倾斜摄影技术是国际测绘遥感领域新兴发展起来的一项高新技术，融合了传统的航空摄影、近景摄影测量、计算机视觉技术，颠覆了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器（目前常用的是五镜头相机），同时从垂直、前视、后视、左视、右视 5个不同角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息。垂直地面角度拍摄获取的影像称为正片，镜头朝向与地面成一定夹角（一般为 15° ~45°）拍摄获取的影像称为斜片。
人机倾斜摄影测量技术的实施流程包括相机标定、图像定位、飞行计划制定、影响采集、三维模型与 4D产品生成等步骤，如下图所示。
相机标定又称相片内定向，目的是复原相片与镜头的位置关系。主要有自检校、预检校和两者相结合的三种方式。自检校精度较低、可靠性较差，目前多使用预检校的方法，该方法多基于室内的标定板和标定场，利用不同主距下的内方位元素值，获得畸变系数随主距变化的规律。
图像定位也称为影像的外定向，目的是确定影像间的相对姿态和位置关系。 Onyango等（ 2017）提出一种无人机倾斜摄影的匹配定位方法，为增加数量和提高通信质量，使用滤波器对图像进行预处理，并对不同的方案和相应的精度进行了比较。
飞行计划包括飞行高度、线路和速度、影像采集角度、相机参数、拍照频率、影航向和旁向像重叠度的设计。 Shen等（ 2017）利用混沌遗传算法改进的人工鱼群算法可避免动态目标的打击，能够有效地避免在飞行空间中随机移动的目标，并验证了该方法的可行性和有效性。
影像采集。无人机平台的负载能力和飞行平稳度是影响影像采集质量很重要的因素。连蓉等（ 2014）利用四旋翼无人机系统的低空航空摄影技术，通过两种不同的 POS系统与历史数据进行对比，研究了四旋翼无人机在空中三角测量后获得正交投影图像的可行性，并对结果进行了评估。
产品生成。无人机倾斜摄影测量的产品生成过程包含表面重建、 4D产品生成和特征提取。 Turner等（ 2014）对用于生成产品的后期处理软件进行了比较研究，采用搭载佳能 550D相机的 Oktopter无人机获取超高分辨率影像，用 Photoscan、 Pix4Dweb service和一种内部打包机方法对同一组影像进行处理，发现 Photoscan不仅操作最容易、运算速度最快，而且处理的结果具有较高的精度。
无人机倾斜摄影测量技术的工程应用：
无人机倾斜摄影测量技术具有低成本、灵活机动、实时性强等特点，在数字城市建设、桥梁检测、滑坡调查、地形图测绘等多个工程领域得到广泛的应用，下面重点结合倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用进行分析。
1.测区数据获取
依照倾斜摄影测量的技术参数和流程，选取广东省某县部分区域进行地籍数据采集和精度评定。所选测区面积 1.08km2，地物类主要是房屋建筑、道路、耕地，地势平坦，无复杂地形。选取晴朗、能见度高、风力小的天气进行数据采集，保证像片无大面积云影、烟和反光等缺陷。将相片导入软件中完成三维建模和地籍要素采集。试验使用六旋翼航测无人机搭载倾斜双相机，利用两台全画幅相机依次前下后摆动 60°，一个周期采集 6张不同角度的地物航空影像，达到 6台相机同时工作的效果，原理如下图所示。
2.测量关键技术
无人机倾斜摄影测量系统自身特点决定影像处理方式与传统航测方法不同，采用 Smart3D Capture软件完成空三、实景三维模型建立、点云生成，导入 Geoway 3D Mapping软件完成地理要素矢量化、地形图分幅整饰等。
试验第一个关键技术是将 POS检校解算后的倾斜像片导入 Smart3D Capture软件中进行空三加密、模型快速化一体生产、模型数据局部修整及少量人工干预处理，联机运算一周由 9236张 1km2的真彩色航空相片生成点云和 OSG格式的实景三维模型。
试验第二个关键技术是将实景三维模型和点云导入 Geoway 3DMapping软件中，按照《国家基本比例尺地图图式第 1部分： 1∶ 500、 1∶ 1000、 1∶ 2000地形图图式 GB20257.1— 2017》规范中 1∶ 500地形图要求，参照点云和三维模型完成全要素矢量化采集。
测区在县城中心，地物类主要是房屋、道路和植被，没有复杂地形。 1km2的测区由 5名采编员耗时 5d手动采集整饰，得到 6.08MB的 DWG文件。
整理完成的数字线划图，汇集需补测的问题交给外业调绘补测，最后修改整饰地形图，完成测图工作。
3.大比例尺地形图精度评定
为确保试验数据的精确性，需要对成果图进行数学精度的验证。为保证界址点点位精度检验的准确性，依照“均匀分布”的原则在测区内选取 219个界址点做精度评定，对利用倾斜摄影进行大比例尺地籍测量所获界址点坐标数据进行精度检验，计算图上获取的点位坐标数据与实地对应点坐标数据差值。计算可得界址点的点位等精度中误差为± 2.3cm，高精度中误差为± 3.3cm，界址点点位中误差满足国家规范要求，通过实测冗余数据充分证明倾斜摄影测量可以在大比例地籍图上应用。
无人机倾斜摄影影像处理要点：
1.特征提取
在影像处理工作的开展过程当中，立足于图像拍摄的实际情况对其技术特征进行提取对强化影像处理效率具有至关重要的作用。常用的无人机倾斜摄影影像特征提取策略主要包括下列几种：
首先是对光谱特征的提取，在针对地物目标进行的倾斜摄影以及测量工作的同时，目标部位的光学特征往往也会通过一定途径进行表现。通常来说，不同类别、形态以及材质的物体在光谱特征的表现层面也会展现出一定的差异，其亮度规律各有不同，因此技术人员能够通过特定波段当中图像的亮度表现以及光谱特征表现对其进行类别归纳与划分，从而便于后续的辨识、测量与数据处理工作。
其次是对纹理特征的提取，在无人机搭载的倾斜相机当中，地物目标可能会以一定的规律表现出相应的图案，这一图案受地物目标形态、结构以及具体材质的影响较为明显，是图像特征的另一项重要表现，因此在针对无人机倾斜摄影影像进行处理的同时，技术人员还应将图像的纹理特征作为重点进行统计，使图像当中的区域化特征、灰度布局以及环境特点等信息都能够得到相应展现。
最后是按照图像测量目标要求进行的特征提取工作。在无人机倾斜摄影测量技术的应用过程当中，由于其测量目标以及摄影对象存在一定的差别，因此其特征表现情况以及特征提取同样也各有不同，因此在特征提取的同时，相关技术团队以及影像处理人员还应当明确不同形态与不同领域的图像处理要求，进而保障图像特征提取的准确性与实用性。
2.影像匹配
虽然无人机倾斜摄影测量技术在应用便捷性、观察视角多元性以及测量成本等方面具备广泛的优势，但由于其整个测量系统架构的影响，其作业过程当中往往会受到外界环境的大幅冲击与影响，最终获取到的图像信息以及测量数据也会产生一定的偏差。因此，为进一步改进无人机倾斜摄影测量技术所面临的不足和风险，保障图像信息的准确细致和可靠，工作人员以及技术团队还应当采取合理手段进行影像匹配作业。
影像金字塔。无人机倾斜摄影成像过程当中，会受到气候、环境以及地形地貌等相关因素的影响，导致最终获取到的图像出现失真现象，阻碍了测量工作的正常开展。因此，为了使图像内容得到更加可靠地呈现，使图像当中的信息得到针对性保留，提升图像内部的信息密度，技术人员可采用影像金字塔的方式对图像进行解释。
通常来说，在同一空间以及成像条件下，测量工作对图像的应用方式以及应用要求存在一定差异，因此技术团队可通过重采样技术按照不同分辨率针对图像像素进行运算和堆砌，使图像能够基于分辨率要求实现像素与地物特征之间的有效匹配，充分强化了图像显示以及图像内容的准确性与有效性。
SIFT 算法又称尺度不变特征转换算法，分别通过高斯金字塔的创建、极值点的定位、极值点方向分析以及关键点描述符的构建，能够使倾斜摄影过程当中所获取到的图像信息得到更加直观地呈现，有效提升了图像当中的信息密度，使成像过程当中可能出现的信息重叠得到了更加有效地处理，提升了地物目标全景图的构建效率。
BRISK 算法同样也是一种基于二进制的特征描述以及特征提取算法，具备较好的旋转不变性以及尺度不变性，对于外部环境的适应能力及其自身稳定性较为良好，同时在无人机图像处理的过程当中具有较为积极的性能，能够出色地针对模糊图像信息做出针对性处理。
因此，为了针对性减轻摄影系统成像过程当中外部环境对图像清晰度造成的影响，使图像内部的信息与数据得到更加充分地保留，相关技术团队以及图像处理团队应当从实际出发针对影像匹配作业的基本流程及其图像处理方法进行选定，促进无人机倾斜摄影测量工作精度的不断进步。
本文取材于网络，暖通南社整理编辑于 2024年 12月 26日。
欢迎您加入暖通南社学习交流互动社区：
QQ群群号主要功能目前人数暖通空调专业设计与技术人员交流267人吸收行业小微企业主136人热泵烘干及工艺制冷专群（整合中）150人暖通空调设计初学人员502人吸纳全国各院校专业教职工作人员为主36人主要以吸收南方工程技术人员267人机电、暖通空调设备市场开发交流群105人建筑机电安装综合交流群108人以注考为主的群266人招聘与求职人员为主的群219人暖通制冷空调部件技术与销售专群289人南社唯一允许自由广告的推广群340人兼顾建筑机电综合技术交流群330人BIM专业交流群404人以暖通空调自控、家居系统集成为主的群495人吸收以北方工程技术人员为主的群309人以注册交流为主的群（整合中）301人绿拓˙群号新建中其他各 QQ群请百度：“暖通南社 QQ群”查找。本 QQ群所有群均为 实名加群，加群请注明：“ 地区 -姓名 -专业 ”方能加群成功，每个人最多可加两个群，恶意加群者拉黑。 所有群现在实行更替制，即新加人同时踢出最后一个发言的人。