太原理工大學(xué)攝影測(cè)量學(xué)-像片糾正與正射影像圖

攝影測(cè)量學(xué)Photogrammetry1.像片糾正的概念與分類2.數(shù)字微分糾正像片糾正與正射影像圖3.立體正射影像對(duì)的制作方法4.數(shù)字正射影像圖的制作方法兩張像片→確定A點(diǎn)的地面坐標(biāo)X,Y,Z(解析攝影測(cè)量)或利用雙像進(jìn)行立體測(cè)圖。只用一張像片，能否確定A點(diǎn)的空間位置？航攝像片與正射影像圖的區(qū)別航攝像片是中心投影，正射影像圖是正射投影；航攝像片上存在由于像片傾斜和地形起伏引起的像點(diǎn)位移，正射影像圖上不存在像點(diǎn)位移；航攝像片上各點(diǎn)的比例尺不一致，而正射影像圖上各點(diǎn)的比例尺與規(guī)劃的比例尺一致。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類S1S2bAa1a2像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類像片平面圖與像片糾正的概念像片平面圖或正射影像圖是地圖的一種形式，是用相當(dāng)于正射影像的航攝像片上的影像來(lái)表示地物的形狀和平面位置。正射影像:地面點(diǎn)在圖面上的平面位置正確，且還有相應(yīng)的灰度值。利用中心投影的航攝像片編制像片平面圖或正射影像圖，是將中心投影轉(zhuǎn)變?yōu)檎渫队暗膯?wèn)題。

像片糾正:消除由于像片的傾斜所引起的像點(diǎn)的位移，同時(shí)改化規(guī)定的比例尺，這一作業(yè)過(guò)程為像片糾正。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類像片糾正方法分類

光學(xué)機(jī)械糾正法:利用光學(xué)方法糾正圖像是攝影測(cè)量中的傳統(tǒng)方法,將航攝像片糾正成為像片平面圖。

光學(xué)微分糾正(正射投影技術(shù)):解析攝影測(cè)量發(fā)展階段制作正射影像地圖的主要方法,使用一小塊面積(一定長(zhǎng)度的縫隙)作為一個(gè)糾正單元進(jìn)行糾正的方法。(是在專門的儀器—正射投影儀上進(jìn)行的)。

數(shù)字微分糾正:根據(jù)已知影像的內(nèi)定向參數(shù)和外方位元素及數(shù)字高程模型(DEM)進(jìn)行糾正。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類光學(xué)機(jī)械糾正法

儀器:糾正儀糾正過(guò)程:投影變換

適用地區(qū):平坦地區(qū)(投影差不超過(guò)圖上±0.4mm)

糾正方法:一次糾正法(投影變換方法)

一次糾正方法仍然是中心投影，只適應(yīng)對(duì)平坦地區(qū)的航攝像片進(jìn)行糾正，只能消除因像片傾斜引起的像點(diǎn)位移，不能消除因地形起伏產(chǎn)生的投影差。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類光學(xué)機(jī)械糾正法儀器:糾正儀

適用地區(qū):坡度變化較平緩的丘陵區(qū)(投影差超過(guò)圖上±0.4mm)

糾正方法:分帶糾正法

(Q=2h)

分帶糾正法是指在一張像片范圍內(nèi)，按照地形高程將作業(yè)區(qū)劃分為若干帶區(qū)，使每一帶區(qū)內(nèi)地形起伏引起的投影差小于規(guī)定的值。對(duì)每一帶區(qū)分別糾正曬像，然后鑲嵌成為一張糾正像片。Q/2

H1H2H3pSE3E2E1hQQQ像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類光學(xué)機(jī)械糾正法糾正儀滿足：幾何條件&光學(xué)條件理論基礎(chǔ)：中心投影變換(像片與地面、像片與畫面)兩透視平面的投影變換公式光學(xué)機(jī)械糾正法實(shí)際上是利用圖底上已知點(diǎn)的坐標(biāo)用對(duì)點(diǎn)的方法進(jìn)行糾正，用糾正儀的機(jī)械動(dòng)作(自由度)將投影圈點(diǎn)(像點(diǎn))與圖底叉點(diǎn)(對(duì)應(yīng)圖點(diǎn))重合。糾正儀的自由度:比例尺縮放、承影面傾斜、像片盤旋轉(zhuǎn)、像片的橫向偏心和縱向偏心糾正點(diǎn)數(shù)：5個(gè)糾正方法：對(duì)點(diǎn)糾正糾正好后，在承影面上放相紙曝光曬像得糾正好的像片(正射影像)。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類S光學(xué)微分糾正分為直接微分糾正與間接(函數(shù))微分糾正構(gòu)成：一臺(tái)雙像的光學(xué)測(cè)圖儀+具有相同投影器的正射投影儀、同步運(yùn)動(dòng)步驟：內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類感光材料A0AP1ZS1P1P2S1S2數(shù)字微分糾正根據(jù)影像的內(nèi)定向參數(shù)、方位元素以及數(shù)字高程模型，利用相應(yīng)的構(gòu)像方程(共線方程)，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，這一過(guò)程是將影像化為很多微小的區(qū)域逐點(diǎn)進(jìn)行，且使用的是數(shù)字方式處理，故稱為數(shù)字微分糾正。數(shù)字微分糾正技術(shù)是當(dāng)前像片糾正和正射影像圖制作的主要方法依被糾正的最小單元將微分糾正可分為兩類：點(diǎn)元素糾正、面元素糾正像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類基本原理與解算方案數(shù)字微分糾正與光學(xué)微分糾正一樣，其基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖像之間的幾何變換數(shù)字糾正:像素的幾何位置和灰度設(shè)任意像元在原始圖像的坐標(biāo)為(x,y),糾正后圖像對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)坐標(biāo)為(X,Y),實(shí)際上直接存在著映射關(guān)系像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正間接數(shù)字微分糾正直接數(shù)字微分糾正反解法(間接法)數(shù)字微分糾正像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正x=fx(X,Y,Z)y=fy(X,Y,Z)灰度賦值xxyyPX’X’Y’灰度內(nèi)插原始圖像反解法(間接法)數(shù)字微分糾正(1)計(jì)算地面點(diǎn)坐標(biāo):正射影像上任一像點(diǎn)P(X’,Y’)對(duì)應(yīng)的地面坐標(biāo)(X,Y)(2)計(jì)算原始圖像上像點(diǎn)坐標(biāo)p(x,y)根據(jù)共線條件方程式，地面點(diǎn)的Z坐標(biāo)根據(jù)DEM內(nèi)插像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正任何地形平坦地區(qū)反解法(間接法)數(shù)字微分糾正(3)像素坐標(biāo)的解算:根據(jù)內(nèi)定向參數(shù)，計(jì)算像點(diǎn)(x,y)的像素坐標(biāo)(I,J)(4)灰度內(nèi)插:根據(jù)計(jì)算得像素坐標(biāo)(I,J)，采用雙線性內(nèi)插法，內(nèi)插像點(diǎn)的灰度值(5)灰度賦值:將計(jì)算的灰度值賦給正射影像上的像點(diǎn)(X’,Y’)像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正正解法(直接法)數(shù)字微分糾正像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正原始圖像xyX’

糾正圖像Y’X=φx(x,y)Y=φy(x,y)正解法(直接法)數(shù)字微分糾正直接法數(shù)字影像糾正實(shí)際上是由二維影像坐標(biāo)變換到三維空間坐標(biāo)的過(guò)程需反復(fù)迭代解算糾正后的影像所得的像點(diǎn)不是規(guī)則排列，可能出現(xiàn)“空白”或重復(fù)像素，難以實(shí)現(xiàn)灰度內(nèi)插，獲得規(guī)則排列的正射數(shù)字影像像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正間接法、直接法比較像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正正射影像取灰度間接法原始影像正射影像送灰度直接法原始影像間接法、直接法比較像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正(x,y,Z)(X,Y)(Z)(x,y)(X,Y,Z)間接法直接法計(jì)算正射影像取灰度送灰度原始影像灰度賦值數(shù)字微分糾正實(shí)際解法實(shí)際上不是逐點(diǎn)糾正，以面元素作為糾正單元。取一個(gè)小正方形的塊作為糾正單元，用反解法求出四個(gè)角點(diǎn)的像點(diǎn)坐標(biāo)后，再內(nèi)插出任意一個(gè)像元所對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)后進(jìn)行灰度內(nèi)插。像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正x2x1x4x3YxXni22in11O數(shù)字微分糾正實(shí)際解法像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正數(shù)字微分糾正實(shí)際解法像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正1(0,0）2(n,0)3(n,n)4(0,n)立體正射影像對(duì)的制作方法獲得立體匹配片:將DEM格網(wǎng)點(diǎn)的X,Y,Z坐標(biāo)用共線方程變換到像片上的同時(shí)引入一個(gè)人工視差,該人工視差反映實(shí)地地形起伏情況。依據(jù)人工視差引入的方法，立體匹配片制作方法分為:基于斜平行投影、基于對(duì)數(shù)投影像片糾正與正射影像圖三.立體正射影像對(duì)的制作方法立體正射影像對(duì)的制作方法基于斜平行投影的立體正射影像對(duì)像片糾正與正射影像圖三.立體正射影像對(duì)的制作方法沒(méi)有上下視差存在左右視差立體正射影像對(duì)的應(yīng)用立體正射影像對(duì)的優(yōu)點(diǎn)便于定向和量測(cè)量測(cè)用的設(shè)備簡(jiǎn)單只要具備影像覆蓋范圍內(nèi)的DEM高程數(shù)據(jù)庫(kù)和所攝像片的內(nèi)外方位元素，就可以在攝影后制作出立體正射影像對(duì)。用立體正射影像來(lái)修測(cè)地形圖上的地物和量測(cè)具有一定高度物體的高度是十分有效的用立體正射影像對(duì)要比單眼觀測(cè)正射影像多辨認(rèn)出50%的細(xì)部像片糾正與正射影像圖三.立體正射影像對(duì)的制作方法數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量軟件DOM生產(chǎn)流程像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法內(nèi)定向相對(duì)定向絕對(duì)定向生成DEM生成DOM質(zhì)量檢查、整飾識(shí)別框標(biāo)自動(dòng)人工選取控制點(diǎn)自動(dòng)28第九章像片糾正與正射影像圖§4 數(shù)字正射影像圖的制作方法

*§9-3數(shù)字正射影像圖的制作方法原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號(hào)庫(kù)漢字庫(kù)數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號(hào)庫(kù)漢字庫(kù)數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像航空像片航天像片圖像數(shù)據(jù)現(xiàn)有地圖數(shù)字調(diào)繪野外數(shù)字測(cè)圖控制數(shù)據(jù)數(shù)字化等高線數(shù)字化數(shù)字空三等高線轉(zhuǎn)換DEM基本高程樣圖數(shù)字轉(zhuǎn)繪數(shù)字測(cè)圖、DEMDEM編輯圖幅拼接地形圖編輯紙質(zhì)地形圖電子地形圖地形數(shù)據(jù)DEM空三數(shù)據(jù)原始影像數(shù)字影像地圖生產(chǎn)數(shù)據(jù)流程圖成果表示信息處理信息獲取原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號(hào)庫(kù)漢字庫(kù)數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號(hào)庫(kù)漢字庫(kù)數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號(hào)庫(kù)漢字庫(kù)數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法制作方法全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法單片數(shù)字微分糾正正射影像圖掃描，但掃描后要進(jìn)行仿射變換改正工序野外控制測(cè)量空三加密：自動(dòng)空三利用區(qū)域網(wǎng)平差計(jì)算，檢測(cè)與剔除粗差

DEM采集、編輯：生成可靠的DEM

正射糾正：在進(jìn)行影像糾正時(shí)避免房屋、橋梁和道路扭曲變形，適合城市大比例尺影像圖制作影像拼接和鑲嵌、色調(diào)調(diào)整像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法正射影像上的遮蔽現(xiàn)象影像上的遮蔽是指由于地面上有一定高度的目標(biāo)物體遮擋，使得地面上的局部區(qū)域(包括目標(biāo)物體本身的局部)在影像上不可見的現(xiàn)象。S1CD左片右片AFBE像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法正射影像上的遮蔽現(xiàn)象影像上的遮蔽與投影方式有關(guān)。對(duì)于地物的正射投影，由于它是垂直平行投影成像，是不會(huì)產(chǎn)生遮蔽現(xiàn)象的。對(duì)于中心投影所產(chǎn)生的遮蔽現(xiàn)象，其實(shí)質(zhì)是投影差。建筑物ABA0

B0HfhrA0

A1

A遮蔽△r像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法正射影像上的遮蔽現(xiàn)象正射影像上遮蔽的對(duì)策影像獲取時(shí)的對(duì)策

糾正過(guò)程中的策略傳感器選擇的策略像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法真正射影像的概念及制作真正射影像是在數(shù)字微分糾正過(guò)程中，以數(shù)字表面模型(DSM)為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)字微分糾正。對(duì)于空曠地區(qū)而言:只要知道影像的內(nèi)、外方位元素和所覆蓋地區(qū)的DEM，按共線方程進(jìn)行數(shù)字微分糾正，且糾正后的影像不存在投影差。對(duì)于地表有人工建筑或樹木等覆蓋的地區(qū):在該地區(qū)的DEM基礎(chǔ)上，采集所有高出地表面的目標(biāo)物高度信息，得到制作真正射影像所需要的DSM。像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法真正射影像的概念及制作

DSM的采集:采用半自動(dòng)的方式在攝影測(cè)量工作站