空视发布最新版航空与卫星影像自动处理软件MASI Version 5.6

继2019年10月发布MASI Version 4.0版，经过两年半持续改进与提升，在不断采纳用户建议和意见基础上，北京空视信息技术有限公司于日前发布其最新版航空与卫星影像自动处理软件MASI Version 5.6，该版本为其研发过程中标志性版本，无论在用户需求的贴近度、技术先进性、功能完备性、软件可靠性，还是在用户易用性、操作灵活度等方面都已达到一个新的高度。

航空与卫星影像自动处理软件MASI Version 5.6具有航空影像、ADS影像、卫星影像和无人机影像处理多个主要处理步骤。针对以上传感器，具有全自动高密度DSM（包括点云）生成、实景三维建模、正射影像生成、自动镶嵌、DSM自动转换成DEM（DSM减去DEM即为房高、树高提取）、高度变化自动发现、体积计算、建筑物属性（楼高、楼层数、楼中心位置、地面面积和建筑面积等）自动提取、影像显示、DSM/DEM交互式编辑、多边形采集等功能。卫星影像处理模块还具备多种自动定向（相对定向、与正射影像匹配提取控制点、区域网定向与平差）、交互式匹配点检查和点量测、控制点量测与平差、影像融合功能。

使用MASI Version 5.6软件可加工生成密集点云、DSM、真实色彩纹理的三维模型（Mesh模型）、DEM, nDSM, 正射影像、全色和多光谱融合影像、镶嵌影像、高度变化图、具备建筑物属性的矢量文件、体积数值等。

该软件可应用于以下场景：

（1）测绘产品制作（点云、DSM, DEM,（真）正射影像、融合影像等）；

（2）新建、超建、违建、拆除建筑物的自动发现及高度精确提取（通过高度变化自动发现建筑物新建、超建、违建、拆除等变化情况）；

（3）建筑物和树高度提取、白模建模；

（4）土石方、地表矿产资源开采量、地面物体（货物、干散货、垃圾、木头、草垛等）堆积量等估算、蓄水量、打击评估；

（5）实景三维建模；

（6）卫星影像遥感监测；

（7）新城、居住小区、大型工程建设进度等各种高度发生变化的监测应用；

（8）征地和拆迁预算、工作量估算等；

（9）房屋保险、商业和军事情报收集等；

（10）建筑小区容积率计算；等等。

1 MASI Version 5.6软件处理效果

1.1 高精度、高密度DSM生成

$说明: C:\Users\yang\Pictures\color_shading\2.PNG$

框幅式航空影像逐像素生成的DSM，网格间距10 公分

$说明: C:\Users\yang\Pictures\ads\ads1.PNG$

ADS三线阵推扫式航空影像逐像素生成的DSM，网格间距20 公分

0.7 m分辨率Pleiades三视立体生成的1 m网格间距高精度、高密度DSM，区域为密集城区，最高建筑物相对地面超过100米

$说明: C:\Users\yang\Pictures\dsm_shading_20cm.PNG$

无人机影像逐像素自动生成的DSM，网格间距为20 cm

1.2 建筑物高度提取与白模建模

$说明: C:\Users\yang\Pictures\GEOINT\extrude.PNG$

国产高景一号立体像对自动提取的建筑物属性（楼高、楼层数、楼中心位置、地面面积和建筑面积等），建筑物底框矢量可来自第三方或者通过MASI软件采集，提取的建筑物属性自动添加至矢量文件；通过GIS平台三维可视化如上图。

1.3 基于高度变化的房屋变化自动发现

可应用于新建、违建、超建、加盖、拆除房屋自动发现及其高度的精确估算，在建房屋的进度监测及机场净空区超高建筑物自动发现。

$说明: C:\Users\yang\Pictures\buildings\vector.PNG$

根据高度变化图采集的新建房屋矢量图层，自动估算新建房屋的高度、中心位置、地面面积、楼层数、和建筑面积并自动添加为矢量文件属性

$说明: C:\Users\yang\Pictures\calBuildings\buildings_cut.PNG$

根据矢量文件裁剪后的高度变化图

使用高分辨无人机影像，通过生成的两期高密度DSM之间高度变化自动发现停车场新停的机动车。

1.4 体积计算

使用DSM进行体积计算功能，并具备设置基面高度（相对基面体积）或者前一期DSM（相比前一期高度变化导致的体积）等两种方式计算体积。

$说明: C:\Users\yang\Pictures\calVolume\ortho_MASI_detail.PNG$

生成的正射影像

$说明: C:\Users\yang\Pictures\calVolume\ortho_cut.PNG$

在正射影像上勾画用于计算体积的多边形

$说明: C:\Users\yang\Pictures\calVolume\dsm_hillshade.PNG$

生成的高精度、高密度DSM

$说明: C:\Users\yang\Pictures\calVolume\dsm_cut.PNG$

应用DSM计算该多边形对应范围的体积。面积1106.00 m²，体积3659.30 m³

1.5 自动（真）正射影像生成

$说明: C:\Users\yang\Pictures\Pictures\UAV_SIYANG\TDOM_20cm\high_way.PNG$

影像自动真正射处理立交桥处自动拼接效果（流程：先生成高密度高精度DSM, 再使用该DSM进行影像纠正、最后是镶嵌，为体现接边效果，特意挑选有色差的相邻影像）

1.6 卫星影像遥感监测

具备一套高度自动化的集影像定向，正射纠正和配准于一体的处理方法与软件工具，无需人工选点，只一次变换，可同时得到定向，正射纠正和配准成果。非常适合遥感监测等应用。不同传感器之间、长时间差、重叠区较少都会给精确配准带来困难，以下案例结果显示MASI软件中方法可较好解决以上问题和困难。

说明: http://visiononsky.com/ch/data/upload/image/202004/6f0b65b62d16700b84f9dc7bae0d990b.jpg

说明: http://visiononsky.com/ch/data/upload/image/202004/657621f2ddb834a680068994ec91ab9a.jpg

极端试验：分辨率不同的不同卫星传感器，ZY-3下视正射纠正后影像为参考影像，GF-1为待处理影像，时间差两年，重叠区不到参考影像的20%。GF-1 影像成功进行了定向，正射纠正并与ZY-3精确对准，该例中，高程来自ZY-3三线阵影像自动提取的数字表面模型（DSM）。

1.7 三维实景建模

使用Pleiades卫星影像三视立体生成的真实色彩纹理的三维模型（Mesh模型）

2 MASI Version 5.6 主要更新

相比4.0版本，MASI Version 5.6 主要更新如下：

（1）添加系列步骤功能，可完成多个应用过程所需要的全部步骤功能。

通过MASI Version 5.6可以完整地完成诸如测绘数字化产品制作（如高密度DSM、正射影像等）、基于高度变化发现及高度信息的精确提取（如新建房屋自动发现及属性信息自动提取）、体积计算、实景三维建模、用于卫星影像遥感监测的自动配准等。新添加的步骤与功能主要有用于不同场景的卫星影像匹配点检查与量测的多个交互式工具、多个流程化批量处理工具（如ADS批量化处理工具、卫星影像生成DSM流程化处理工具）、免费分发的影像显示可视化工具、多边形采集、DSM/DEM交互式编辑等工具。添加分别基于卫星、ADS影像和航空影像（含无人机）的实景三维建模功能。

（2）核心算法功能添加新的特性以提高功能的通用性及灵活性。

如立体匹配与DSM生成功能具备第三方高程辅助立体匹配功能，具备根据用户输入矢量限定数据处理范围等选项；具备根据需要是否输出点云成果、核线影像等选项功能；具备一键式流程化批量全自动处理和多个步骤灵活串接等操作模式，满足用户不同操作模式需求；具备DSM多种融合处理模式；具备分别适合单机和多机分布式处理操作模式等。无人机影像畸变改正具备多种主流软件畸变模型；镶嵌具备厂商分发原始的分块影像的镶嵌、DSM镶嵌、正射影像镶嵌、多种镶嵌方法及针对ADS推扫影像的镶嵌优化选项等；卫星影像处理模块具备多种自动定向（相对定向、与正射影像匹配提取控制点、区域网定向与平差）方法；具备多个实用化工具，如基于矢量多边形的裁切、RGB影像转换成灰度影像、简单几何变换等。

（3）继续完善基于CPU的多个层级并行处理技术应用，提升了各模块处理效率。

以卫星影像处理为例，各主要模块功能处理效率如下，使用普通6核台式机（只使用CPU，不使用GPU），单标准景正射纠正处理时间3 – 10分钟级别，GF-7单立体逐像素生成DSM约2小时左右；航空模块、ADS、无人机模块具有类似处理效率。

（4）软件增强了可靠性，且更加简单易用。

软件主要步骤均经过各种测试案例的严格测试，并且提供了非法输入的报错机制，处理大数据量的鲁棒设计、输出日志信息等。尤其，不同用户使用过程中反馈的意见和建议进一步帮助提升了软件的可靠性等。处理过程中绝大部分参数均具备默认参数，大多情况下用户使用默认参数即可；删减了不常使用的参数选项，或者软件内部通过分析自动提取相应的参数，用户使用操作更加简洁。软件具备完善的运行日志系统和处理参数格式化保存机制（XML格式），方便用户后续处理步骤检查和自动参数加载等。软件具备完善的文档，包括详细的用户使用手册及各传感器模块快速上手手册，快速上手手册通过一个处理范例让用户快速熟悉软件使用和操作。

3 MASI Version 5.6软件产品主要参数

3.1 功能参数

（1）支持三线阵推扫式航空相机、所有的框幅式航空数码相机和经过检校的民用相机，常用的航空相机如ADS 40/80/100，DMC I/II/III, UCD, UCX, UltraCam Falcon, UltraCam Eagle, UltraCam Eagle Mark2/Mark 3等系列，支持国产SWDC双拼、四拼相机；支持RCD 30、哈苏相机、飞思相机等经检校的中画幅相机；传统的胶片式光学相机；无人机采用的尼康、佳能、索尼相机等；支持常见的商业卫星传感器，如Worldiew-1/2/3/4, GeoEye, ZY3-01/02, Pleiades 1A/1B, Pleiades Neo, SPOT 6/7、高景一号、高景二号（高分多模）、高分七号、天绘系列光学卫星、北京系列等。

（2）软件可加工生成密集点云、DSM, 真实色彩纹理的三维模型（Mesh模型）、DEM, nDSM, 正射影像、镶嵌影像、全色和多光谱融合影像、高度变化图和体积数值等成果。

（3）具备多项前沿性立体匹配技术，既有可较好保持建筑物边缘的逐点密集匹配算法，又有针对高差起伏较大山区专门优化的立体匹配算法；软件同时具有多项生成高密度DSM的后处理技术，包括多视融合、空值区域插值、错误点（小区域）去除等。生成的DSM精度高、密度高（逐像素生成三维点）。

（4）框幅式航空影像、ADS影像和无人机具备一键式全自动生产覆盖整个测区的高密度、高精度的DSM，且DSM的网格间距与原始影像分辨率大小一致。各传感器用于生成DSM的匹配过程中所用高度约束信息可选择三种方式，分别为无需用户干预的程序内部全自动确定方式，用户设置高程最大最小值方式，和用户设置第三方高程数据进行辅助方式。用户根据需要可设置是否输出以下中间成果：核线影像、立体匹配视差影像，中间成果可用于后续线画测图、浏览显示和产品质量检查。同时用户可选择输出xyz格式的高密度点云文件，用户可使用输出的点云文件重新生成不同网格间距的DSM，无需再次进行立体匹配，实现只一次匹配，按需生成不同网格间距的DSM；也可将同一区域不同立体配置生成的点云进行融合处理，将生成精确度、密度更高的DSM。另一种提高DSM精度和密度方法为多个立体配置生成的多个DSM进行拼接处理，拼接后的DSM精确度、密度更高。前一种方法灵活性更强，可根据需要生成不同参数（如网格间距、空值和选择高度值方法等）的DSM；后一种方法处理效率更高。

（5）领先的DSM自动转换DEM功能，该功能和算法可消除DSM上大部分建筑物和植被，同时可根据需要选择不同级别的地形细节信息，可极大的提高目前从DSM提取DEM的作业效率。

（6）正射纠正采用逐点纠正算法，几何误差小；既可采用该软件生成的DSM进行正射纠正，生成真正射影像，又可采用提取的DEM进行正射纠正，满足用户多种需求。正射影像拼接时可挑选相邻影像几何误差最小影像部分参与拼接，影像接缝处具有自动羽化处理功能，消除接边处色彩突变；正射纠正可一键式生成覆盖整个区域网的镶嵌影像，同时生成所有单个影像纠正后影像。针对ADS正射影像拼接具有专门优化处理，可挑选相邻航带几何误差最小影像部分参与拼接，且影像接缝处具有羽化处理功能。

（7）具有高度变化自动发现功能（通过高度变化自动发现建筑物新建、超建、违建、拆除等变化情况）及建筑物属性（楼高、楼层数、楼中心位置、地面面积和建筑面积等）自动提取；具备生成nDSM功能；具备输入nDSM和房屋底部边框自动提取建筑物属性（楼高、楼层数、楼中心位置、地面面积和建筑面积等），以上自动提取的属性可添加至矢量文件；具备使用DSM进行体积计算功能，并具备设置基面高度或者前一期DSM等两种方式计算体积。

（8）生成DSM、正射影像、纹理映射、卫星影像点匹配及定向等步骤处理时，处理过程中设置的各种参数可自动保存为XML格式配置文件，下次使用时可直接从配置文件自动载入处理参数；即可保存每个处理任务所有参数又可减少人工操作。

（9）ADS影像多条带一键式导入后流程化批量全自动处理，生成覆盖所有条带的DSM；可多节点分别导入多个不同条带同时进行处理，提高处理效率；具备网络存储模式下自动传送数据至处理节点，处理后自动回传结果功能，本地化处理效率更高。ADS影像多条带一键式正射纠正并生成镶嵌影像。框幅式和无人机影像具备一键式生成整个区域网DSM功能，具备一键式整个区域网正射影像纠正及生成镶嵌影像功能；卫星影像生成DSM流程化处理，可全自动串接包括自动相对定向、立体匹配及DSM生成、DSM后处理等多个步骤。

（10）针对框幅式航空影像和无人机影像生成DSM处理，可多节点分布式处理，算法自动进行处理任务的划分，提高处理效率。

（11）具备影像显示可视化、卫星影像上匹配点检查与量测、DSM/DEM交互式编辑、多边形采集、自动镶嵌（DSM镶嵌、正射影像镶嵌、直方图匹配后镶嵌）及一些常用的工具（如RGB影像转换成灰度影像、影像旋转、影像镜像、点云转换成栅格形式高度值、DSM转换成点云、影像裁剪）等。

（12）具有免费发布的影像显示可视化工具。该工具具备影像（航空、卫星、无人机及各类影像）显示各种功能，如两个影像叠加显示、交换图层、水平/垂直卷帘；具备根据影像数据特点自适应显示影像功能，设置显示影像的波段组合功能；具有拖动影像进行漫游、放大、缩小、1:1显示、显示全图和简单量测线段距离功能；具有查看影像数据集信息和设置数据集空值（背景值）功能。下载地址：http://visiononsky.com/MASI_imgViewer.rar

3.2 性能参数

（1）软件采用模块化设计，主要功能模块均为可独立运行的执行文件；模块化设计降低了软件复杂度，保证了软件运行过程中的稳定性、可靠性和灵活性。

（2）支持批量处理，可自动生成处理整个区域网内所有航空和ADS影像的批处理命令，相应的配置文件设置好之后，只需一键操作即可进行整个区域网内所有像对的立体匹配处理；生成串接多个步骤卫星影像处理批处理命令，实现流程化处理；正射纠正时，一键纠正整个区域网内所有航空影像、ADS影像、无人机影像。

（3）多个层级支持并行处理，既可多任务并发处理，又可单任务并行处理；具备多核并行处理（支持MPI和OpenMP）和多机分布式处理；

（4）提供图形操作和命令行操作两种模式。处理逻辑程序通过命令行形式可单独使用，图形操作界面程序需和处理逻辑程序结合一起使用（内部是自动和无缝的，用户无需增加任何操作）。专业用户通过命令行和批处理模式可实现自动化的流水线处理，提高了处理效率和自动化水平；一般用户可通过图形操作界面很快熟悉软件操作。

（5）支持多种操作系统，既支持Windows系列操作系统，又支持Linux和Unix操作系统，因此该软件既可运行于常用PC计算机，又可以运行于大型计算中心的服务器。软件可根据需要定制不同类型版本，可单机版本，也可集群计算机版本。

（6）处理的影像不受单幅影像大小的限制。