正式--第七章__像片糾正及正射影像圖

1、引言航片與地形圖的區(qū)別8.1 像片糾正的概念與分類8.2 數(shù)字微分糾正8.3 正射影像圖的制作一、像片糾正的概念定義消除因像片傾斜產(chǎn)生的像點(diǎn)位移，限制或消除因地形起伏產(chǎn)生的投影差，同時(shí)歸化影像比例尺工作。實(shí)質(zhì)：將中心投影的像片變成具有正射投影性質(zhì)的像片1、光學(xué)機(jī)械糾正以單張像片作為糾正單元，根據(jù)透視變換原理進(jìn)行像片糾正。使用的常用儀器為糾正儀。適用于平坦地區(qū)及地形起伏較小的丘陵地區(qū)。2、光學(xué)微分糾正（正射投影技術(shù)）光學(xué)微分糾正是利用光學(xué)投影類的正射投影裝置對(duì)像片影像逐個(gè)糾正單元進(jìn)行掃描曬像的微分糾正。光學(xué)微分糾正的糾正單元是呈線狀的小塊面積，即使用一個(gè)一定長(zhǎng)度的縫隙，因?yàn)榭p隙的寬度極小，因此也

2、稱為縫隙糾正。適用于地形起伏地區(qū)與山地制作正射影像圖。二、像片糾正方法分類 3、數(shù)字（微分）糾正以像元（像素）為糾正單元。利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字影像通過圖像變換來完成像片糾正，屬于高精度的逐點(diǎn)糾正。不僅適用于航片，還適用于遙感圖像的糾正。 三、像片糾正原理1、投影變換糾正根據(jù)透視變換原理建立像點(diǎn)與圖點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2、數(shù)學(xué)解析糾正采用數(shù)學(xué)公式建立像點(diǎn)與圖點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。四、平坦地區(qū)的像片糾正（光學(xué)機(jī)械糾正）平坦地區(qū)的概念：由于地形起伏產(chǎn)生的像點(diǎn)位移在圖上不超過0.4mm。1132312322213231131211yaxaayaxaYyaxaayaxaXmm平坦地區(qū)的構(gòu)像方程平坦地區(qū)的像片糾正至少需要4

3、對(duì)點(diǎn)（像點(diǎn)與其物點(diǎn)）坐標(biāo)對(duì)點(diǎn)糾正B BC CD DE EA Aa aS Sb bc cd d圖面通過人工平移、旋轉(zhuǎn)圖面，以及操作糾正儀糾正儀(HJ-24)具有兩個(gè)方向傾斜的復(fù)傾斜式國(guó)產(chǎn)儀器。儀器結(jié)構(gòu)軸與主光軸重合，即物鏡主平面始終水平，可用于糾正的最大像幅為2424（平方厘米），縮放系數(shù)（影像放大率）為0.5-3.0。 五、光學(xué)微分糾正按像片和糾正基準(zhǔn)面的關(guān)系l 直接投影方式（中心投影關(guān)系）：像片平面與糾正基準(zhǔn)面是處在滿足相似光束像片糾正的幾何條件和光學(xué)條件的位置上，投影曬像光線是使用恢復(fù)了像片的內(nèi)、外方位元素的中心投影光線。l 間接投影方式：像片平面與糾正承影面的位置是任意的，一般采取兩平面

4、相互平行，且垂直于糾正單元基準(zhǔn)面的投影曬像光線，圖點(diǎn)與像點(diǎn)間的關(guān)系通過函數(shù)關(guān)系表達(dá)。n 直接式光學(xué)投影的微分糾正特點(diǎn)：用定向好的投影器所投射的中心投影光束作為曬印正射投影像片的光線。由一臺(tái)雙像投影測(cè)圖儀與具有相同投影器的正射投影儀聯(lián)系在一起直接投影式光學(xué)正射投影儀結(jié)構(gòu)圖正射投影儀立體測(cè)圖儀立體測(cè)圖儀這種方法可以使縫隙內(nèi)的各投影點(diǎn)消除像片傾斜引起的像點(diǎn)位移；小縫隙中心點(diǎn)的投影曬像，由于緊貼著地面能消除地形起伏產(chǎn)生的投影差，而得到完全糾正，但縫隙內(nèi)的其它點(diǎn)還存在著投影差。 傳統(tǒng)方法的局限性 n 經(jīng)典的光學(xué)糾正儀進(jìn)行像片糾正，在數(shù)學(xué)關(guān)系上受到了很大的限制，因此在實(shí)現(xiàn)過程中作了不同程度的似近。n 近代

5、遙感技術(shù)中許多新的遙感器的出現(xiàn)，產(chǎn)生了不同于框幅式攝影像片的影像，使得經(jīng)典的光學(xué)糾正儀器難以適應(yīng)這些影像的糾正任務(wù)。n數(shù)字微分糾正的概念數(shù)字微分糾正的概念n框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正正主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、數(shù)字微分糾正的概念根據(jù)已知影像的參數(shù)（內(nèi)、外方位元素）與數(shù)字地面模型，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。二、數(shù)字（微分）糾正的基本原理基本任務(wù)：實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖像之間的幾何變換。通過解求像素的位置，然后進(jìn)行灰度內(nèi)插與賦值運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)像素與相應(yīng)地面元素的幾何變

6、換。數(shù)字糾正有兩種解算方案：n 間接法（反解法）數(shù)字糾正n 直接法（正解法）數(shù)字糾正設(shè)任意像元在原始影像與糾正影像中的坐標(biāo)分別為（x，y）、（X，Y），它們之間存在著映射關(guān)系： YXfyYXfxyx,yxYyxXYX,或從空白的糾正影像出發(fā)，按行列的順序依次由每個(gè)糾正像素點(diǎn)位反求其在原始影像中的位置，將所算得的原始影像上的灰度值賦予糾正影像上的像元。YXfyYXfxyx,yxff ,為間接糾正變換函數(shù)，為共線方程式。由于計(jì)算出的（x,y)并不一定恰好落在原始像元的中心，需經(jīng)過灰度值內(nèi)插。yxgYXg,0由于糾正影像是地面模型的正射投影，兩者之間僅存在比例尺的差異。因此，首先按成圖比例尺的要求將

7、作業(yè)范圍內(nèi)的地面模型格網(wǎng)的間隔重新確定，并將地面模型格網(wǎng)縮小為成圖比例尺大小，即得到糾正影像格網(wǎng)。反解法解算流程XY糾正影像原始影像xy灰度內(nèi)插反算X X0 + M X Y Y0 + M Y 2、計(jì)算像點(diǎn)坐標(biāo))()()()()()()()()()()()(33322203331110ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxDEM(X0,Y0)具體步驟：X及Y為正射影像上像點(diǎn)的坐標(biāo)3）灰度內(nèi)插 一般可采用雙線性內(nèi)插。 4）灰度賦值 最后將像點(diǎn)p的灰度值賦給糾正后像元素P，即 yxgYXG,xyayaxaayxg11011000)

8、,(2、直接法數(shù)字糾正從原始圖像出發(fā)，按行列順序依次對(duì)每個(gè)原始像元點(diǎn)位求出其在糾正影像中的正確位置yxYyxXYX,正解法解算流程原始影像糾正影像XYxyfcycxcfbybxbZZYYfcycxcfayaxaZZXXSSSS321321321321直接糾正變換函數(shù)糾正像點(diǎn)是非規(guī)則排列的 二維圖像 三維空間（X，Y，Z）正解法正解法缺點(diǎn) 數(shù)字高程模型的應(yīng)用數(shù)字高程模型的應(yīng)用 SZ2X0,Y0Z0近似ZZ1(X,Y)DEM內(nèi)插X1,Y1正解公式四、數(shù)字糾正實(shí)際解法四、數(shù)字糾正實(shí)際解法以“面元素”作為“糾正單元” ，一般以正方形作為糾正單元反算公式計(jì)算該糾正單元4個(gè)“角點(diǎn)”的像點(diǎn)坐標(biāo)，而糾正單元內(nèi)

9、的坐標(biāo)則用雙線性內(nèi)插求得 )()()(1),()()()(1),(3421234212ijyjyinyjniyjninnjiyijxjxinxjnixjninnjix數(shù)字正射影像與一般航片資料的區(qū)別比較項(xiàng)目數(shù)字正射影像一般像片投影方式正射投影中心投影比例尺固定不固定坐標(biāo)系統(tǒng)存在不存在傾斜誤差無有投影差地面上不存在有影像拼接易、精確難、粗略與矢量疊加能不能正射影像的影像質(zhì)量一般采用目視檢查，有合適的反差，均勻的色調(diào) 接邊不僅涉及幾何方面的精度問題，還涉及不同影像之間色調(diào)的不一致正射影像精度的檢查與質(zhì)量控制正射影像精度的檢查與質(zhì)量控制無縫鑲嵌無縫鑲嵌Seam line正射像片是指成像物體的影像具有

10、正射投影性質(zhì)的像片，即像片上的像點(diǎn)消除了因像片傾斜和地形起伏的產(chǎn)生的像點(diǎn)位移。正射影像圖是指用正射像片編制的帶有公里格網(wǎng)、圖廓內(nèi)外整飾和注記的平面圖。正射影像地圖指帶有等高線的正射影像圖。一、基本概念數(shù)字正射影像圖（Digital Orthophoto Map）是以航片或遙感影像為基礎(chǔ)，經(jīng)掃描處理并經(jīng)逐像元進(jìn)行輻射糾正、微分糾正和鑲嵌，按地形圖范圍剪裁生成的影像數(shù)據(jù)，并將地形要素信息以符號(hào)、線畫、注記、公里格網(wǎng)、圖廓整飾等形式填加到該影像平面上，形成以柵格數(shù)據(jù)形式存儲(chǔ)的影像數(shù)據(jù)庫(kù)。二、DOM的制作方法1、全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量法通過數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向后，

11、形成DEM，按反解法進(jìn)行單片數(shù)字微分糾正，將單片正射影像進(jìn)行鑲嵌，最后按圖幅裁切得到一幅數(shù)字正射影像圖，并進(jìn)行地名注記、公里格網(wǎng)及圖廓整飾等。2、單片數(shù)字微分糾正如果一個(gè)區(qū)域內(nèi)已有DEM數(shù)據(jù)，以及像片控制成果，就可以直接使用該成果數(shù)據(jù)制作DOM。先對(duì)航攝影負(fù)片進(jìn)行影像掃描后，根據(jù)控制點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)字影像內(nèi)定向，再由DEM成果進(jìn)行數(shù)字微分糾正。3、正射影像圖掃描若已有光學(xué)投影制作的正射影像圖，可直接對(duì)光學(xué)正射影像圖進(jìn)行影像掃描數(shù)字化，再經(jīng)幾何糾正就能獲取數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)。幾何糾正是直接針對(duì)掃描圖像變形進(jìn)行數(shù)字模擬。 39282736254232103928273625423210YbXYbYXbXbYbXYbXbYbXbbyYaXYaYXaXaYaXYaXaYaXaax傳統(tǒng)正射影像存在的問題傳統(tǒng)正射影像存在的問題傳統(tǒng)正射影像存在的問題傳統(tǒng)正射影像存在的問題39傳統(tǒng)正射影像傳統(tǒng)正射影像傾斜的樓體傾斜的樓體傾斜的樓體傾斜的樓體真