Среди основных тенденций развития фотограмметрических решений компании INPHO — оптимизация автоматических алгоритмов, направленная на дальнейшее сокращение ручной обработки данных, увеличение быстродействия и производительности системы

М.В. Лютивинская (Компания «Совзонд»)

В современном мире пространственная информация востребована во многих областях народного хозяйства. Поэтому на рынке программных продуктов представлен широкий круг фотограмметрических систем, предназначенных для обработки аэро- и космических снимков и ориентированных на пользователей с различной степенью подготовки. При выборе того или иного программного решения руководствуются разными критериями, подбирая оптимальный вариант для работы в рамках конкретной компании или проекта. Если важную роль играют функциональные возможности, степень автоматизации и производительность системы, то среди продуктов компании INPHO GmbH (Германия) найдется тот, который идеально подойдет для выполнения поставленных задач.

С момента основания в 1980 г. компании INPHO завоевала заслуженный авторитет как поставщик программных решений мирового уровня, обладающих высокой степенью автоматизации и непревзойденной производительностью. Пользователями INPHO являются более тысячи компаний из ста стран мира, специализирующихся в области фотограмметрии и обработки данных лазерного сканирования.

С помощью программного комплекса компании INPHO можно выполнить все этапы фотограмметрической обработки снимков. В то же время каждый составляющий его модуль представляет собой законченное самостоятельное решение для определенного технологического этапа. Все программные продукты компании INPHO отличают строгое математическое моделирование, высокая степень автоматизации, использование передовых алгоритмом работы с изображениями.

Ядро фотограмметрической системы INPHO — ApplicationsMaster, являющийся, по сути, менеджером проектов и содержащий набор инструментов для формирования проекта, импорта и экспорта данных, пересчета координат и т. п. В ApplicationsMaster также включены такие функции для работы с цифровыми моделями рельефа, как конвертация, объединение данных о рельефе, деление матриц на фрагменты и т. д. В зависимости от требований заказчика ApplicationsMaster может дополняться модулями для решения конкретных задач.

Для проведения аэротриангуляции и уравнивания фотограмметрических блоков предназначены модули MATCH-AT и inBLOCK.

MATCH-AT — модуль, обеспечивающий полностью автоматический процесс аэротриангуляции по материалам аэросъемки любого типа, полученным с помощью как аналоговых, так и цифровых камер. Не имеет ограничений на число снимков в блоке, форму блока, размер области перекрытия между снимками. Высокая степень корреляции связующих точек достигается благодаря комбинации объектно-ориентированного метода и метода наименьших квадратов в процессе мультипотоковой обработки данных. Благодаря такому подходу обеспечивается высокая надежность автоматически набранных связующих точек даже в таких районах, где мало четко выраженных контуров (например, лесные массивы). Для уверенной работы алгоритмов со снимками горных районов существует возможность использования приближенной модели рельефа. Контроль качества связующих точек организован на каждом уровне обработки. Кроме того, программа имеет удобный инструмент для интерактивного контроля измерений.

inBLOCK — модуль, специально созданный для уравнивания фотограмметрических блоков. Он сочетает передовые алгоритмы математического моделирования с технологиями уравнивания, благодаря которым можно уравнивать блоки аэрофотоснимков практически любой формы и с любым перекрытием, начиная с маршрутной съемки и заканчивая объемными проектами, включающими снимки, полученные разными съемочными устройствами при различных условиях. В модуле доступны уравнивание свободных сетей, гибкий алгоритм управления весами измерений, отбраковка грубых измерений, обработка GPS\IMU-измерений, удобный графический интерфейс анализа статистики уравнивания. Сочетание модулей MATCH-AT и inBLOCK позволяет выполнять высокоточную аэротриангуляцию по блокам снимков, полученных различными съемочными системами, существует возможность обрабатывать мультисенсорные блоки, а также проводить калибровку съемочных систем.

Для работы с цифровыми моделями местности могут быть использованы модули MATCH-T, DTMaster, SCOP++.

MATCH-T DSM — модуль для автоматического построения высокоточных цифровых моделей рельефа (ЦМР) и местности (ЦММ) по материалам аэро- или космической съемки. Благодаря новым алгоритмам обработки мультистереопар модуль MATCH-T DSM позволяет получать ЦММ с плотностью, сопоставимой с плотностью облаков точек при лазерном сканировании. Такой подход обеспечивает эффективную работу с цифровыми моделями городских территорий. Применение подобной технологии значительно повышает точность автоматически определяемых точек, а также сводит практически на нет возможность возникновения ошибок в затененных областях. ЦММ, полученная с использованием настроек DSM, представляет собой матрицу точек, максимально точно описывающую поверхность местности, в ней детально отображены все высотные объекты.

Рис. 1. Облако точек, полученное в модуле MATCH-T DSM

С помощью фильтров модуля DTMaster исходная матрица делится на слои: точки на земле, точки на растительности, точки на строениях. Таким образом, в распоряжении специалиста оказывается не только ЦМР данной местности, но и модель высотных объектов, которая, например, может найти применение при формировании true orthophoto (истинное ортофото) или 3D-моделировании. Отличительной особенностью продукта является возможность использования в качестве дополнительной информации структурных линий, как на этапе подготовки данных для автоматического извлечения ЦМР, как и на этапе редактирования и контроля построенной модели. DTMaster обеспечивает эффективный контроль качества и редактирование точек ЦМР. Приложение позволяет оперировать массивами, число точек которых достигает сотен миллионов. Инструмент может работать как в моно-, так и в стереорежиме. Кроме того, модуль оснащен передовой системой визуализации цифровых моделей, а также удобными инструментами для их редактирования. Высотная информация может быть представлена в виде отметок точек, горизонталей, отмывки и т. п., доступен перспективный вид в форме трехмерной поверхности или облака точек. В модуле можно работать не только с цифровыми моделями местности, полученными после обработки аэро- и космических снимков, но и с облаками точек лазерного сканирования.

Как дополнение к модулям MATCH-T DSM и DTMaster, составляющим DTMBox, компания INPHO предлагает модуль SCOP++, хорошо зарекомендовавший себя в применении к трехмерным моделям местности. Это приложение эффективно при работе с проектами ЦММ любых размеров, данными лидарной съемки, стереоизображениями. SCOP++ имеет широкие возможности редактирования, фильтрации и визуализации трехмерных данных. Эффективность SCOP++ обусловлена способностью воспринимать данные разной структуры (GRID, TIN, структурные линии и т. д.) и объединять их, что гарантирует создание высокоточной ЦММ, а также квалифицированную фильтрацию данных.

Задачу создания ортофотопланов решают модули OrthoMaster и OrthoVista.

С помощью OrthoMaster выполняется строгое ортотрансформирование цифровых изображений. Отличительной особенностью программы является возможность работать практически с любыми форматами представления информации о рельефе или их комбинацией, а также получать такой высокотехнологичный продукт, как true orthophoto.

Модуль OrthoVista — мощный профессиональный продукт для создания мозаик. Он использует передовые технологии обработки изображений, позволяющие максимально автоматизировать процесс получения высококачественных бесшовных мозаик из любых ортоизображений.

Сочетание OrthoMaster, OrthoVista с модулем MATCH-T позволяет значительно сократить трудоемкость производства true orthophoto.

Одной из новых разработок компании INPHO является модуль для обработки данных (начиная с нулевого уровня коррекции), сформированных аэрофотосъемочными системами типа Pushbroom — PictoVera. Основные возможности модуля — автоматический сбор данных, радиометрическая и геометрическая коррекция изображений, ортотрансформирование, создание и обработка стереомоделей. Программа позволяет максимально автоматизировать процессы, а также, благодаря уникальным алгоритмам обработки, обслуживать проекты, состоящие из нескольких сот маршрутов, отснятых в разные дни. Для работы с программой оптимально использовать 64-битные операционные системы, хотя поддерживаются и 32-битные. Алгоритмы строгого математического моделирования процессов съемки позволяют обрабатывать блоки изображений, полученных на разных высотах, во время выполнения самолетом маневров, при движении в разных направлениях и т. п.

Компания INPHO одним из наиболее перспективных направлений деятельности считает разработку решений для создания трехмерных моделей местности. Интерес представляет программа Building Generator, которая позволяет извлекать векторные элементы крыш зданий в автоматическом режиме. В качестве исходной информации могут использоваться данные лазерного сканирования и цифровые модели местности, сформированные модулем MATCH-T DSM. Анализируя облака точек, Building Generator выделяет плоскости, составляющие крыши строений, и интерполирует векторы, отображающие грани. Естественно, чем проще архитектура крыши, тем надежнее работа алгоритма, но, как показывает практика, программа способна извлекать в автоматическом режиме элементы около 60% крыш строений.

Рис. 2. Векторы крыш, полученные программой Building Generator (anaglifiheskoe_stereo)

Вышедший в 2009 г. релиз программных продуктов четко демонстрирует тенденции развития фотограмметрических решений компании INPHO. К ним, прежде всего, относится оптимизация автоматических алгоритмов, направленная на дальнейшее сокращение ручной обработки данных, увеличение быстродействия и производительности системы, в том числе за счет использования современных платформ (поддержка 64-битной операционной системы) и многоядерности процессоров (распараллеливание обработки проекта).