推扫式数码航空影像保密技术处理

2022-09-01王海涛史晓明肖青奕卢家治

地理空间信息 2022年8期

李磊，王海涛，史晓明，肖青奕，卢家治

（1. 湖北省航测遥感院，湖北武汉 430074；2. 湖北省北斗卫星导航应用技术研究院，湖北武汉 430074）

推扫式数码航空摄影测量系统使用POS（GNSS/IMU）技术以CCD 线阵推扫方式获取地面的数字影像[1-4]，由于其后期定向使用少量控制，特别适用大面积水域或地形复杂的高山区，获取的影像投影差小，适合制作正射影像，被广泛使用。我国主要使用的是徕卡公司的ADS系列数码相机（早期使用的是ADS40，现在主要使用的是ADS80、ADS100 等）。ADS 系列数码相机[5]对地观测直接获取的影像称为0级影像，0级影像在视觉上存在变形[6]，不适合后期的立体观测[11]，需对0级影像进行几何预处理，生成的影像称为1级影像（一般使用精确解算的空三结果生成，用于立体测量）。考虑到0 级影像和1 级影像的成像特点及存储方式的不同，本文给出不同级别影像的保密技术处理方式。

1 成像方式及特点

1.1 成像方式

推扫式数码航空摄影测量系统以线阵CCD推扫方式获取地面的全色、彩色、红外数字影像，每条航带的影像按照波段的独立存储为不同文件[1,2,5]，每个文件按照分段的方式存储。以徕卡的ADS80（如图1）为例，一般采A 和B（用于制作高精度正射影像）两个通道获取地面影像，每条航带共获取12 条带影像（如表1）。

表1 ADS80各条带影像列表

图1 徕卡ADS80获取影像方式

1.2 成像特点

推扫式数码相机拍摄的影像为多中心投影，每个投影中心获取一条影像，飞行方向为平行投影，每条航带获取带状影像（如图2），这样的成像方式投影差小，适用于制作正射影像，每条航带仅有一个立体像对，立体数据采集效率高。考虑到空三解算及后期制图使用，推扫式数码相机同时获取前视、底视、后视不同视角影像（如图1），获取的全色影像用于空三计算及立体测量，获取的彩色影像用于制作正射影像。

图2 推扫条带成像特点

1.3 影像级别

推扫式数码相机获取的影像在后期的处理过程中有不同表现形式和不同的用途[5,11]。推扫式数码相机获取的原始影像称为0 级影像（推扫式成像系统获取的原始数据），用于空三加密；使用平均高程处理后的影像称为1 级影像（作用于面阵航空影像核线影像作用相同），用于立体观测；使用DEM 纠正后的影像为2级影像，用于制作正射影像。

1.4 0级影像与1级影特点分析

0 级影像为系统直接获取到原始数据，从视觉上存在变形（数据获取时设备姿态变化引起，如图3），在后期使用时（主要是立体观测）需要进行预处理，处理数据成1级影像，1级影像是将0级影像使用影像的位置及姿态数据经过几何纠正消除变形后影像[6,8]，1级影像多用于质量评定[7]、立体观测等。

图3 0级影像（左）与1级影像（右）

2 处理工作开展

2.1 航空影像保密处理

考虑安全的需要，获取的航空影像需要进行保密技术处理后再提供使用，航空影像保密技术处理范围一般使用矢量数据提供。如图4 所示，为面阵航空影像与线阵航空影像保密技术处理范围的示意图。对于面阵航空影像的保密处理，仅需要将保密技术处理范围内的像片提供给使用者即可以完成脱密处理。但是对于线阵航空影像以条带方式提供，所以其保密技术处理需要对影像进行裁切处理（即需要将保密技术处理范围的影像从0级与1级影像上裁切掉）。

图4 航空影像保密技术处理范围与影像关系的示意图

2.2 线阵影像坐标系转换

推扫式数码影像摄影测量系统根据其成像特点，涉及多种坐标系统[5]（如图5），1 级影像用于立体观测，采用切面空间直角坐标，所以裁切数据需要由投影坐标变换到切面空间直角坐标后才能对1 级影像进行裁切处理。

图5 推扫式数码影像的坐标系统

2.3 0级影像与1级影处理

由0 级影像与1 级影像的特点可知，对不同影像的裁切处理方式不同。1 级影像不存在几何视觉变形，对其采用多变形填充算法来完成。而0 级影像视觉上存在变形，所以将采用影像填充的多边形逐像素投影的方法裁切处理[9]（如图6），0级与1级影像裁切处理的流程见图7，图8 为0 级与1 级影像技术处理的效果示意图。