攝影測(cè)量實(shí)習(xí)報(bào)告

VirtuoZo

全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告一、實(shí)習(xí)目的通過(guò)本次實(shí)習(xí)，理解4D產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程，熟悉使用VirtuoZo

全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)4D產(chǎn)品的過(guò)程，掌握生產(chǎn)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的原理，加深對(duì)有關(guān)理論知識(shí)的理解。(1)理解VirtuoZo數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的功效;(2)掌握VirtuoZo數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的作業(yè)流程;(3)加深對(duì)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基本理論、辦法和過(guò)程的理解;(4)培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力。二、實(shí)習(xí)過(guò)程1、理解VirtuoZo

系統(tǒng)VirtuoZo系統(tǒng)是基于WindowsNT的全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)，運(yùn)用數(shù)字影像或數(shù)字化影像完畢攝影測(cè)量作業(yè)。由計(jì)算機(jī)視覺(jué)(其核心是影像匹配與影像識(shí)別)替代人眼的立體量測(cè)與識(shí)別，不再需要傳統(tǒng)的光機(jī)儀器。從原始資料、中間成果及最后產(chǎn)品等都是以數(shù)字形式，克服了傳統(tǒng)攝影測(cè)量只能生產(chǎn)單一線劃圖的缺點(diǎn)，可生產(chǎn)出多個(gè)數(shù)字產(chǎn)品，如數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字線劃圖、景觀圖等，并提供多個(gè)工程設(shè)計(jì)所需的三維信息、多個(gè)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)所需的空間信息。VirtuoZo的重要軟件模塊涉及:解算定向參數(shù)、自動(dòng)空中三角測(cè)量、核線影像重采樣、影像匹配、生成數(shù)字高程模型、制作數(shù)字正射影像、生成等高線、制作景觀圖、DEM透視圖、等高線疊加正射影像、基于數(shù)字影像的機(jī)助量測(cè)、文字注記、圖廓整飾。VirtuoZo的作業(yè)方式為自動(dòng)化與人工干預(yù)。系統(tǒng)在自動(dòng)化作業(yè)狀態(tài)下運(yùn)行不須任何人工干預(yù)。人工干預(yù)是作為自動(dòng)化系統(tǒng)的“預(yù)解決”與“后解決”，如必要的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、必要的輔助量測(cè)等及自動(dòng)化過(guò)尚無(wú)法解決的問(wèn)題。人工干預(yù)不同于單的人工控制操作，而是盡量達(dá)成了半自動(dòng)化。根據(jù)VirtuoZo制作4d產(chǎn)品的基本工作流程以下:2、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備（1）實(shí)習(xí)測(cè)區(qū)資料分析根據(jù)給定的實(shí)習(xí)的原始資料，理解測(cè)區(qū)的航線數(shù)、影像數(shù)、原始影像的分辨率、像片比例尺、全測(cè)區(qū)控制點(diǎn)分布、控制點(diǎn)數(shù)據(jù)、相機(jī)數(shù)據(jù)。（2）建立測(cè)區(qū)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備完善后，進(jìn)入VIrtuoZo主界面，首先要新建一種測(cè)區(qū)，通過(guò)文獻(xiàn)打開測(cè)區(qū)，新建一種測(cè)區(qū)名，系統(tǒng)默認(rèn)后綴名為blk，默認(rèn)保存在系統(tǒng)盤下的wxf文獻(xiàn)夾里。*.blk文獻(xiàn)其實(shí)只是個(gè)索引文獻(xiàn)，它最后指向的是設(shè)立測(cè)區(qū)里的測(cè)區(qū)主目錄文獻(xiàn)夾。*.blk文獻(xiàn)建立好之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出設(shè)立測(cè)區(qū)的對(duì)話框，按照原始數(shù)據(jù)提供的信息填寫對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，之后保存退出。進(jìn)入設(shè)立→相機(jī)文獻(xiàn)，找到剛剛在設(shè)立測(cè)區(qū)對(duì)話框中新建的相機(jī)檢校文獻(xiàn)，雙擊進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)立界面，相機(jī)參數(shù)能夠直接通過(guò)輸入按鈕，輸入原始數(shù)據(jù)里面已有的相機(jī)文獻(xiàn)（普通格式為*.cmr）。進(jìn)入設(shè)立→地面控制點(diǎn)，能夠逐點(diǎn)輸入控制點(diǎn)文獻(xiàn)，或者直接通過(guò)輸入按鈕，直接讀取一種控制點(diǎn)文獻(xiàn)。參數(shù)設(shè)立完畢之后，還需要對(duì)影像文獻(xiàn)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將多個(gè)影像文獻(xiàn)轉(zhuǎn)換成VirtuoZo支持的影像格式（VirtuoZo系統(tǒng)有其自有的影像格式，文獻(xiàn)格式為*.vz。進(jìn)入文獻(xiàn)_引入_影像文獻(xiàn)，進(jìn)入輸入影像對(duì)話框，通過(guò)增加按鈕，將所要解決的原始影像引入對(duì)話框，由于飛機(jī)是循環(huán)飛行進(jìn)行拍攝的，第二條航帶的影像的相機(jī)文獻(xiàn)需要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)：選中第二條航帶的3張影像，點(diǎn)選項(xiàng)按鈕，在彈出的對(duì)話框中將相機(jī)旋轉(zhuǎn)背面的選項(xiàng)選擇是，確認(rèn)之后即可看到需要進(jìn)行相機(jī)旋轉(zhuǎn)的影像前有一種紅色旋轉(zhuǎn)的符號(hào)。然后填寫對(duì)的的像素大小，該像素大小需要在原始數(shù)據(jù)里面給出，如果沒(méi)有提供該數(shù)據(jù)，能夠輸入－1，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)讀取原始影像的頭文獻(xiàn)，然后給出一種像素大小。參數(shù)設(shè)立完畢之后點(diǎn)解決，影像開始進(jìn)行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的VZ影像將放在測(cè)區(qū)主目錄下的images文獻(xiàn)夾里面，每生成一種VZ影像，程序還會(huì)為該影像對(duì)應(yīng)一種影像參數(shù)文獻(xiàn)，文獻(xiàn)格式為*.spt。（3）建立模型進(jìn)行模型的設(shè)立，現(xiàn)以157和156兩張影像為例，介紹模型的創(chuàng)立過(guò)程：通過(guò)文獻(xiàn)→打開模型，能夠建立一種新模型，命名為157-156，默認(rèn)后綴名為mdl，建立好157-156模型后，程序自動(dòng)彈出模型參數(shù)設(shè)立對(duì)話框，按照該模型的基本狀況設(shè)立該對(duì)話框，重要設(shè)立左、右影像，其它可按程序默認(rèn)參數(shù)設(shè)立，之后保存退出。同樣的操作，能夠把其它模型都創(chuàng)立好，完畢全部模型的參數(shù)設(shè)立。3、模型定向（1）內(nèi)定向調(diào)用內(nèi)定向程序（解決→定向→內(nèi)定向），建立框標(biāo)模板（若模板已建立，則進(jìn)入左影像的內(nèi)定向）。為了從數(shù)字影像提取集合信息，必須建立數(shù)字影像中的像元素與所攝物體表面對(duì)應(yīng)的點(diǎn)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。內(nèi)定向的目的就是擬定掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系之間的關(guān)系以及數(shù)字影像可能存在的變形。不同型號(hào)的相機(jī)有著不同的框標(biāo)模板。普通一種測(cè)區(qū)使用同一相機(jī)攝影，因此只需在測(cè)區(qū)內(nèi)選擇一種模型建立框標(biāo)模板并進(jìn)行內(nèi)定向，其它模型不再需要重新建立框標(biāo)模板，即可直接進(jìn)行內(nèi)定向解決，在做內(nèi)定向解決時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)建立多個(gè)框標(biāo)模板。界面右邊小窗口為某個(gè)框標(biāo)的放大影像，其框標(biāo)中心點(diǎn)清晰可見(jiàn)。界面左窗口顯示了現(xiàn)在模型的左影像，若影像的四角的每個(gè)框標(biāo)都有白色的小框圍住，框標(biāo)近似定位成功。若小白框沒(méi)有圍住框標(biāo)，則需進(jìn)行人工干預(yù)：移動(dòng)鼠標(biāo)將光標(biāo)移到某框標(biāo)中心，單擊鼠標(biāo)左鍵，使小白框圍住框標(biāo)。依次將每個(gè)小白框圍住對(duì)應(yīng)的框標(biāo)后，框標(biāo)近似定位成功。選擇界面左窗口下的接受按鈕。左影像內(nèi)定向：該界面顯示了框標(biāo)自動(dòng)定位后的狀況?？蛇x擇界面中間小方塊按鈕將其對(duì)應(yīng)的框標(biāo)放大顯示于右窗口內(nèi)，觀察小十字絲中心與否對(duì)準(zhǔn)框標(biāo)中心，若不滿意可進(jìn)行調(diào)節(jié)?？驑?biāo)調(diào)節(jié)有自動(dòng)或人工兩種方式：自動(dòng)方式：選擇自動(dòng)按鈕后，移動(dòng)鼠標(biāo)在左窗口中的現(xiàn)在框標(biāo)中心點(diǎn)附近單擊鼠標(biāo)左鍵，小十字絲將自動(dòng)精確對(duì)準(zhǔn)框標(biāo)中心。人工方式：若自動(dòng)方式失敗，則可選擇人工按鈕，移動(dòng)鼠標(biāo)在左窗口中的現(xiàn)在框標(biāo)中心點(diǎn)附近單擊鼠標(biāo)左鍵，再分別選擇上、下、左、右按鈕，微調(diào)小十字絲，使之精確對(duì)準(zhǔn)框標(biāo)中心。右影像內(nèi)定向：與左影像內(nèi)定向相似，進(jìn)行右影像的內(nèi)定向。如果之前做過(guò)內(nèi)定向的，系統(tǒng)會(huì)彈出一種對(duì)話框，顯示左像片的內(nèi)定向參數(shù)（系統(tǒng)在完畢左像片的內(nèi)定向后再啟動(dòng)右像片的內(nèi)定向），并詢問(wèn)與否重新進(jìn)行內(nèi)定向。如果不想再進(jìn)行內(nèi)定向，選擇否；退出內(nèi)定向模塊，進(jìn)行相對(duì)定向。（2）相對(duì)定向每張像片最少要有三個(gè)地面控制點(diǎn)，才干進(jìn)行定向，但實(shí)際生產(chǎn)中，控制點(diǎn)數(shù)量不能滿足定向規(guī)定。在內(nèi)頁(yè)求解定向所需控制點(diǎn)的過(guò)程叫空中三角測(cè)量，其本質(zhì)就是用盡量少量的地面控制點(diǎn)，在內(nèi)頁(yè)加密出每張像片或每個(gè)像對(duì)所需要的控制點(diǎn)。另首先，為了獲取更高精度的地面控制點(diǎn)，采用光束法定向，運(yùn)用光束法平差未知參數(shù)的初值，從而進(jìn)行高精度定向。在豎直航空攝影或已知傾角近似值的傾斜攝影時(shí)，相對(duì)定向普通采用迭代解法。但是當(dāng)不懂得傾斜攝影中的傾角近似值以及不懂得影像的內(nèi)方位元素時(shí)，則采用相對(duì)定向的直接解法。進(jìn)行模型的相對(duì)定向，重要是通過(guò)找同名點(diǎn)，來(lái)擬定兩張影像之間的關(guān)系。相對(duì)定向的目的是為了恢復(fù)構(gòu)成立體像對(duì)的兩張像片的相對(duì)方位，恢復(fù)攝影時(shí)相鄰兩影像光束的互有關(guān)系，從而使同名光線對(duì)對(duì)相交，建立被攝物體的幾何模型。其數(shù)學(xué)模型是對(duì)應(yīng)的攝影光線與基線應(yīng)滿足共面條件，觀察值為上下視差。環(huán)節(jié)：選擇菜單“解決→模型定向→相對(duì)定向”；在影像顯示窗口內(nèi)點(diǎn)擊右鍵，選擇“自動(dòng)相對(duì)定向”；自動(dòng)相對(duì)定向完畢后，在定向成果窗口檢查同名點(diǎn)的上下視差，如果比較大，則比較大，則把它刪除或進(jìn)行調(diào)節(jié)；編輯完畢后，保存，退出。（3）絕對(duì)定向相對(duì)定向建立的立體模型，是一種以相對(duì)定向中選定的像空間輔助坐標(biāo)系為原則的模型，比例尺也是未知的。要擬定立體模型在地面測(cè)量坐標(biāo)系中的對(duì)的位置，則需要把模型點(diǎn)的攝影測(cè)量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面測(cè)量坐標(biāo)，這一工作需要借助于地面測(cè)量坐標(biāo)為已知值的地面控制點(diǎn)來(lái)進(jìn)行，這個(gè)過(guò)程稱為立體模型的絕對(duì)定向。因此絕對(duì)定向的目的就是將相對(duì)定西后求出的攝影測(cè)量坐標(biāo)變換為地面測(cè)量坐標(biāo)。模型的絕對(duì)定向，規(guī)定變換前后的坐標(biāo)系大致相似。而地面測(cè)量坐標(biāo)是左手直角坐標(biāo)系，攝影測(cè)量坐標(biāo)系是右手直角坐標(biāo)系。因此首先應(yīng)將點(diǎn)名測(cè)量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為地面攝影測(cè)量坐標(biāo)系。絕對(duì)定向前，我們要以手工的方式在現(xiàn)在模型的左右影像上精確地定位某些控制點(diǎn)。一種像對(duì)的兩張像片有十二個(gè)外方位元素，相對(duì)定向求得五個(gè)相對(duì)定向元素后，要恢復(fù)像對(duì)的絕對(duì)位置還要解求七個(gè)絕對(duì)定向元素，涉及模型的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放參數(shù)。它需要地面控制點(diǎn)來(lái)解求。這種坐標(biāo)變換，在數(shù)學(xué)上成為三維空間相似變換。環(huán)節(jié)：選擇菜單“解決→模型定向→絕對(duì)定向”；參考給出的控制點(diǎn)點(diǎn)位圖，在相對(duì)定向界面中，尋找對(duì)應(yīng)的控制點(diǎn)，對(duì)控制點(diǎn)的點(diǎn)位進(jìn)行精確調(diào)節(jié)，輸入控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)號(hào)，點(diǎn)擊“擬定”保存。4、生成核線影像非水平方式的核線重采樣是基于模型相對(duì)定向成果，遵照核線原理對(duì)左右原始影像沿核線方向保持X不變?cè)赮方向進(jìn)行核線重采樣，這樣所生成的核線影像保持了原始影像同樣的信息量和屬性。環(huán)節(jié)：定義作業(yè)區(qū)；生成核線影→非水平核線；保存；退出；按照同樣的環(huán)節(jié)，進(jìn)行其它模型的內(nèi)定向、相對(duì)定向、絕對(duì)定向、核線影像生成，當(dāng)每個(gè)模型的核線影像生成后，則進(jìn)行影像匹配計(jì)算。5、影像匹配及匹配后的編輯選擇菜單“解決→影像匹配”項(xiàng)，出現(xiàn)影像匹配計(jì)算的進(jìn)程顯示窗口，自動(dòng)進(jìn)行影像匹配。匹配成果的編輯：6、生成單模型的DEM在系統(tǒng)主菜單中，選擇“產(chǎn)品→生成DEM→生成DEM（M）”項(xiàng)，屏幕顯示計(jì)算提示界面，計(jì)算完畢后，即建立了現(xiàn)在模型的DEM。在系統(tǒng)主菜單中，選擇“顯示→立體顯示→透示顯示”項(xiàng)，進(jìn)入顯示界面，屏幕顯示現(xiàn)在模型的DEM。7、多模型的DEM拼接在系統(tǒng)主菜單中，選擇菜單“鑲嵌→設(shè)立”項(xiàng)，屏幕彈出拼接與鑲嵌參數(shù)設(shè)立對(duì)話框。在系統(tǒng)主菜單中，選擇“鑲嵌→DEM拼接”項(xiàng)，進(jìn)入DEM的拼接計(jì)算，屏幕彈出拼接進(jìn)展顯示條。當(dāng)拼接完畢后，將顯示拼接中誤差、總點(diǎn)數(shù)、誤差分布統(tǒng)計(jì)及誤差分布圖。8、生成正射影像在主界面上，依次單擊“產(chǎn)品→生成正射影像”項(xiàng)，系統(tǒng)自動(dòng)生成正射，單擊“顯示”→“正射影像”。三、實(shí)習(xí)總結(jié)通過(guò)本次實(shí)習(xí)，理解了使用VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)生產(chǎn)4D產(chǎn)品的過(guò)程，熟悉了VirtuoZo全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)的使用，加深了對(duì)