余建偉，姚 立，翁國康

(1.中山大學地理科學與規(guī)劃學院，廣東廣州511400;2.廣州中海達衛(wèi)星導航技術股份有限公司，廣東廣州511400;3.武漢海達數(shù)云技術有限公司，湖北武漢430023)

一、引 言

中海達的iView激光高清全景系統(tǒng)主要是以高清全景相機為主體，同時可搭載主流的移動三維激光測量系統(tǒng)(如中海達的 iScan、RIEGL的 VMX-450、Optech 的 Lynx、Topcon 的 IP-S2 等)，并配套中海達公司成熟的軟件產(chǎn)品，結合互聯(lián)網(wǎng)街景地圖、數(shù)字景區(qū)、數(shù)字城管、數(shù)字公路、數(shù)字航道等不同應用領域的業(yè)務需求，以滿足實際應用為向?qū)Вㄟ^標配和定制化的技術手段實現(xiàn)項目的快速實施。

iView系統(tǒng)由兩大硬件組成。

1.高清全景相機

目前，中海達iView激光高清全景系統(tǒng)提供兩種配置的高清全景相機，分別有6個單反相機組和4個單反相機組，其中選用的單反相機為市場主流高配的產(chǎn)品，具有分辨率高、色彩逼真、圖像清晰等特點(如圖1所示)。iView高清全景系統(tǒng)中全景相機的參數(shù)如下:

圖1 iView高清全景相機

1)全景相機影像分辨率:約1.5億有效像素(6相機頭)或大于5000萬像素(4相機頭)。

2)有效視場角:360°。

3)攝像覆蓋范圍:80%全景范圍。

4)最大幀率:2fps。

5)作業(yè)溫度:0°～45°C。

2.一體化移動測量系統(tǒng)

iScan是中海達自主研制的一體化三維移動測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)在移動載體高速行進過程中，快速獲取高精度定位定姿數(shù)據(jù)、高密度三維點云和高清連續(xù)全景影像數(shù)據(jù)(如圖2所示)。iScan系統(tǒng)將三維激光掃描設備(LS)、衛(wèi)星定位模塊(GNSS)、慣性導航裝置(IMU)、里程計、360°全景相機(可選配)、總成控制模塊和高性能板卡計算機高度集成、封裝在剛性平臺中，具有堅固穩(wěn)定、免標定、體積小、重量輕的優(yōu)點，方便用戶使用、維護、保管和攜帶。

圖2 iScan一體化移動測量系統(tǒng)

二、高清全景解決方案

高清激光全景系統(tǒng)是一個龐大的系統(tǒng)工程，不僅能夠采集、生產(chǎn)、管理和展示道路、河道等帶狀地形兩側(cè)的街景數(shù)據(jù)，并可借助自帶的模糊工具將車牌號及人臉等隱私信息進行自動模糊化處理。另外，街景數(shù)據(jù)還可以結合激光點云，使其具備3D深度空間導航、測量功能特性，可自動探測建筑物和道路的表面，可以說是一個綜合考慮采集、生產(chǎn)、管理、服務各個環(huán)節(jié)的一體化集成解決方案，如圖3所示。方案的關鍵技術敘述如下。

1.相機標定

每個全景相機由于結構件加工差異，導致各相機的外參數(shù)并不相同。此外，每個相機具有不同的畸變參數(shù)，因此在進行影像拼接處理前，必須對全景相機進行標定，消除相機畸變引起的圖像變形，并計算出每個相機的外參數(shù)。本系統(tǒng)通過建立專門的全景相機標定場，可實現(xiàn)多種型號的全景相機標定，從而為后續(xù)全景影像拼接處理提供準備。

圖3 激光高清全景系統(tǒng)解決方案結構圖

2.全景拼接

本方案提供6組或4組相機的解決方案，為獲得大范圍的全景影像，在外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成后，需要利用相機標定的參數(shù)進行全景影像拼接。本系統(tǒng)的全景拼接過程利用高效、準確的圖像匹配技術，使圖像的拼接誤差達到最小，在90%以上的拼接縫處，拼接誤差小于5個像素，同時在1∶1的情況下瀏覽圖像，人眼幾乎看不出拼接誤差。

3.勻光處理

每張全景影像由多個相機在同一時刻曝光的圖片拼接而成，使得不同相機之間的圖片存在曝光差異，這就導致了不同影像之間存在色差。針對這一難點，本系統(tǒng)研發(fā)的勻光算法能很好地解決這個問題。算法在處理影像間色差時，使拼接處的顏色均勻地在兩片之間過渡，保證了拼接而成的全景影像在拼接處不存在人眼可識別的色差。

三、示范應用

iView激光高清全景系統(tǒng)可廣泛應用于互聯(lián)網(wǎng)街景地圖、數(shù)字景區(qū)、數(shù)字城管、數(shù)字公路、數(shù)字航道、數(shù)字消防、數(shù)字市政、數(shù)字環(huán)保等領域，如圖4所示。

圖4 三維全景應用

四、結束語

中海達iView激光高清全景系統(tǒng)借助全景相機獲取高清晰、色彩真的全景影像，同時搭載主流的移動激光三維技術，克服了傳統(tǒng)測量技術效率低、信息損失大、安全性差、勞動強度大、專業(yè)性高、難以推廣應用的局限性，能夠快速高效地由現(xiàn)實世界的環(huán)境信息最大限度地還原真實的社會環(huán)境，信息量豐富、直觀可視、便于使用、擴展性強，將在互聯(lián)網(wǎng)、測繪地理信息、交通、水利、規(guī)劃等多個行業(yè)領域中發(fā)揮重要作用。

(本專欄由中海達和本刊編輯部共同主辦)