第五次課全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)演示文稿

第五次課全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)演示文稿目前一頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)優(yōu)選第五次課全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)目前二頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－1概述數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量：基于數(shù)字影像與攝影測(cè)量基本原理，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)別等多學(xué)科的理論方法，提取所攝目標(biāo)用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測(cè)量學(xué)的分支學(xué)科。

SoftCopyPhotogrammetryAllDigitalPhotogrammetry目前三頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－1概述攝影測(cè)量三個(gè)發(fā)展階段的比較：應(yīng)用時(shí)間典型設(shè)備主要測(cè)繪產(chǎn)品

20世紀(jì)初～90年代初模擬立體測(cè)圖儀模擬線劃圖

20世紀(jì)70年代初～至今解析立體測(cè)圖儀模擬/數(shù)字線劃圖

20世紀(jì)80年代末～至今數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)DEM,DOM,DLG,DRG

目前四頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－1概述攝影測(cè)量三個(gè)發(fā)展階段的比較：代表性理論方法作業(yè)性質(zhì)發(fā)展?fàn)顩r模擬攝影測(cè)量光學(xué)、機(jī)械投影交會(huì)機(jī)械輔助測(cè)圖已過時(shí)（成熟）解析攝影測(cè)量數(shù)字投影交會(huì)、平差計(jì)算機(jī)輔助測(cè)圖正在過時(shí)（成熟）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量影像匹配、模式識(shí)別

自動(dòng)化測(cè)繪及迅速發(fā)展中，信息處理

成熟部分進(jìn)入生產(chǎn)

目前五頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－1概述影像匹配的發(fā)展過程灰度信號(hào)電信號(hào)電子相關(guān)光學(xué)相關(guān)數(shù)字相關(guān)電信號(hào)數(shù)字信號(hào)目前六頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－2數(shù)字影像及數(shù)字影像重采樣一、影像灰度

影像的灰度又稱為光學(xué)密度。在攝影底片上，攝影的灰度值反映了它透明的程度，即透光的能力。取阻光率的對(duì)數(shù)稱為影像的光學(xué)密度或灰度，即：阻光率為：

投射在底片上的光通量為，經(jīng)底片吸收后而通過底片的光通量為，則透光率為：目前七頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－2數(shù)字影像及數(shù)字影像重采樣

數(shù)字式傳感器對(duì)目標(biāo)拍攝數(shù)字影像的獲取

將光學(xué)影像數(shù)字化每個(gè)最小影像單元稱為像元或像素（Pixel)二、數(shù)字影像目前八頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－2數(shù)字影像及數(shù)字影像重采樣矩陣表示:

矩陣的每個(gè)元素值g(i,j)是個(gè)灰度值,代表影像經(jīng)采樣與量化了的“灰度級(jí)”。目前九頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－2數(shù)字影像及數(shù)字影像重采樣2、量化——把采樣點(diǎn)上的灰度數(shù)值取為整數(shù)。把像片上有可能出現(xiàn)的最大灰度范圍進(jìn)行等分，四舍五入。1、采樣——對(duì)影像幾何空間（像平面）的離散化，取得像元點(diǎn)位。即對(duì)實(shí)際連續(xù)函數(shù)模型離散化的量測(cè)過程。采樣間隔（通常取與像元邊長相等）可取12.5,25,50,100,(μm)量化級(jí)別可取(i通常取6、7、8）

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§8－2數(shù)字影像及數(shù)字影像重采樣三、數(shù)字影像內(nèi)定向影像內(nèi)定向：將儀器坐標(biāo)系中的像點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為像平面坐標(biāo)系中坐標(biāo)的過程。

通常采用仿射變換:其中變換系數(shù)由四個(gè)框標(biāo)的儀器坐標(biāo)及相應(yīng)像平面坐標(biāo)代入上式解得。

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§8－2數(shù)字影像及數(shù)字影像重采樣四、數(shù)字影像重采樣

由于所求得的像點(diǎn)不一定恰好落在原始像片上像元素的中心，要獲得該像點(diǎn)的灰度值，就要在原采樣的基礎(chǔ)上再一次采樣，即重采樣。

采用影像內(nèi)插的方法：雙線性內(nèi)插、雙三次卷積法、最鄰近像元法等。目前十二頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－3基于灰度的數(shù)字影像相關(guān)

影像匹配：根據(jù)某種相似性尺度評(píng)判兩張像片上子區(qū)域（影像相關(guān))(窗口）內(nèi)影像的相似性，以確定同名像點(diǎn)的過程。基于特征的影像匹配：先提取窗口影像中的特征,

再探求特征相似性的匹配法。基于灰度的影像匹配：直接探求窗口影像的灰度分布相似性的匹配法。目前十三頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－3基于灰度的數(shù)字影像相關(guān)在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量中，在沒有人眼的立體觀測(cè)情況下，如何從左右數(shù)字影像中尋找同名像點(diǎn)，即是數(shù)字影像相關(guān)（影像匹配）。影像匹配是全數(shù)字化攝影測(cè)量的核心問題。目前十四頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－3基于灰度的數(shù)字影像相關(guān)一、相關(guān)系數(shù)法相似性尺度為兩窗口內(nèi)影像（灰度分布）的相關(guān)系數(shù)。目前十五頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－3基于灰度的數(shù)字影像相關(guān)2、計(jì)算公式

依次在搜索區(qū)內(nèi)取出與目標(biāo)區(qū)同樣大小的子窗口,并計(jì)算目標(biāo)窗口與搜索子窗口的影像相關(guān)系數(shù)ρ；ρ最大的子窗口即為匹配窗口；目標(biāo)窗口中心像元，與匹配窗口中心像元為同名像元。1、匹配方法目前十六頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－3基于灰度的數(shù)字影像相關(guān)式中：目前十七頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－3基于灰度的數(shù)字影像相關(guān)二、高精度最小二乘匹配法匹配精度可達(dá)1/10～1/100像元。

利用相關(guān)影像灰度差有均方根值為最小的原理提出此方法。

在相關(guān)運(yùn)算中引入一些變換參數(shù)作為待定值，直接納入到最小二乘解算中，引入變換參數(shù)的目的是低償兩個(gè)匹配窗口之間的幾何及輻射差異。目前十八頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－3基于灰度的數(shù)字影像相關(guān)設(shè)窗口影像之間的幾何變形為：又設(shè)窗口影像之間的輻射變化有：線性化后，得匹配的誤差方程式

平差解得變換參數(shù)后，也可得到的匹配點(diǎn)位目前十九頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定核面：通過攝影基線且與像平面相交的任一平面。核線：核面與像平面的交線。同名核線：同一核面與像對(duì)相交所得的一對(duì)核線。一、同名核線:1、基本概念目前二十頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定2、核線的性質(zhì)（1）在傾斜影像上的所有核線相互不平行，但交于核點(diǎn)（極點(diǎn)）。（2）在理想影像平面上，所有核線相互平行，不僅同一影像面上的核線平行，而且影像對(duì)上的相應(yīng)的核線也平行，上下視差為零，這一特性對(duì)于立體觀測(cè)是十分有用的。（3）左（右）影像上的某一點(diǎn)，其同名點(diǎn)必定在其右（左）影像上的同名核線上，這一特性是實(shí)現(xiàn)核線相關(guān)的基本依據(jù)。（同名像點(diǎn)必然位于同名核線上。）目前二十一頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定影像數(shù)字化過程中，像元素按矩陣形式規(guī)則排列，掃描行不是核線方向。因此，欲進(jìn)行核線相關(guān)，必須先找到核線，而且核線確定的精度直接影響影像相關(guān)的精度。目前二十二頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定

影像上的所有核線是互相不平行的，它們交于核點(diǎn)；如果將核線投影到一對(duì)“理想像對(duì)”上，則在理想像對(duì)上的所有核線相互平行。影像上的核線以及影像對(duì)之間的核線均相互平行。目前二十三頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定

因此，可以在相對(duì)水平像片上建立規(guī)則的格網(wǎng)，它的行就是核線，核線上像元素的灰度可由它對(duì)應(yīng)的實(shí)際像片上的灰度求得。設(shè)傾斜影像上的坐標(biāo)系為與；理想影像上的坐標(biāo)系為與，按照共線方程有：目前二十四頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定

式中的外方位元素可以由單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向求得，顯然在理想影像像對(duì)上，v可視為常數(shù)，同時(shí)將屬于外方位元素的項(xiàng)合并整理，得：目前二十五頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定（4）得到原始影像坐標(biāo)后，并不一定處于某一個(gè)像素的整數(shù)位置上，需要進(jìn)行重采樣，將這些像點(diǎn)經(jīng)重采樣后的灰度直接賦給核線影像。3、核線影像生成過程（1）在內(nèi)定向的基礎(chǔ)上，按照單獨(dú)像對(duì)相對(duì)定向的方法進(jìn)行相對(duì)定向，求得五個(gè)相對(duì)定向元素。（2）根據(jù)相對(duì)定向的結(jié)果，將原始影像的四個(gè)角點(diǎn)投影到核線影像平面上，以確定核線影像的范圍。（3）在確定某一行核線影像的坐標(biāo)v=c之后，以等間隔Δ取一系列u值：Δ,2Δ,3Δ…

按(a)式解求的一系列的像點(diǎn)坐標(biāo)(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)…

并內(nèi)定向出這些點(diǎn)的原始影像坐標(biāo)。目前二十六頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定目前二十七頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定

把原始影像轉(zhuǎn)為行方向與核線方向一致的影像，則匹配搜索只需沿行方向進(jìn)行，由此二維匹配轉(zhuǎn)化為一維匹配。二、一維匹配目前二十八頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－4核線相關(guān)與同名核線的確定核線相關(guān)

核線相關(guān)是一種一維相關(guān)，其目標(biāo)區(qū)和搜索區(qū)分別位于左、右同名核線上，均為一維的影像窗口。

為了沿同名核線搜索同名點(diǎn)。在左核線上建立一個(gè)目標(biāo)區(qū)，該目標(biāo)區(qū)中心就是目標(biāo)點(diǎn)，目標(biāo)區(qū)的長度為n個(gè)像元素（n為奇數(shù)）；另在右片上沿同名核線建立搜索區(qū)，其長度為m個(gè)像元素，計(jì)算有關(guān)相關(guān)系數(shù)，并取最大值所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)區(qū)的中心點(diǎn)為最終的同名點(diǎn)。目前二十九頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)

一、系統(tǒng)硬件1、影像掃描數(shù)字化儀2、計(jì)算機(jī)3、立體觀測(cè)裝置4、輸出設(shè)備繪圖儀閃閉式立體眼睛及同步器手輪，腳盤（編碼器）

目前三十頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)目前三十一頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)運(yùn)行環(huán)境及配置

VirtuoZoNT基于WindowsNT（4.0以上版本）平臺(tái)運(yùn)行，基本配置為：

PentiumⅡ300/128MBRAM/9GBHD/20×CDROM；17寸彩色顯示器，1024×768分辨率，刷新頻率大于100Hz。另外還應(yīng)有數(shù)字化影像獲取裝置（高精度掃描儀）、成果輸出設(shè)備以及立體觀察裝置等附屬配置。其中立體觀察裝置有偏振光、閃閉式、立體反光鏡、互補(bǔ)色（紅綠鏡）等四種。

目前三十二頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)二、系統(tǒng)軟件（VirtuoZoNT)

基本模塊包括：

1、基本數(shù)據(jù)管理模塊

a、基本數(shù)據(jù)、影像輸入及參數(shù)設(shè)置

b、圖廓整飾

c、數(shù)據(jù)輸出

d、三維立體景觀顯示

2、定向模塊

a、全自動(dòng)內(nèi)定向

b、全自動(dòng)相對(duì)定向

c、半自動(dòng)絕對(duì)定向

d、生成核線影像目前三十三頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)3、匹配模塊a、影像匹配預(yù)處理

b、影像匹配

c、匹配編輯4、DEM生成模塊a、自動(dòng)生成DEM

b、DEM自動(dòng)拼接

c、自動(dòng)繪制等高線5、正射影像生成模塊

a、自動(dòng)生成數(shù)字正射影像

b、正射影像和等高線疊合

c、正射影像鑲嵌6、數(shù)字測(cè)圖模塊

a、人機(jī)交互式立體測(cè)繪

b、線劃要素半自動(dòng)提取目前三十四頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)1、衛(wèi)星影像測(cè)圖模塊

2、近景測(cè)量模塊

3、自動(dòng)空中三角測(cè)量模塊

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·備選模塊包括：目前三十五頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)三、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作流程（VirtuoZo.NT）

準(zhǔn)備工作模塊（參數(shù)文件的建立）自動(dòng)空中三角測(cè)量定向模塊自動(dòng)內(nèi)定向自動(dòng)相對(duì)定向半自動(dòng)絕對(duì)定向目前三十六頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)

預(yù)處理（特征點(diǎn)線的提取）核線影像生成平坦城市地區(qū)的匹配及編輯影像匹配匹配編輯

地物測(cè)繪立體測(cè)繪線劃要素半自動(dòng)提取第三方高程信息輸入、構(gòu)建三角網(wǎng)DEM生成與拼接正射影像的生成等高線生成及自動(dòng)注記正射影像鑲嵌等高線編輯目前三十七頁\總數(shù)五十頁\編于八點(diǎn)第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

§8－5數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)正射影像圖等高線要素地物要素地圖整飾DigitalElevationModel(DEM)數(shù)字高程模型DigitalOrthophotoMap(DOM)數(shù)字正射影像圖DigitalLineGraph(DLG)數(shù)字線劃圖DigitalRasterGraph(DRG)數(shù)字柵格地圖四、系統(tǒng)測(cè)繪成果目前三十八頁