數(shù)字?jǐn)z影測量

1、1. 數(shù)字?jǐn)z影測量的定義，數(shù)字?jǐn)z影測量與模擬數(shù)字測量的區(qū)別(YHJ)定義：數(shù)字?jǐn)z影測量時(shí)基于數(shù)字影像與攝影測量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別技術(shù)，來提取幾何、物理信息的攝影測量學(xué)的分支學(xué)科。區(qū)別：傳統(tǒng)的模擬攝影測量需要作業(yè)人員在雙眼立體觀察的情況下完成相對(duì)定向等工作，而數(shù)字?jǐn)z影測量是利用影像相關(guān)技術(shù)代替人眼目視觀測，自動(dòng)識(shí)別同名像點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)集合信息的自動(dòng)提取。2. 數(shù)字?jǐn)z影測量的主要作業(yè)過程P137-138(YHJ) 1）數(shù)字影像的獲取 2)數(shù)字影像的定向（內(nèi)定向，相對(duì)定向，絕對(duì)定向）3）建立核線影像4）影像的匹配與建立數(shù)字地面模型5）自動(dòng)繪制等高線 6）制作數(shù)字正

2、射影像 7）數(shù)字測量3. 數(shù)字?jǐn)z影測量幾種常用的坐標(biāo)系的定義，互相的轉(zhuǎn)換關(guān)系(YHJ)數(shù)字影像像素坐標(biāo)系、模擬影像像平面坐標(biāo)系、框標(biāo)坐標(biāo)系4. 什么事數(shù)字?jǐn)z影測量的內(nèi)外方位元素(YHJ)內(nèi)方位元素：確定物鏡后節(jié)點(diǎn)（攝影中心）和像平面相對(duì)應(yīng)位置的數(shù)據(jù)，成為相片的內(nèi)方位元素。包括像主點(diǎn)在像片框標(biāo)坐標(biāo)系中的位置X0、Y0，像片主距f，框標(biāo)點(diǎn)在框標(biāo)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)外方位元素：確定影像或攝影光束在攝影瞬間的空間位置和姿態(tài)的參數(shù)，包括：三個(gè)直線元素，攝影中心S在地面攝影測量坐標(biāo)系中的坐標(biāo)（Xs，Ys，Zs），三個(gè)角元素，以Y軸為主軸-三個(gè)元素5. 什么事共線方程，什么是單向空間后方交會(huì)(YHJ)共線方程：共

3、線方程是表達(dá)物點(diǎn)、像點(diǎn)和投影中心（對(duì)像片而言通常是鏡頭中心）三點(diǎn)位于一條直線的數(shù)學(xué)關(guān)系式單像空間后方交會(huì)：在攝影之后，利用一定數(shù)量的地面控制點(diǎn)，根據(jù)共線條件方程反求相片的外方位元素，這種方法稱為單張像片的空間后方交會(huì)。6. 什么是立體相對(duì)的前方交會(huì)，基于共線方程的嚴(yán)密結(jié)算方法是怎么實(shí)現(xiàn)的(YHJ)前方交會(huì)：利用立體像對(duì)中兩張像片的內(nèi)、外方位元素和像點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)的方法，稱為立體像對(duì)的空間前方交會(huì)。前方交會(huì)計(jì)算步驟：1.像片控制測量 2.像點(diǎn)坐標(biāo)量測 3.空間后方交會(huì)計(jì)算像片的外方位元素4.空間前方交會(huì)計(jì)算待定點(diǎn)的地面坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)：7. 數(shù)字影像采樣理論，采樣，樣點(diǎn)采樣間隔(YHJ)采樣

4、：指對(duì)實(shí)際連續(xù)函數(shù)模型離散化的測量過程樣點(diǎn)：被測量的“點(diǎn)”是小的區(qū)域，即像素采樣間隔：采樣矩形的大小，一班由掃描分辨率和數(shù)碼相機(jī)的分辨率確定8. 什么事數(shù)字影像重采樣，重采樣的方法，臨近像元法，雙線性插值法(YHJ)定義：數(shù)字影像集合變換后影像的矩陣元素位置一般不與原始數(shù)字影像矩陣元素位置一一對(duì)應(yīng)，這時(shí)基于原始影像矩陣，使用局部內(nèi)插的方法來估計(jì)灰度值的過程即數(shù)字影像的重采樣重采樣的方法：1.最鄰近點(diǎn)（象元）法 2.雙線性內(nèi)插法9. 什么事數(shù)字影像的內(nèi)定向，內(nèi)定向的目的是什么？(YHJ)定義：建立數(shù)字影像的像素坐標(biāo)系和像平面直角坐標(biāo)系之間的關(guān)系的過程稱作數(shù)字影像的內(nèi)定向目的：得出像素坐標(biāo)系到像平

5、面直角坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換系數(shù)10. 什么事核面，核線，如何在單張影像中尋找核線，如何在同名相片中尋找相同核線(YHJ)核面：攝影基線與同一地面點(diǎn)發(fā)出的兩條同名光線組成的面核線：核面與像片的交線，核面與左右像片面的交線為同名核線11. 光束法區(qū)域評(píng)查的基本思想，光束法區(qū)域評(píng)查的優(yōu)缺點(diǎn)，光束法區(qū)域評(píng)查的基本過程(YHJ)基本思想：以一副像片的一束光線作為平差但愿，以共線方程作為平差模型，通過各光束在空間的旋轉(zhuǎn)和平移，使模型之間的公共光線實(shí)現(xiàn)最佳交會(huì)，將整體趨于最佳地納入到控制點(diǎn)坐標(biāo)系中，從而確定加密點(diǎn)的地面坐標(biāo)系及外方位元素。優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)：1）數(shù)學(xué)模型是共線條件方程式，平差單元是每個(gè)光束，每副影像的像

6、點(diǎn)坐標(biāo)值為原始觀測值，未知數(shù)是各影像的外方位元素和待定坐標(biāo)2)最嚴(yán)密的解算方法3)誤差方程式直接對(duì)原始觀測值列出能方便地估計(jì)影像系統(tǒng)誤差的影像，最便于引入非攝影測量附加觀測值 缺點(diǎn)：需對(duì)共線方程線性化，且需對(duì)未知數(shù)提供初始值，計(jì)算量大基本過程：1）各影像外方位元素和待定點(diǎn)地面點(diǎn)坐標(biāo)近似值的確定2）在每副數(shù)字影像上刺出控制點(diǎn)和待定點(diǎn)的位置，按每條攝影光線的共線方程列出誤差方程3）根據(jù)未知參數(shù)的近似值，對(duì)誤差方程線性化4)建立法方程,求解位置參數(shù)每副影像的外方位元素增量 和 所有待定點(diǎn)的地面坐標(biāo)增量5）如果外方位元素大于限定值時(shí)重復(fù)3,4步驟12. 什么事質(zhì)檢校光束法區(qū)域網(wǎng)評(píng)查(YHJ)在共線條件

7、中，利用若干附加參數(shù)描述系統(tǒng)誤差影像，在區(qū)域網(wǎng)平差過程中，利用若干附加參數(shù)描述系統(tǒng)誤差影像，在區(qū)域平差過程中同時(shí)求解這些參數(shù)，以自動(dòng)測定并消除系統(tǒng)誤差13. 什么事數(shù)字影像相關(guān)，如何通過二維相關(guān)，一維相關(guān)尋找同名像點(diǎn)(YHJ)定義：利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行數(shù)字計(jì)算的方式完成影像相關(guān)，識(shí)別出兩幅或多幅影像的同名像點(diǎn)。如何：1.二維相關(guān)：1）先在左像上確定一個(gè)待定點(diǎn)，以該定點(diǎn)為中心選取MxN個(gè)像素灰度陣列作為圖標(biāo)區(qū)2)估計(jì)出右像點(diǎn)可能存在的范圍，建立一個(gè)KxL像素的搜索區(qū)，依次在搜索區(qū)不同位置去除MxN個(gè)灰度陣列作為搜索窗口，計(jì)算與目標(biāo)的相似測度3）相似性測試度最大時(shí)，搜索窗口中心被認(rèn)為是目標(biāo)點(diǎn)的

8、同名像點(diǎn)2.一維相關(guān)：立體像對(duì)經(jīng)相對(duì)定向后，建立核線影像，由于同名像點(diǎn)必然在同名核線上，此時(shí)同名點(diǎn)只需在一個(gè)方向上搜索14. 數(shù)字影像匹配的五種基本方法，如何采用拋物線擬合法提高匹配精度(YHJ)方法：1.相關(guān)函數(shù)（矢量數(shù)積）2.協(xié)方差函數(shù)（矢量投影）3.相關(guān)系數(shù)（矢量夾角）4.差平方和5.差絕對(duì)值和如何：如何采用拋物線擬合法提高匹配精度，拋物線頂點(diǎn)K處位置為取相鄰象元3個(gè)相關(guān)系數(shù)進(jìn)行擬合15. 基于物方的影像匹配方法的實(shí)現(xiàn)步驟(YHJ)1.給定地面點(diǎn)的平面坐標(biāo)（X,Y）和可能的最低高程的平面坐標(biāo)Zmin，確定高程搜索步距Z，步距的大小由精度而定2.由地面坐標(biāo)（X,Y）與可能的高程Zi=Zmi

9、n+i*Z（i=0,1,2）根據(jù)共線方程計(jì)算左右像點(diǎn)坐標(biāo)和3.分別以和為中心在左右影像上去像窗口計(jì)算匹配測度i4、將i增加1，重復(fù)2,3步驟得到一系列相關(guān)系數(shù)0，1，2n，取其中最大值k對(duì)應(yīng)的即為A點(diǎn)的高程5.為了提高精度，可以利用k和相鄰幾個(gè)相關(guān)系數(shù)擬合一條拋物線，其極值對(duì)應(yīng)的高程作為A的高程或以更小的步距Z在更小的范圍內(nèi)重復(fù)以上步驟16. 什么事最小二乘匹配，影像的灰度的變形有哪幾大類，對(duì)于考慮輻射的線性畸變和考慮影像的相對(duì)位移的最小二乘匹配如何實(shí)現(xiàn)的(SQS)按vv=min原則進(jìn)行影像匹配的數(shù)學(xué)模型影像灰度的系統(tǒng)變形有兩大類：輻射和幾何.畸變考慮影像相對(duì)位移的一維最小二乘匹配，假設(shè)兩個(gè)一

10、維函數(shù)g2（x）相對(duì)于g1（x）只存在零次幾何編寫位移量X。g1(x)+n1(x)=g2(x+x)+n2(x)à誤差方程V(x)=g2(x+x)-g1(x)為求X，將上式線性化，V(x)=g2(x)*x-g1(x)-g2(x)對(duì)離散的數(shù)字影像而言，灰度函數(shù)的倒數(shù)可以由差分代替，誤差方程：V=g2(x)*x-g解的影像的相對(duì)位移：17. 多拿點(diǎn)最小二乘影像匹配的具體步驟18. 數(shù)字高程模型DEM的定義，數(shù)字高程模型的形式，它們各有哪些優(yōu)缺點(diǎn)(SQS)DEM定義：表示區(qū)域D上地形的三維向量有限序列Vi=(Xi,Yi,Zi) i=1,2,3n其中(Xi,Yi) D是平面坐標(biāo)Z為(Xi,Yi

11、)對(duì)應(yīng)的高程DEM形成，及優(yōu)缺點(diǎn): 1.規(guī)則矩形格網(wǎng)：存儲(chǔ)量小，便于使用管理，缺點(diǎn)是有時(shí)不能準(zhǔn)確表示地形結(jié)構(gòu)和細(xì)部2.不規(guī)則三角網(wǎng)TIN：能較好的顧及地貌特征點(diǎn)、線，表示復(fù)雜地形表面壁矩形格網(wǎng)精確.缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用與管理也比較復(fù)雜3.Grid-TIN19. DEM數(shù)據(jù)點(diǎn)采集方法和采集方式有哪些(LSH)1.地面測量2.現(xiàn)有地圖數(shù)字化3.空間傳感器4.攝影測量方法（沿等高線采樣規(guī)則格網(wǎng)采樣剖面法漸進(jìn)采樣選擇采樣混合采樣）7.全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)采樣20. 在DEM內(nèi)插法加密點(diǎn)時(shí)，主要有哪些內(nèi)插方法？(LSH)1.整體函數(shù)內(nèi)插法2.局部（分塊）函數(shù)內(nèi)插法（線性內(nèi)插雙線性多項(xiàng)式內(nèi)

12、插雙三次多項(xiàng)式（樣條函數(shù)）內(nèi)插多面函數(shù)法）3.逐點(diǎn)插值法（移動(dòng)擬合法加權(quán)平均法）21. 不規(guī)則三角網(wǎng)TIN的定義，TIN的建網(wǎng)方法(ZB)定義：不規(guī)則三角網(wǎng)是一種表示數(shù)字高程模型的方法，就是用一系列互不交叉，互不重疊的連接在一起的三角形來表示地形表面。建網(wǎng)方法：1角度判別法建立TIN，該方法是已知三角形的一邊（兩頂點(diǎn)）后，利用余弦定理計(jì)算備選第三頂點(diǎn)為角頂點(diǎn)的三角形的內(nèi)角大小，選擇其中最大者為第三頂點(diǎn)。2狄洛尼三角網(wǎng)，它有兩種方法得到，一是先構(gòu)建泰森多邊形再連三角網(wǎng)；二是根據(jù)離散參考點(diǎn)直接形成三角網(wǎng)。22.什么事航射影像的集合變形(SXH)幾何變形: 由于航攝影像是中心投影，所以存在著因像片傾

13、斜和地面起伏引起的像點(diǎn)位移，這種畸變稱為幾何變形。像片糾正:將中心投影的航攝像片進(jìn)行處理,消除像片傾斜引起的像點(diǎn)位移,消除或限制地形起伏引起的投影差,歸化不同攝站所攝像片的比例尺,就可形成既有航攝影像的優(yōu)點(diǎn)又有地形圖的數(shù)學(xué)精度的正射影像,這一過程稱為像片糾正。設(shè)任意像元在原始影像和糾正后影像中的坐標(biāo)分別為(x,y)和(X,Y),他們之間存在著映射關(guān)系為x=fx(X,Y),y= fy(X,Y) 或X=X(x,y),Y=Y(x,y) 是由糾正后的像點(diǎn)坐標(biāo)(X,Y)出發(fā)反算該點(diǎn)在原始影像上的像點(diǎn)坐標(biāo)(x,y),這種方法稱為間接法數(shù)字糾正。過程:(1)計(jì)算地面點(diǎn)坐標(biāo)。設(shè)正射影像上任意像素中心P的坐標(biāo)為

14、（X,Y），由正射影像左下角圖廓點(diǎn)地面坐標(biāo)（X0，Y0）與正射影像比例尺分母M計(jì)算P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的地面坐標(biāo)（X,Y） X=X0+M*X Y=Y0+M*Y(2)計(jì)算像點(diǎn)坐標(biāo)。間接法數(shù)字糾正的基本公式是共線條件方程式根據(jù)正射影像某像素的地面坐標(biāo)（X,Y）,在已知的數(shù)字地面模型上內(nèi)插出該點(diǎn)的高程Z，再利用共線條件方程式計(jì)算出該點(diǎn)在對(duì)應(yīng)原始影像中的像點(diǎn)坐標(biāo)（x，y）。(3) 灰度重采樣。由于算得的原始影像點(diǎn)坐標(biāo)不一定正好落在像元中心，因此必須進(jìn)行灰度重采樣，一般采用雙線性內(nèi)插方法，求得像點(diǎn)p的灰度值g（x，y）。(4)灰度賦值。最后將像點(diǎn)p的灰度值g（x，y）賦給糾正后的像素P，即 G（X,Y）=g（x，y）依次對(duì)每個(gè)像元進(jìn)行上述運(yùn)算，即能得到糾正后的正射影像。23.什么是影像的