中海达iView激光高清全景系统

余建伟，姚 立，翁国康

(1.中山大学地理科学与规划学院，广东广州511400;2.广州中海达卫星导航技术股份有限公司，广东广州511400;3.武汉海达数云技术有限公司，湖北武汉430023)

一、引 言

中海达的iView激光高清全景系统主要是以高清全景相机为主体，同时可搭载主流的移动三维激光测量系统(如中海达的 iScan、RIEGL的 VMX-450、Optech 的 Lynx、Topcon 的 IP-S2 等)，并配套中海达公司成熟的软件产品，结合互联网街景地图、数字景区、数字城管、数字公路、数字航道等不同应用领域的业务需求，以满足实际应用为向导，通过标配和定制化的技术手段实现项目的快速实施。

iView系统由两大硬件组成。

1.高清全景相机

目前，中海达iView激光高清全景系统提供两种配置的高清全景相机，分别有6个单反相机组和4个单反相机组，其中选用的单反相机为市场主流高配的产品，具有分辨率高、色彩逼真、图像清晰等特点(如图1所示)。iView高清全景系统中全景相机的参数如下:

图1 iView高清全景相机

1)全景相机影像分辨率:约1.5亿有效像素(6相机头)或大于5000万像素(4相机头)。

2)有效视场角:360°。

3)摄像覆盖范围:80%全景范围。

4)最大帧率:2fps。

5)作业温度:0°～45°C。

2.一体化移动测量系统

iScan是中海达自主研制的一体化三维移动测量系统，该系统在移动载体高速行进过程中，快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据(如图2所示)。iScan系统将三维激光扫描设备(LS)、卫星定位模块(GNSS)、惯性导航装置(IMU)、里程计、360°全景相机(可选配)、总成控制模块和高性能板卡计算机高度集成、封装在刚性平台中，具有坚固稳定、免标定、体积小、重量轻的优点，方便用户使用、维护、保管和携带。

图2 iScan一体化移动测量系统

二、高清全景解决方案

高清激光全景系统是一个庞大的系统工程，不仅能够采集、生产、管理和展示道路、河道等带状地形两侧的街景数据，并可借助自带的模糊工具将车牌号及人脸等隐私信息进行自动模糊化处理。另外，街景数据还可以结合激光点云，使其具备3D深度空间导航、测量功能特性，可自动探测建筑物和道路的表面，可以说是一个综合考虑采集、生产、管理、服务各个环节的一体化集成解决方案，如图3所示。方案的关键技术叙述如下。

1.相机标定

每个全景相机由于结构件加工差异，导致各相机的外参数并不相同。此外，每个相机具有不同的畸变参数，因此在进行影像拼接处理前，必须对全景相机进行标定，消除相机畸变引起的图像变形，并计算出每个相机的外参数。本系统通过建立专门的全景相机标定场，可实现多种型号的全景相机标定，从而为后续全景影像拼接处理提供准备。

图3 激光高清全景系统解决方案结构图

2.全景拼接

本方案提供6组或4组相机的解决方案，为获得大范围的全景影像，在外业数据采集完成后，需要利用相机标定的参数进行全景影像拼接。本系统的全景拼接过程利用高效、准确的图像匹配技术，使图像的拼接误差达到最小，在90%以上的拼接缝处，拼接误差小于5个像素，同时在1∶1的情况下浏览图像，人眼几乎看不出拼接误差。

3.匀光处理

每张全景影像由多个相机在同一时刻曝光的图片拼接而成，使得不同相机之间的图片存在曝光差异，这就导致了不同影像之间存在色差。针对这一难点，本系统研发的匀光算法能很好地解决这个问题。算法在处理影像间色差时，使拼接处的颜色均匀地在两片之间过渡，保证了拼接而成的全景影像在拼接处不存在人眼可识别的色差。

三、示范应用

iView激光高清全景系统可广泛应用于互联网街景地图、数字景区、数字城管、数字公路、数字航道、数字消防、数字市政、数字环保等领域，如图4所示。

图4 三维全景应用

四、结束语

中海达iView激光高清全景系统借助全景相机获取高清晰、色彩真的全景影像，同时搭载主流的移动激光三维技术，克服了传统测量技术效率低、信息损失大、安全性差、劳动强度大、专业性高、难以推广应用的局限性，能够快速高效地由现实世界的环境信息最大限度地还原真实的社会环境，信息量丰富、直观可视、便于使用、扩展性强，将在互联网、测绘地理信息、交通、水利、规划等多个行业领域中发挥重要作用。

(本专栏由中海达和本刊编辑部共同主办)