數(shù)字微分糾正與PPT課件

1、問題的提出問題的提出SABCabc0a0b0c理想狀態(tài)理想狀態(tài)：地面平坦，像片水平：地面平坦，像片水平SABCabc0a0b0c實(shí)際狀態(tài)實(shí)際狀態(tài)：地面不平坦，像片不水平：地面不平坦，像片不水平fH第1頁/共42頁0 xPoScfP00nxy0yf像片傾斜引起像點(diǎn)位移像片傾斜引起像點(diǎn)位移A0ASa0a地形起伏引起像點(diǎn)位移地形起伏引起像點(diǎn)位移h 航攝像片只要消除像片傾斜像片傾斜與地形起伏地形起伏引起的像點(diǎn)位移，就能將中心投影變換為正射投影。要使這種投影具有成圖比例尺1/M，則航空攝影時(shí)，攝站點(diǎn)到攝區(qū)平均高程基準(zhǔn)面的航高應(yīng)滿足 H = f M 第2頁/共42頁 7.1 數(shù)字微分糾正的概念數(shù)字微分糾正

2、的概念 像片糾正的實(shí)質(zhì)是將像片的中心投影變換為成圖比例尺成圖比例尺的正射投影，實(shí)現(xiàn)這一變換的關(guān)鍵是建立或確定像點(diǎn)與相應(yīng)圖點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系可按投影變換用中心投影方法建立，也可以用數(shù)學(xué)解析方法用函數(shù)式確定。 根據(jù)有關(guān)的參數(shù)和數(shù)字地面模型（根據(jù)有關(guān)的參數(shù)和數(shù)字地面模型（DTM），利用相應(yīng)的構(gòu)像方程式，或按一定的），利用相應(yīng)的構(gòu)像方程式，或按一定的數(shù)學(xué)模型用控制點(diǎn)解算，從原始的非正射投影的數(shù)字影像獲取正射影像，這種過程數(shù)學(xué)模型用控制點(diǎn)解算，從原始的非正射投影的數(shù)字影像獲取正射影像，這種過程是將影像化為很多微小的區(qū)域逐一進(jìn)行，且使用的是數(shù)字方式處理，稱為是將影像化為很多微小的區(qū)域逐一進(jìn)行，且使用的

3、是數(shù)字方式處理，稱為數(shù)字微分?jǐn)?shù)字微分糾正或數(shù)字糾正糾正或數(shù)字糾正。第3頁/共42頁數(shù)字正射影像圖數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map，縮寫DOM）是利用數(shù)字高程模型（DEM）對經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片，經(jīng)逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌，按國家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。 第4頁/共42頁 7.2 框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正一、數(shù)字微分糾正的基本原理一、數(shù)字微分糾正的基本原理數(shù)字微分糾正的基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖象之間的幾何變換，因

4、此，在數(shù)字微分糾正的過程中，必須首先確定原始圖像與糾正后圖像之間的幾何關(guān)系。 ),(),(),(),(),(),(),(),(:),(),(yxYyxXYXyxYXfyYXfxyxYXYXyxyxyx 坐坐標(biāo)標(biāo)出出發(fā)發(fā)反反求求其其糾糾正正后后像像點(diǎn)點(diǎn)標(biāo)標(biāo)由由原原始始圖圖像像上上的的像像點(diǎn)點(diǎn)坐坐上上的的像像點(diǎn)點(diǎn)坐坐標(biāo)標(biāo)出出發(fā)發(fā)反反求求其其在在原原始始圖圖像像由由糾糾正正后后像像點(diǎn)點(diǎn)坐坐標(biāo)標(biāo)系系它它們們之之間間存存在在著著映映射射關(guān)關(guān)和和分分別別為為和和糾糾正正后后圖圖像像中中的的坐坐標(biāo)標(biāo)設(shè)設(shè)任任意意像像元元在在原原始始圖圖像像間接法間接法直接法直接法第5頁/共42頁 ),(),(YXfyYXfx

5、yx間接法間接法 ),(),(yxYyxXyx 直接法直接法oxyXYO第6頁/共42頁二、間接法數(shù)字微分糾正二、間接法數(shù)字微分糾正糾正后像點(diǎn)位置地形起伏引起的像點(diǎn)位移),(ZYXP),(),(JIpyxp第7頁/共42頁1、計(jì)算地面點(diǎn)坐標(biāo)、計(jì)算地面點(diǎn)坐標(biāo)原始圖像xy糾正圖像),(YXPXYO JYIXYMYYXMXXYXPMYXYXPP0000,:),(),(),()(點(diǎn)對應(yīng)的地面坐標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)的地面坐標(biāo)計(jì)算計(jì)算分母分母與正射影像比例尺與正射影像比例尺坐標(biāo)坐標(biāo)由正射影像左下角圖廓由正射影像左下角圖廓的坐標(biāo)為的坐標(biāo)為像素中心像素中心設(shè)正射影像上任意一點(diǎn)設(shè)正射影像上任意一點(diǎn)第8頁/共42頁2、計(jì)算像

6、點(diǎn)坐標(biāo)、計(jì)算像點(diǎn)坐標(biāo).,)()()()()()()()()()()()(:,),.(33322203331110內(nèi)內(nèi)插插得得到到由由點(diǎn)點(diǎn)的的高高程程為為反反解解公公式式即即為為共共線線方方程程在在航航空空攝攝影影情情況況下下圖圖像像上上相相應(yīng)應(yīng)的的像像點(diǎn)點(diǎn)坐坐標(biāo)標(biāo)應(yīng)應(yīng)用用反反解解公公式式計(jì)計(jì)算算原原始始DEMPZZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxyxpSPSPSPSPSPSPSPSPSPSPSPSP 糾正后像點(diǎn)位置地形起伏引起的像點(diǎn)位移),(ZYXP),(),(JIpyxp第9頁/共42頁DEM最基礎(chǔ)的應(yīng)用（也是各種應(yīng)用的基礎(chǔ)也是各種應(yīng)用的基礎(chǔ)

7、）是求DEM范圍內(nèi)任意一點(diǎn)P（X，Y）的高程，利用這些格網(wǎng)點(diǎn)的高程擬合一定的曲面，然后計(jì)算該點(diǎn)的高程。1、雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插、雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插),(ZYXPABCDXYaYaXaaZ11011000第10頁/共42頁mDYDX10),(ZYXPABCDXYO158151156152DCBAZZZZZ)40.576,80.630(PDCBADDDDCCCCBBBBAAAAZZZZaaaaYXYXYXYXYXYXYXYX110110001111XYaYaXaaZ11011000 mYXaYaXaaZPPPPP39627.00,570.00)(627.00,580.00)(6

8、37.00,570.00) (637.00,580.00)第11頁/共42頁3、灰度內(nèi)插與賦值、灰度內(nèi)插與賦值原始圖像xy糾正圖像),(YXPXYO.,),(),(.).,(,像像即獲得糾正后的數(shù)字圖即獲得糾正后的數(shù)字圖成上述運(yùn)算成上述運(yùn)算依次對每個(gè)糾正元素完依次對每個(gè)糾正元素完元素元素的灰度值賦給糾正后像的灰度值賦給糾正后像然后再將像點(diǎn)然后再將像點(diǎn)的灰度值的灰度值求得像點(diǎn)求得像點(diǎn)為此必須進(jìn)行灰度內(nèi)插為此必須進(jìn)行灰度內(nèi)插一定落在像元素中心一定落在像元素中心由于所得的像點(diǎn)坐標(biāo)不由于所得的像點(diǎn)坐標(biāo)不yxgYXGPpyxgp p第12頁/共42頁三、直接法數(shù)字微分糾正三、直接法數(shù)字微分糾正xy原始圖

9、像XY糾正圖像),(00YX fcycxcfbybxbZYfcycxcfayaxaZX321321321321第13頁/共42頁 數(shù)字糾正從原理上來說，是屬于點(diǎn)元素糾正，但在實(shí)際的軟件系統(tǒng)中，均是以“面元素”作為糾正單元的，一般以正方形作為糾正單元。利用反算公式計(jì)算該單元個(gè)“角點(diǎn)”的像點(diǎn)坐標(biāo)，再沿X 和方向，在“面元素”內(nèi)線性內(nèi)插求得糾正單元的坐標(biāo)，求得像點(diǎn)坐標(biāo)后，再內(nèi)插其灰度。其實(shí)質(zhì)仍為線元素糾正。四、數(shù)字糾正實(shí)際解法四、數(shù)字糾正實(shí)際解法oxyXYO),(33yx),(11yx),(44yx),(22yx43212)()()(1ijxjxinxjnixjninnxij 43212)()()(

10、1ijyjyinyjniyjninnyij 第14頁/共42頁第15頁/共42頁第16頁/共42頁五、正射影像精度的檢查與質(zhì)量控制五、正射影像精度的檢查與質(zhì)量控制 影像鑲嵌：第17頁/共42頁第18頁/共42頁第19頁/共42頁補(bǔ)充：攝影測量的外業(yè)工作：像控點(diǎn)聯(lián)測+像片判讀1、像控點(diǎn)聯(lián)測：外業(yè)測定像片控制點(diǎn)的工作2、像片判讀：對像片影像進(jìn)行準(zhǔn)確地識別和判讀之后，將 獲取的地物地貌要素經(jīng)過綜合取舍并按地形圖圖式的規(guī)定 與要求，通過繪圖和各種注記將其位置、數(shù)量、屬性、分 布準(zhǔn)確合理地描繪在像片上。第20頁/共42頁像片控制點(diǎn)的判刺a. 野外控制點(diǎn)以判點(diǎn)為主，刺點(diǎn)為輔。b平面控制點(diǎn)的實(shí)地判點(diǎn)精度為圖

11、上。0. 1 mm，點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)選在影像清晰的明顯地物上，一般可選在交角良好的細(xì)小線狀地物交點(diǎn)、明顯地物折角頂點(diǎn)、影像小于。0. 2 mm的點(diǎn)狀地物中心?；⌒蔚匚锛瓣幱暗染粦?yīng)選作點(diǎn)位目標(biāo)。高程控制點(diǎn)的點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)選在高程變化較小的地方。平高控制點(diǎn)的點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)同時(shí)滿足平面和高程控制點(diǎn)對點(diǎn)位目標(biāo)的要求。c 在點(diǎn)位目標(biāo)難以保證室內(nèi)判點(diǎn)精度的地區(qū)，航攝前應(yīng)鋪設(shè)地面標(biāo)志，并及時(shí)聯(lián)測。鋪設(shè)地面標(biāo)志的要求見附錄D(a).d. 控制點(diǎn)與基準(zhǔn)面不同平面時(shí)，須量注比高，量注至0. 1 m；當(dāng)點(diǎn)位周圍不等高時(shí)，須標(biāo)注比高量注的位置。第21頁/共42頁第22頁/共42頁第23頁/共42頁1135134.7第24頁/共4

12、2頁第九章第九章 數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)（數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)（DPS）9.1、概述DPW的分類自動化功能較強(qiáng) Autometric,Z/I Image,Erdas自動化功能較弱 DVP Geomatics,ISM 遙感系統(tǒng)：ER-Mapper,Erdas,PCI Geomatics第25頁/共42頁SolutionsEarth ImagingIntergraphs Z/I Imaging offers Earth Imaging solutions for the commercial remote sensing and photogrammetry industry. From acquisiti

13、on to exploitation to digital distribution, we bring our customers best-in-class, open Windows-based imaging solutions, including aerial cameras, photogrammetric scanners and workstations, stereo softcopy, and image management, processing, and distribution software. 第26頁/共42頁第27頁/共42頁自動化功能半自動（Semi-A

14、utomatic)模式：在人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行工作。自動（Automated）模式:需要作業(yè)員事先定義輸入各種控制參數(shù)，以確保完成操作的質(zhì)量。 全自動（Full-Automated）模式：完全獨(dú)立于作業(yè)員的干預(yù)。數(shù)字?jǐn)z影測量工作站自動化功能的分類數(shù)字?jǐn)z影測量工作站自動化功能的分類第28頁/共42頁9.2、DPW的組成與功能一、DPW的組成1、硬件組成：計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備外部設(shè)備： 立體觀測及操作控制設(shè)備。 輸入輸出設(shè)備第29頁/共42頁2、軟件組成：數(shù)字影像處理、模式識別、解析攝影測量、輔助功能軟件數(shù)字影像處理軟件影像旋轉(zhuǎn)影像濾波特征提取影像增強(qiáng)模式識別軟件特征識別與定位（包括框標(biāo)的識別與定位）

15、影像匹配目標(biāo)識別第30頁/共42頁解析攝影測量軟件定向參數(shù)計(jì)算空中三角測量解算數(shù)值內(nèi)插核線關(guān)系解析數(shù)字微分糾正第31頁/共42頁二、DPW的功能1、影像數(shù)字化 利用高精度的影像數(shù)字化儀（掃描儀）將像片轉(zhuǎn)化為數(shù)字影像2、影像處理 使影像的亮度與反差合適、色彩適度、方位正確。3、影像量測 單像量測：特征提取與定位 雙像量測：影像匹配及交互立體量測 多像量測：多影像間的匹配第32頁/共42頁4、影像定向 內(nèi)定向：在框標(biāo)的自動與半自動識別與定位的基礎(chǔ)上利用框標(biāo)的檢 校坐標(biāo)與定位坐標(biāo)，計(jì)算掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系間的變換參數(shù)。 相對定向：提取影像中的特征點(diǎn)，利用二維相關(guān)提取同名點(diǎn)，計(jì)算 相對定向參數(shù)。傳統(tǒng)

16、的攝影測量一般只在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位量測6對同名點(diǎn)， 數(shù)字?jǐn)z影測量則采用影像匹配的方法（通常匹配數(shù)百對同名點(diǎn)） 絕對定向：通過影像匹配確定控制點(diǎn)所對應(yīng)的同名點(diǎn)（目前主要是 人工操作） 第33頁/共42頁少量的已知大地點(diǎn)大量的代求坐標(biāo)點(diǎn)目的：根據(jù)少量的已知點(diǎn)解求大量的未知點(diǎn)坐標(biāo)5、自動空中三角測量第34頁/共42頁6、核線影像生成 按照核線關(guān)系，將影像的灰度沿核線方向予以重新排列（核線重排列） 構(gòu)成核線影像對，方便立體觀測及將二維影像匹配化為一維影像匹配。7、影像匹配 進(jìn)行密集點(diǎn)的影像匹配，以便建立數(shù)字地面模型（DTM）。8、數(shù)字地面模型的建立 由密集點(diǎn)影像匹配的結(jié)果與定向參數(shù)計(jì)算同名點(diǎn)的地面坐標(biāo)，然后 內(nèi)插DEM9、自動繪制等高線第35頁/共42頁10、制作正射影像第36頁/共42頁第37頁/共42頁11、正射影像鑲嵌與修補(bǔ)第38頁/共42頁12、數(shù)字測圖13、制作透視圖和景觀圖 14、制作立體匹配片 根據(jù)DEM引入視差，由正射影像制作立體匹配片。9.2、DPW的工作流程及產(chǎn)品一、DPW的工作流程第39頁/共42頁準(zhǔn)備工作：參數(shù)文件的建立及數(shù)據(jù)輸入自動空中三角測量 自動內(nèi)定向、相對定向模型連