攝模式。一般的拍攝模式有兩種：1）環(huán)繞飛行；2）折線飛行。飛機(jī)需要按圖示折線路線飛行覆蓋目標(biāo)區(qū)域，飛行軌跡需要比實(shí)際采集區(qū)域外擴(kuò)些許。

左折線，右環(huán)線

七、像控點(diǎn) 
   
像控點(diǎn)是攝影測(cè)量控制加密和測(cè)圖的基礎(chǔ)，野外像控點(diǎn)目標(biāo)選擇的好壞和指示點(diǎn)位的準(zhǔn)確程度，直接影響成果的精度。因此，野外工作需要重視像控點(diǎn)目標(biāo)的選擇和保證指示點(diǎn)位的準(zhǔn)確。同時(shí)，還要加強(qiáng)檢查工作，以確保后續(xù)作業(yè)正確無(wú)誤。

想要達(dá)到預(yù)期的成相效果，像控點(diǎn)布設(shè)的好壞起著相當(dāng)關(guān)鍵的作用。首先，每個(gè)架次至少需要選取五個(gè)相控點(diǎn)。若遇到地形起伏變化較大，數(shù)目植被復(fù)雜地區(qū)需加密像控點(diǎn)，若不加密或者分布不均勻覆蓋飛行區(qū)域時(shí)，會(huì)導(dǎo)致翹曲、導(dǎo)致平差數(shù)據(jù)不能達(dá)到精度要求。



八、模型精度 
    
上述所有的計(jì)算都是依據(jù)指定的飛行高度來(lái)計(jì)算的，飛行高度如何確定呢？這就和模型精度掛鉤了，需要什么樣精度的模型，使用了什么相機(jī)決定了飛行的最合適高度。首先是照片分辨率的確定。拍的照片是多少分辨率的？還是小孔成像原理，傳感器長(zhǎng)邊尺寸ccd，對(duì)應(yīng)拍出的照片的長(zhǎng)邊像素?cái)?shù)wx像素d/ccd = h/len，拍照分辨率（m/像素）=ccd/d*h/w公式：傾斜攝影模型精度=同工程正射分辨率的三倍傾斜攝影當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)說(shuō)我的模型是幾厘米精度的，我飛的數(shù)據(jù)是5cm精度的模型，這個(gè)5cm是如何衡量的呢？

傾斜攝影的模型精度一般是照片分辨率的三倍，就是根據(jù)照片生成的正射影像的地面分辨率的三倍，如果生成的正射影像的分辨率是2cm/像素，那模型精度基本就是5-10cm。公式：傾斜攝影模型精度=同工程正射分辨率的三倍。

九、建模
     
傾斜攝影獲取的高精度影像，能通過(guò)實(shí)景建模軟件ContextCapture，生成DEM、三維正射影像圖、三維地表模型、三維CAD模型以及各種GIS格式的精確地理參考三維模型等。

ContextCapture的高兼容性，能對(duì)各種對(duì)象各種數(shù)據(jù)源進(jìn)行精確無(wú)縫重建，從厘米級(jí)到公里級(jí)，從地面或從空中拍攝。只要輸入照片的分辨率和精度足夠，生成的三維模型是可以實(shí)現(xiàn)無(wú)限精細(xì)的細(xì)節(jié)。