摄影测量学下.ppt

第三章第三章第三章第三章 单张航摄像片解析单张航摄像片解析单张航摄像片解析单张航摄像片解析3-1 3-1 3-1 3-1 中心投影的基本知识中心投影的基本知识中心投影的基本知识中心投影的基本知识3-2 3-2 3-2 3-2 摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系3-3 3-3 3-3 3-3 像片的内外方位元素像片的内外方位元素像片的内外方位元素像片的内外方位元素3-4 3-4 3-4 3-4 像点在不同坐标系中的变换像点在不同坐标系中的变换像点在不同坐标系中的变换像点在不同坐标系中的变换3-5 3-5 3-5 3-5 中心投影的构像方程中心投影的构像方程中心投影的构像方程中心投影的构像方程(共线方程共线方程共线方程共线方程)3-6 3-6 3-6 3-6 像点位移像点位移像点位移像点位移3-7 3-7 3-7 3-7 单像空间后方交会单像空间后方交会单像空间后方交会单像空间后方交会目目 录录1第四章第四章第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测立体观察和立体量测立体观察和立体量测4-1 4-1 人眼的立体视觉人眼的立体视觉人眼的立体视觉人眼的立体视觉4-2 4-2 人造立体视觉人造立体视觉人造立体视觉人造立体视觉4-3 4-3 像对的立体观察像对的立体观察像对的立体观察像对的立体观察4-4 4-4 像对的立体量测像对的立体量测像对的立体量测像对的立体量测第五章第五章第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-15-1 双像解析摄影测量概念双像解析摄影测量概念双像解析摄影测量概念双像解析摄影测量概念5-2 5-2 双像空间前方交会双像空间前方交会双像空间前方交会双像空间前方交会5-35-3 单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程5-4 5-4 解析相对定向及模型坐标计算解析相对定向及模型坐标计算解析相对定向及模型坐标计算解析相对定向及模型坐标计算5-5 5-5 模型绝对定向模型绝对定向模型绝对定向模型绝对定向5-65-6 解析相对定向及解析绝对定向作业流程解析相对定向及解析绝对定向作业流程解析相对定向及解析绝对定向作业流程解析相对定向及解析绝对定向作业流程5-75-7 单模型光束法单模型光束法单模型光束法单模型光束法(双像后方交会双像后方交会双像后方交会双像后方交会)目目 录录2第六章第六章 解析空中三角测量概述解析空中三角测量概述 6-1 6-1 解析空中三角测量的分类解析空中三角测量的分类 6-2 6-2 单航带航带法空中三角测量概述单航带航带法空中三角测量概述 6-3 6-3 光束法空中三角测量概述光束法空中三角测量概述第七章第七章 解析立体测图仪及立体测图作业解析立体测图仪及立体测图作业 7-1 7-1 解析立体测图仪的基本原理解析立体测图仪的基本原理 7-2 7-2 解析立体测图仪硬、软件构成解析立体测图仪硬、软件构成 7-3 7-3 解析立体测图仪上的立体测图内业过程解析立体测图仪上的立体测图内业过程 7-4 7-4 航测立体测图作业工序流程航测立体测图作业工序流程目目 录录3第八章 数字地面模型及其应用一、数字地面模型的定义一、数字地面模型的定义一、数字地面模型的定义一、数字地面模型的定义 数字地面模型数字地面模型数字地面模型数字地面模型（Digital Terrain ModelsDigital Terrain Models）：它是地：它是地面信息的数字表达，常用一系列地面点的平面坐标（面信息的数字表达，常用一系列地面点的平面坐标（X X、Y Y）及高程（）及高程（H H）或属性组成的数据阵列来表示。）或属性组成的数据阵列来表示。数字高程模型数字高程模型数字高程模型数字高程模型（Digital Elevation Model)Digital Elevation Model)：它是地它是地面高程信息（起伏形态）的数字表达，当数据点规则分面高程信息（起伏形态）的数字表达，当数据点规则分布时，可只用其高程表示地面起伏形态。布时，可只用其高程表示地面起伏形态。二、数字地面模型的表示方式二、数字地面模型的表示方式二、数字地面模型的表示方式二、数字地面模型的表示方式 数据点集：数据点集：数据点不均匀分布时数据点不均匀分布时 数据点规则分布时数据点规则分布时返回目录返回目录 81 概述6 第八章数字地面模型及其应用三、数字地面模型数据点的获取三、数字地面模型数据点的获取三、数字地面模型数据点的获取三、数字地面模型数据点的获取 1 1、全站仪实地测量方式、全站仪实地测量方式 2 2、数字化已有地形图方式、数字化已有地形图方式 3 3、摄影测量或遥感方式、摄影测量或遥感方式四、数字地面模型的建立方法四、数字地面模型的建立方法四、数字地面模型的建立方法四、数字地面模型的建立方法 在测区范围内，根据控制测量的方法测量出若干已在测区范围内，根据控制测量的方法测量出若干已知数据点，再由这些控制点作为网络框架，利用某种数知数据点，再由这些控制点作为网络框架，利用某种数学模型进行拟合，内插大量的高程点以获得所需要的学模型进行拟合，内插大量的高程点以获得所需要的DEMDEM。返回目录返回目录71.1.格式转换：格式转换：格式转换：格式转换：由于数据采集使用的硬件和软件不同，在建立由于数据采集使用的硬件和软件不同，在建立由于数据采集使用的硬件和软件不同，在建立由于数据采集使用的硬件和软件不同，在建立DEMDEM之之之之前需将已知数据转换成所需要的数据格式。前需将已知数据转换成所需要的数据格式。前需将已知数据转换成所需要的数据格式。前需将已知数据转换成所需要的数据格式。2.2.坐标系统转换：坐标系统转换：坐标系统转换：坐标系统转换：将不同坐标系下的数据进行统一，才能放在一起使将不同坐标系下的数据进行统一，才能放在一起使将不同坐标系下的数据进行统一，才能放在一起使将不同坐标系下的数据进行统一，才能放在一起使用，这样就需要进行不同坐标系统的转换。用，这样就需要进行不同坐标系统的转换。用，这样就需要进行不同坐标系统的转换。用，这样就需要进行不同坐标系统的转换。3.3.数据编辑：数据编辑：数据编辑：数据编辑：对采集的数据进行加工编辑，包括：删除错误的、重复对采集的数据进行加工编辑，包括：删除错误的、重复对采集的数据进行加工编辑，包括：删除错误的、重复对采集的数据进行加工编辑，包括：删除错误的、重复的和过密的数据，数据的误差改正，确定需要补测的区域等。的和过密的数据，数据的误差改正，确定需要补测的区域等。的和过密的数据，数据的误差改正，确定需要补测的区域等。的和过密的数据，数据的误差改正，确定需要补测的区域等。4.4.栅格数据转换为矢量数据：栅格数据转换为矢量数据：栅格数据转换为矢量数据：栅格数据转换为矢量数据：对于由地图扫描获取的数据，需将其栅对于由地图扫描获取的数据，需将其栅对于由地图扫描获取的数据，需将其栅对于由地图扫描获取的数据，需将其栅格数据转换为矢量数据，才能建立格数据转换为矢量数据，才能建立格数据转换为矢量数据，才能建立格数据转换为矢量数据，才能建立DEMDEM。5.5.数据分块：数据分块：数据分块：数据分块：为了使数据处理方便快速，常需要将不同方式采集的数为了使数据处理方便快速，常需要将不同方式采集的数为了使数据处理方便快速，常需要将不同方式采集的数为了使数据处理方便快速，常需要将不同方式采集的数据放在一起，按照区域进行数据分块，为保证各单元块数据的连据放在一起，按照区域进行数据分块，为保证各单元块数据的连据放在一起，按照区域进行数据分块，为保证各单元块数据的连据放在一起，按照区域进行数据分块，为保证各单元块数据的连续性，各分块单元间要有一定的重叠度。常用的方法有：交换法续性，各分块单元间要有一定的重叠度。常用的方法有：交换法续性，各分块单元间要有一定的重叠度。常用的方法有：交换法续性，各分块单元间要有一定的重叠度。常用的方法有：交换法和链指针法。和链指针法。和链指针法。和链指针法。5.5.子区边界的提取：子区边界的提取：子区边界的提取：子区边界的提取：根据地面起伏的形态和连续性，由地面的断裂线根据地面起伏的形态和连续性，由地面的断裂线根据地面起伏的形态和连续性，由地面的断裂线根据地面起伏的形态和连续性，由地面的断裂线将整个区域化分为若干个子区，以取得最好的地面拟合效果。将整个区域化分为若干个子区，以取得最好的地面拟合效果。将整个区域化分为若干个子区，以取得最好的地面拟合效果。将整个区域化分为若干个子区，以取得最好的地面拟合效果。第八章数字地面模型及其应用 82 数据预处理8 第八章数字地面模型及其应用 数字高程模型的数据内插数字高程模型的数据内插就是在一定范围内，根据若干已知数据点的高程，插值计算出未知点的高程。其方法有：移动曲面拟合法、线性内插法、双线性内插法、多面函数内插法、分块双三次多项式内插法。返回目录返回目录 83 数字高程模型数据内插方法9 第八章数字地面模型及其应用三、数字地面模型数据点的获取三、数字地面模型数据点的获取三、数字地面模型数据点的获取三、数字地面模型数据点的获取 1 1、全站仪实地测量方式、全站仪实地测量方式 2 2、数字化已有地形图方式、数字化已有地形图方式 3 3、摄影测量或遥感方式、摄影测量或遥感方式四、数字地面模型的内插算法四、数字地面模型的内插算法四、数字地面模型的内插算法四、数字地面模型的内插算法 在一定范围内，根据若干已知数据点，插值计算出在一定范围内，根据若干已知数据点，插值计算出某未知点处的高程的算法。某未知点处的高程的算法。例：双线性内插例：双线性内插 返回目录返回目录10线路设计地面坡度坡向计算分类（土地利用规划）地表形态的面积、体积测算（工程土石方量计算）库容估计，洪水预报飞行导航地形透视观察测绘成图当A,B,C,D分布为正方形时，有五、数字地面模型的应用（举例）五、数字地面模型的应用（举例）五、数字地面模型的应用（举例）五、数字地面模型的应用（举例）第八章数字地面模型概述 返回目录返回目录11一、像片纠正与像片平面图一、像片纠正与像片平面图一、像片纠正与像片平面图一、像片纠正与像片平面图 像片纠正：像片纠正：像片纠正：像片纠正：消除像片倾斜引起的像点位移，并限制或消除像片倾斜引起的像点位移，并限制或 消除地形起伏引起的像点位移，将影像归化为成图比消除地形起伏引起的像点位移，将影像归化为成图比 例尺的技术过程。例尺的技术过程。像片平面图（正射影像图）：像片平面图（正射影像图）：像片平面图（正射影像图）：像片平面图（正射影像图）：对像片进行纠正后并按对像片进行纠正后并按图幅的规定比例尺表示地面物体的正射投影影像。图幅的规定比例尺表示地面物体的正射投影影像。二、像片纠正的原理与分类二、像片纠正的原理与分类二、像片纠正的原理与分类二、像片纠正的原理与分类 1.1.1.1.透视投影变换纠正（常规纠正）透视投影变换纠正（常规纠正）透视投影变换纠正（常规纠正）透视投影变换纠正（常规纠正）对平坦地区像片，在光学纠正仪上经透视投影变对平坦地区像片，在光学纠正仪上经透视投影变 换实现纠正的技术。换实现纠正的技术。91 像片纠正的概念与分类 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图返回目录返回目录12正射影像图13 91 像片纠正的概念与分类S SA AB BC CD Da ab bc cd dP P返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图14 透视投影变换纠正特点：透视投影变换纠正特点：透视投影变换纠正特点：透视投影变换纠正特点：1 1、使用光学纠正仪作业、使用光学纠正仪作业 2 2、适用于平坦地区的影像作业、适用于平坦地区的影像作业 3 3、整张像片经透视投影变换一次完成纠正、整张像片经透视投影变换一次完成纠正 4 4、投影晒印得到的规定比例尺的正射影像分辨率高、投影晒印得到的规定比例尺的正射影像分辨率高 91 像片纠正的概念与分类 对水平地面摄取的水平像片的影像即是地面正射影 影像 对平坦地区（地面起伏引起的像点位移可忽略不计）只需消除像片倾斜引起的像点位移，即可得到正射 影像。返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图152 2 2 2、微分纠正、微分纠正、微分纠正、微分纠正 对起伏地区，在正射投影仪上，将影像分解成小面元对起伏地区，在正射投影仪上，将影像分解成小面元的集合，以小面元为纠正单元，经投影变换实现纠正的的集合，以小面元为纠正单元，经投影变换实现纠正的技术。技术。91 像片纠正的概念与分类s sZ ZD DX XY YXAXAYAYAZAZAXAXA小面元小面元P P返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图16微分纠正特点：微分纠正特点：微分纠正特点：微分纠正特点：1 1、使用正射投影仪作业、使用正射投影仪作业 2 2、适用于起伏地区（消除倾斜位移及高差位移）、适用于起伏地区（消除倾斜位移及高差位移）3 3、作业依赖于立体测图仪或、作业依赖于立体测图仪或DEMDEM提供的地面几何模型提供的地面几何模型 4 4、成果为逐面元晒印得到规定比例尺的正射影像、成果为逐面元晒印得到规定比例尺的正射影像 91 像片纠正的概念与分类 通常由立体测图仪提供（小面元a 对应的)地面单元 物方坐标A(X,Y,Z），由已建立的物像关系保证A，a 对应，根据（X,Y）及像片上小面元a内的影像灰度，依比例尺晒印出正射影像。返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图173 3 3 3、数字纠正、数字纠正、数字纠正、数字纠正 对各类地区，在数字摄影测量系统上，以数字图像的对各类地区，在数字摄影测量系统上，以数字图像的像元为纠正单元，根据已建立的物像关系及像元为纠正单元，根据已建立的物像关系及DEMDEM，逐像元逐像元的经数字投影变换实现纠正的技术。的经数字投影变换实现纠正的技术。数字纠正的特点：数字纠正的特点：数字纠正的特点：数字纠正的特点：1 1、使用数字摄影测量系统作业、使用数字摄影测量系统作业 2 2、适用于各类地区，是逐像元的严格纠正、适用于各类地区，是逐像元的严格纠正3 3、作业所需、作业所需DEMDEM可在同一系统中自动生成可在同一系统中自动生成4 4、成果为数字正射影像、成果为数字正射影像91 像片纠正的概念与分类返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图18 一、平坦地区的高差限制一、平坦地区的高差限制一、平坦地区的高差限制一、平坦地区的高差限制原始水平像片（主距原始水平像片（主距f f，比例尺比例尺1/1/m m）p p上，上，所得正射像片（比例尺所得正射像片（比例尺1/1/M M）上，上，若取若取 h h0.40.4（mm)mm)（按地形图精度）按地形图精度）则有则有 h=0.0004 (m)h=0.0004 (m)得得 高差限制高差限制 （m)m)92 透视投影变换纠正（常规纠正）返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图19二、透视变换纠正所需的控制点及仪器自由度二、透视变换纠正所需的控制点及仪器自由度二、透视变换纠正所需的控制点及仪器自由度二、透视变换纠正所需的控制点及仪器自由度 平坦地区的中心投影构像方程式（透视变换）为：平坦地区的中心投影构像方程式（透视变换）为：92 透视投影变换纠正（常规纠正）返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图20若采用解析计算，则需四个控制点列出若采用解析计算，则需四个控制点列出8 8个方程式，解得个方程式，解得 8 8个参数，从而建立物像关系式。个参数，从而建立物像关系式。仪器自由度：仪器自由度：仪器自由度：仪器自由度：仪器上的独立运动。仪器上的独立运动。显然，光学纠正仪须具有显然，光学纠正仪须具有8 8个自由度个自由度三、纠正仪上纠正对点技术三、纠正仪上纠正对点技术三、纠正仪上纠正对点技术三、纠正仪上纠正对点技术 纠正仪：纠正仪：纠正仪：纠正仪：通过透视投影变换实现像片纠正的专门光学通过透视投影变换实现像片纠正的专门光学 仪器。仪器。92 透视投影变换纠正（常规纠正）返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图21 纠正对点：纠正对点：纠正对点：纠正对点：在纠正仪上，运动仪器自由度，使像片控制在纠正仪上，运动仪器自由度，使像片控制 点在承影面上的投影与图底上相应点位重合，点在承影面上的投影与图底上相应点位重合，建立像片与图底透视关系的技术过程。建立像片与图底透视关系的技术过程。四、像平面图的制作过程四、像平面图的制作过程四、像平面图的制作过程四、像平面图的制作过程 1 1 1 1、像片平面图的制作、像片平面图的制作、像片平面图的制作、像片平面图的制作 a a、图底准面图底准面 绘制图底；按图比例尺展绘控制点绘制图底；按图比例尺展绘控制点A A、B B、C C、D D；整饰整饰 b b、纠正对点纠正对点 使像片上使像片上a a、b b、c c、d d点的投影与点的投影与A A、B B、C C、D D重合重合 误差误差0.40.4mmmm c c、投影晒像投影晒像 承影面上放上像纸，经曝光、摄影处理后得到按成图承影面上放上像纸，经曝光、摄影处理后得到按成图 比例尺的正射像片比例尺的正射像片 92 透视投影变换纠正（常规纠正）返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图22 d d、像片镶嵌像片镶嵌 若干张正射像片割去重叠部分，按图幅拼接成像片若干张正射像片割去重叠部分，按图幅拼接成像片平面图平面图2 2 2 2、像片平面图的质量评定、像片平面图的质量评定、像片平面图的质量评定、像片平面图的质量评定 a a、图面质量图面质量 92 透视投影变换纠正（常规纠正）影像清晰、色调均匀、反差适中 镶嵌线密合（无影像重复或丢失）整饰、注记完整 返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图23 a a、图面质量图面质量 92 透视投影变换纠正（常规纠正）控制点上纠正对点误差0.4mm镶嵌线上地物衔接误差 1mm 返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图24 93 数字纠正返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图数字微分纠正的概念根据参数与数字地面模型，利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行。25框幅式中心投影影像的数字微分纠正框幅式中心投影影像的数字微分纠正点元素纠正 线元素纠正 面元素纠正 数字影像进行数字微分纠正，在原理上最适合点元素微分纠正。但能否真正做到点元素微分纠正，它取决于能否真实地测定每个像元的物方坐标X，Y，Z 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图26 反解法（间接法）：反解法（间接法）：该方法是由纠正后的像点坐标P（X，Y）出发，根据像片的内外方位元素及P点的高程反求出相应像点p的坐标(x,y)，经内插出P点的灰度值后，再将灰度值赋给P点。数字微分纠正的基本原理数字微分纠正的基本原理 x=fx(X，Y)；y=fy(X，Y)反解法 数字微分纠正与光学微分纠正一样，是实现两个二维图像之间的几何变换。第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图27数字微分纠正的基本原理数字微分纠正的基本原理 X=x(x，y)；Y=y(x，y)正解法 数字微分纠正与光学微分纠正一样，是实现两个二维图像之间的几何变换 直接法（正解法）：直接法（正解法）：该方法是由原始图像上的像点坐标p（x,y）解求出纠正后图像上相应纠正点P的坐标（X，Y），并将原始图像点p的灰度值赋给纠正点P。第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图28一、正解法数字纠正一、正解法数字纠正1 1、获取原始像片的数字影像。、获取原始像片的数字影像。2 2、依据已建立的物像关系式及、依据已建立的物像关系式及DEMDEM逐像元地将原逐像元地将原始数字影像投影至物方坐标系，得始数字影像投影至物方坐标系，得(X,Y,Z,D)X,Y,Z,D)。3 3、正射影像的生成，依据、正射影像的生成，依据(X,Y,D),X,Y,D),进行图像的进行图像的重采样生成正射影像。重采样生成正射影像。4 4、数字正射影像镶嵌制作正射影像图（像片平面、数字正射影像镶嵌制作正射影像图（像片平面图）图）93 数字纠正返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图29给定高程初始值Z0计算出地面平面坐标近似值（X1，Y1）用DEM与（X1，Y1）内插出高程Z1,对应的地面点（X，Y，Z，）30正解法（直接法）数字微分纠正正解法（直接法）数字微分纠正原始影像正射影像Z?第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图31正解法解算流程正解法解算流程 xy XY原始影像纠正影像 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图32 非规则排列的 二维图像 三维空间（X，Y，Z）正解法正解法缺点33 二、间接法数字纠正二、间接法数字纠正1 1、获取原始像片的数字影像。、获取原始像片的数字影像。2 2、依据已建立的物像关系及、依据已建立的物像关系及DEMDEM，逐像元逐像元地将正射影像的像元投影至原始影像，得地将正射影像的像元投影至原始影像，得像点坐标（像点坐标（X X，Y Y）。）。3 3、在原始影像上内插出各投影点上的灰度、在原始影像上内插出各投影点上的灰度值值D,D,并赋给正射影像上的相应像元，生成并赋给正射影像上的相应像元，生成正射影像。正射影像。4 4、数字正射影像镶嵌制作成正射影像图、数字正射影像镶嵌制作成正射影像图（即像片平面图）（即像片平面图）93 数字纠正返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图34反解法（间接法）数字微分纠正 计算地面点坐标X X0+M X Y Y0+M Y 计算像点坐标DEM(X0,Y0)35反解法解算流程反解法解算流程XY纠正影像原始影像xy灰度内插反算 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图36数字纠正实际解法及分析数字纠正实际解法及分析 37数字纠正实际解法及分析数字纠正实际解法及分析 以“面元素”作为“纠正单元”反算公式计算该纠正单元4个“角点”的像点坐标，而纠正单元内的坐标则用双线性内插求得 38正射影像精度的检查与质量控制野外检测野外检测：检查正射影像的绝对精度与等高线图或线划地图套合后进行目视检查 左影像和右影像制作同一地区的两幅正射影像，量测两幅正射影像上同名点的视差。第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图39正射影像的影像质量一般采用目视检查，有合适的反差，均匀的色调 接边不仅涉及几何方面的精度问题，还涉及不同影像之间色调的不一致正射影像精度的检查与质量控制正射影像精度的检查与质量控制 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图40无缝镶嵌无缝镶嵌41Seam line42立体正射影像对的制作立体正射影像对的制作缺点是不包含第三维信息。可以为正射影像制作出一幅所谓的立体匹配片。正射影像和相应的立体匹配片共同称为立体正射影像对 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图43投影面正射影像投影方向立立体体匹匹配配片片投投影影方方向向PPoP1p人工视差示意图Z 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图44斜平行投影法斜平行投影法 斜平行投影方向平行于XZ面，所以正射影像和立体匹配片的同名点坐标仅有左右视差，没有上下视差 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图45立体正射影像对的制作方法立体正射影像对的制作方法步骤：步骤：按按XYXY平面上一定间隔的方形格网平面上一定间隔的方形格网,将它将它正射投影到正射投影到DEMDEM，获得，获得XiXi、YiYi、ZiZi坐标坐标由由共共线线方方程程求求出出对对应应像像点点在在左左片片上上的的坐坐标标xixi，yiyi，用此影像断面数据可制作正射影像，用此影像断面数据可制作正射影像XYXY平面上同样方格网，沿斜平行投影方向将平面上同样方格网，沿斜平行投影方向将格网点平行投影到格网点平行投影到DEMDEM表面表面 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图46投影线与DEM表面交点坐标地表点坐标按中心投影方程式变换到右方影像上去，得到一套影像断面数据，制成立体匹配片 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图47立体正射影像对制作立体正射影像对制作 l立体正射影像对量测碎部高度存在的问题 航空影像上产生视差和立体正射影像对上产生的视差其原理是不同的，因而将会导致高程量测方面的问题 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图48立体正射影像对的应用立体正射影像对的应用便于定向和量测 量测用的设备简单它来修测地形图上的地物和量测具有一定高度物体的高度等是十分有效对在资源调查、土地利用面积估算、交通线路的初步规划制作具有更丰富地貌形态的等高线图 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图49景观图的制作原理景观图的制作原理 原理与航空摄影完全相同，不同的是航空摄影一般接近于正直摄影，而景观图则是特大倾角“摄影”g为像点（x，y）对应的灰度值，也可以是根据地形及虚拟光源模拟出来的值。第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图505152模拟灰度景观图模拟灰度景观图三维形体或景物图的真实性在很大程度上取决于对明暗效应的模拟。假设光源到达的能量IPS在所有方向上被均匀反射，即为漫射反射。消除隐藏面的工作，对光滑表面通常用平面立体来近似，而明暗度的计算可以恢复它的光滑原形。53真实景观图真实景观图（Landscape）由DEM与原始影像制作景观图 将每一DEM格网划分为mn个地面元依次计算各地面元在景观图上的像素行列号（Il，Jl）l进行消隐处理；54由地面元计算其对应的原始影像像素行列号（Ip，Jp）由DEM与原始影像制作景观图 由双线性内插计算（Ip，Jp）的灰度gp（Ip，Jp）；gl（Il，Jl）=gp（Ip，Jp）55由DEM与正射影像制作景观图l由地面元计算其对应的正射影像像素行列号l将正射影像相应像素的灰度值g0取出赋予景观图像素（Il，Jl）gi（Il，Jl）=g0 56综合法测图作业流程综合法测图作业流程综合法测图作业流程综合法测图作业流程 94 航测综合法测图 国家平高控制 像片联测 航空摄影控制点加密 像片纠正制作 像片平面图 像片平面图调绘及 地貌测绘（外业）制作影像地形图返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图57综合法测图的特点：综合法测图的特点：综合法测图的特点：综合法测图的特点：1 1、适用于地面较平坦的地区；、适用于地面较平坦的地区；2 2、相对全站仪测量方法而言，综合法作业速度快，、相对全站仪测量方法而言，综合法作业速度快，劳动强度低；劳动强度低；3 3、相对立体测图方法而言，综合法仍有二次外业，、相对立体测图方法而言，综合法仍有二次外业，作业效率不高（是摄影测量方法与全站仪测量方法相结作业效率不高（是摄影测量方法与全站仪测量方法相结 合的作业方式）。合的作业方式）。94 航测综合法测图返回目录返回目录 第九章第九章 像片纠正与正射影像图像片纠正与正射影像图58 第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识 数字摄影测量：数字摄影测量：数字摄影测量：数字摄影测量：基于数字影像与摄影测量基本原理，应用基于数字影像与摄影测量基本原理，应用计算机技术，数字影像处理、影像匹配、模式识别等多计算机技术，数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论方法，提取所摄目标用数字方式表达的几何学科的理论方法，提取所摄目标用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。与物理信息的摄影测量学的分支学科。数字摄影测量系统：数字摄影测量系统：数字摄影测量系统：数字摄影测量系统：实现数字影像自动测图的（硬件实现数字影像自动测图的（硬件+软软件）系统。硬件设备包括：影像数字化装置、影像或图件）系统。硬件设备包括：影像数字化装置、影像或图形的输出装置、计算机及与之相连的外设等。形的输出装置、计算机及与之相连的外设等。返回目录返回目录 101 概述59第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识摄影测量三个发展阶段的比较：摄影测量三个发展阶段的比较：摄影测量三个发展阶段的比较：摄影测量三个发展阶段的比较：代表性理论方法代表性理论方法 作业性质作业性质 发展状况发展状况模拟摄影测量模拟摄影测量 光学、机械投影交会光学、机械投影交会 机械辅助测图机械辅助测图 已过时（成熟）已过时（成熟）解析摄影测量解析摄影测量 数字投影交会、平差数字投影交会、平差 计算机辅助测图计算机辅助测图 正在过时（成熟）正在过时（成熟）数字摄影测量数字摄影测量 影像匹配、模式识别影像匹配、模式识别 自动化测绘及自动化测绘及 迅速发展中，迅速发展中，信息处理信息处理 成熟部分进入生产成熟部分进入生产 返回目录返回目录 101 概述60第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识摄影测量三个发展阶段的比较：摄影测量三个发展阶段的比较：摄影测量三个发展阶段的比较：摄影测量三个发展阶段的比较：应用时间应用时间 典型设备典型设备 主要测绘产品主要测绘产品 20 20世纪初世纪初 90 90年代初年代初 模拟立体测图仪模拟立体测图仪 模拟线划图模拟线划图 20 20世纪世纪7070年代中至今年代中至今 解析立体测图仪解析立体测图仪 模拟模拟/数字线划图数字线划图 20 20世纪世纪9090年代初至今年代初至今 数字摄影测量系统数字摄影测量系统 DEM,DOM,DLG,DRGDEM,DOM,DLG,DRG 返回目录返回目录 101 概述61 一、有关概念一、有关概念一、有关概念一、有关概念1.1.影像灰度：即影像的黑白与明暗程度，常用阻光率的对数表示影像灰度：即影像的黑白与明暗程度，常用阻光率的对数表示（D=lgOD=lgO）。）。2.2.数字影像：将一幅影像划分为许多微小的区域（像素），每个微小数字影像：将一幅影像划分为许多微小的区域（像素），每个微小的区域对应一个灰度值的区域对应一个灰度值g gj,ij,i，整个影像用一个灰度矩阵表示，这样，整个影像用一个灰度矩阵表示，这样的影像叫数字影像。可用数字式传感器对目标拍摄或将光学影像的影像叫数字影像。可用数字式传感器对目标拍摄或将光学影像数字化而得。数字化而得。3.3.影像采样：在对光学影像数字化的过程中，只是对每隔一个间隔影像采样：在对光学影像数字化的过程中，只是对每隔一个间隔读取一个点的灰度值，这个过程称为采样。实质就是对实际连续读取一个点的灰度值，这个过程称为采样。实质就是对实际连续函数模型离散化的量测过程。函数模型离散化的量测过程。4.4.影像重采样：在对数字影像进行几何处理时（如对核线的排列、数影像重采样：在对数字影像进行几何处理时（如对核线的排列、数字纠正等），所需要求得的像点不一定正好落在原始像片上像元字纠正等），所需要求得的像点不一定正好落在原始像片上像元素的中心，要获得所求像点的灰度值，就要在原采样的基础上再素的中心，要获得所求像点的灰度值，就要在原采样的基础上再一次采样，即重采样。常用双线性内插、双三次卷积或最邻近像一次采样，即重采样。常用双线性内插、双三次卷积或最邻近像元法。元法。102 数字影像及数字影像重采样 第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识返回目录返回目录62二、数字影像二、数字影像二、数字影像二、数字影像 最小影像单元称为像元素或像素（最小影像单元称为像元素或像素（Pixel)Pixel)102 数字影像及数字影像重采样 第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识返回目录返回目录63矩阵表示矩阵表示 第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识返回目录返回目录 102 数字影像及数字影像重采样64三、光学影像数字化过程三、光学影像数字化过程三、光学影像数字化过程三、光学影像数字化过程 1 1、采样采样采样采样对影像几何空间（像平面）的离散化，取对影像几何空间（像平面）的离散化，取 得像元点位。得像元点位。采样间隔（通常取与像元边长相等）采样间隔（通常取与像元边长相等）可取可取 12.5,25,50,100,(12.5,25,50,100,(m)m)2 2、量化量化量化量化对影像灰度空间的离散化，取得各像元的对影像灰度空间的离散化，取得各像元的 灰度值。灰度值。量化级别可取量化级别可取 (i i通常取通常取6 6、7 7、8 8）i=0(i=0(为黑为黑)，i=maxi=max（为白）（为白）第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识返回目录返回目录 102 数字影像及数字影像重采样65四、数字影像内定向四、数字影像内定向四、数字影像内定向四、数字影像内定向 影像内定向：影像内定向：影像内定向：影像内定向：将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平 面坐标系中坐标的过程。面坐标系中坐标的过程。通常采用仿射变换通常采用仿射变换 其中变换系数其中变换系数 由四个框标的仪器坐标及相应像由四个框标的仪器坐标及相应像 平面坐标代入上式解得。平面坐标代入上式解得。第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识返回目录返回目录 102 数字影像及数字影像重采样66五、影像重采样五、影像重采样 当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数g(x,y)的数值时就需进行内插，此时称为重采样。不在采样点 第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识 102 数字影像及数字影像重采样67相关原理相关原理 相关是确定或判断两个或多个事件（或信号）之间的相似程度。103 基于灰度的数字影像相关 第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识 影像相关是利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名像点。68 一、影像相关概念：一、影像相关概念：影像相关（匹配）：影像相关（匹配）：影像相关（匹配）：影像相关（匹配）：根据某种相似性尺度评判两张根据某种相似性尺度评判两张像片上子区域内影像的相似性，以确定同名像点的过程。像片上子区域内影像的相似性，以确定同名像点的过程。基于灰度的影像相关：基于灰度的影像相关：基于灰度的影像相关：基于灰度的影像相关：直接探求窗口影像的灰度分布直接探求窗口影像的灰度分布 相似性的匹配法。相似性的匹配法。基于特征的影像相关：基于特征的影像相关：基于特征的影像相关：基于特征的影像相关：先提取窗口影像中的特征，再先提取窗口影像中的特征，再 探求特征相似性的匹配法。探求特征相似性的匹配法。103 基于灰度的数字影像相关 第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识返回目录返回目录69示意图示意图 互相互相关函关函数数相似程相似程度度同名点同名点目目标标区区搜搜索索区区70影像匹配影像匹配-同名点寻找同名点寻找71数字相关数字相关n二维相关二维相关 数字相关是利用计算机对数字影像进行数字相关是利用计算机对数字影像进行数值计算的方式完成影像的相关数值计算的方式完成影像的相关 目标区目标区 搜搜索索区区72相相似似性性测测度度73一维相关一维相关 在核线影像上，只需要进行一维搜索在核线影像上，只需要进行一维搜索 目标区目标区 搜索区搜索区 74n核线匹配核线匹配75 相关函数相关函数相关函数相关函数 两个随机信号两个随机信号x(t),y(t)x(t),y(t)的相关函数为的相关函数为 实用估式为实用估式为 103 基于灰度的数字影像匹配 第十章第十章 数