第九章-數(shù)字微分糾正.ppt

1、華北水利水電學(xué)院,數(shù)字?jǐn)z影測量,Digital Photogrammetry,第九章 數(shù)字微分糾正,一 基于特征的影像匹配（重點(diǎn)）,特征匹配的步驟,二 整體影像匹配,基于特征的影像匹配策略,處理影像幾何變形方式；與跨接法處理有何不同,基本思想,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,（重點(diǎn)）,一概述,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,一概述,1.基本概念,1）正射投影技術(shù),第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectifi

2、cation,對丘陵地和山地的圖像進(jìn)行變換，使之成為具有規(guī)定比例尺的正射像片的技術(shù)。該技術(shù)又稱為微分糾正。,一概述,2）正射影像,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,消除了傾斜誤差和投影誤差具有統(tǒng)一比例尺的影像。利用正射投影技術(shù)得到的影像。,中心投影,一概述,2）正射影像,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,消除了傾斜誤差和投影誤差具有統(tǒng)一比例尺的影像。利用正射投影技術(shù)得到的影像。,中心投影,一概述,2）正射影像,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rec

3、tification,消除了傾斜誤差和投影誤差具有統(tǒng)一比例尺的影像。利用正射投影技術(shù)得到的影像。,中心投影,正射投影,一概述,1.基本概念,4）數(shù)字正射影像地圖,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,將航空攝影正射影像或航天遙感正射影像與重要的地形要素符號及注記疊置，并按相應(yīng)的地圖分幅標(biāo)準(zhǔn)分幅，以數(shù)字形式表達(dá)的地圖。,一概述,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,2,內(nèi)容 分類,消除由于像片傾斜引起的像點(diǎn)位移； 限制或消除由地形起伏引起的像點(diǎn)位移； 將影像歸化為成圖比例尺。,三種糾正方法

4、中哪一種方法糾正精度最高？,像片糾正,一概述,1.基本概念,3）數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,根據(jù)有關(guān)的參數(shù)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)行糾正，且使用的是數(shù)字方式處理，故叫做數(shù)字微分糾正。,測量平差的基本概念,概念,目的：將非正射投影數(shù)字影像變換為正射數(shù)字影像 方法：數(shù)字方法 糾正單元：點(diǎn)元素（像素）,根據(jù)相關(guān)的參數(shù)和數(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，從原始的非正射

5、投影的數(shù)字影像獲取正射數(shù)字影像的過程。,原始影像,正射影像,構(gòu)像方程式,多 項(xiàng) 式,變換函數(shù),一般為共線條件方程 需起始數(shù)據(jù)（方位元素、DEM等） 糾正精度高，糾正航空影像,一般為二次多項(xiàng)式 需一定數(shù)量且分布合理控制點(diǎn) 糾正精度低，糾正航天影像,一概述,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,1.基本原理,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,按被糾正的最小單元，對微分糾正分類：,多數(shù)光學(xué)微分糾正屬線元素微分糾正，即以很窄的縫隙作為糾正的最小單元。,點(diǎn)元

6、素糾正,線元素糾正,面元素糾正,因數(shù)字影像是由像元素排列組成，原理上最適合點(diǎn)元素微分糾正。但能否真正做到點(diǎn)元素微分糾正，它取決于能否真實(shí)地測定每個(gè)像元的物方坐標(biāo)X，Y，Z,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,1.基本原理,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,核心工作: 像素的幾何位置和灰度,基本任務(wù)：是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖像之間的幾 何變換,基本過程： 確定原始影像與糾正后影像之間的幾何關(guān)系 解求對應(yīng)像素的位置 進(jìn)行灰度內(nèi)插與賦值運(yùn)算,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,1.基本原理,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differentia

7、l Rectification,設(shè)：,則,反解法（間接法）,正解法（直接法）,（a）,（b）,在正射影像中的坐標(biāo)為,任意像元在原始影像中的坐標(biāo)為,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,1.基本原理,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,起算數(shù)據(jù)：,方位元素,DEM,內(nèi)定向參數(shù),數(shù)字影像的內(nèi)定向,框標(biāo),內(nèi)定向參數(shù)：,像元素坐標(biāo),像坐標(biāo),（1),（2),二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,2.反解法（間接法）數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,正射影像,原始影像,灰度內(nèi)插 g

8、(a),灰度賦值 G(A)= g (a),原理,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,2.反解法（間接法）數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,2,1）計(jì)算A點(diǎn)的地面坐標(biāo),正射影像,正射影像上任意像元A 的像素坐標(biāo),正射影像左下角圖廓點(diǎn)地面坐標(biāo),正射影像比例尺分母,（3）,步驟,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,2.反解法（間接法）數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,步驟,正射影像,原始影像,灰度內(nèi)插 g (a),灰度賦值 G(A)= g (a),第九章 數(shù)

9、字微分糾正,Digital Differential Rectification,2）計(jì)算像點(diǎn)坐標(biāo),2,3個(gè)外方位角元素組成的九個(gè)方向余弦,像片內(nèi)方位元素,正攝影像中任意像元對應(yīng)地面平面坐標(biāo),攝站坐標(biāo),可由(X,Y)，根據(jù) DEM內(nèi)插獲得,任意像元在原始影像中的坐標(biāo),？,原始影像是以行、列數(shù)計(jì)量的,（4）,數(shù)字影像內(nèi)定向,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,共線方程式,數(shù)字影像的內(nèi)定向,(5),(6),(7),求逆,2）計(jì)算像點(diǎn)坐標(biāo),第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,是內(nèi)定向參數(shù),

10、旋轉(zhuǎn)矩陣參數(shù),攝站坐標(biāo) 的函數(shù),(7),二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,2.反解法（間接法）數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,步驟,正射影像,原始影像,灰度內(nèi)插 g (a),灰度賦值 G(A)= g (a),3）灰度內(nèi)插,最鄰近像元法 雙線性內(nèi)插法 雙三次卷積法,a 點(diǎn)灰度值,第i點(diǎn)的灰度值,（8）,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,2.反解法（間接法）數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,2.反解法（間接法）數(shù)字

11、微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,4）灰度賦值,即將像點(diǎn)a的灰度值賦給糾正后像元素A,依次對每個(gè)糾正元素完成上述運(yùn)算，即可獲得糾正后的數(shù)字影像。,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,3.正解法（直接法）數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,原理,正射影像,G(A)= g (a),a,A,步驟,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,2,1）計(jì)算糾正后像點(diǎn)坐標(biāo),（9）,:3個(gè)

12、外方位角元素組成的9個(gè)方向余弦,:攝影機(jī)主距,:原始影像中任意像元的坐標(biāo),:糾正后的像點(diǎn)三維坐標(biāo),如何由兩個(gè)方程求三個(gè)未知數(shù)？,假定一近似值Z0,由正解公式計(jì)算X,Y,根據(jù)X,Y，由DEM內(nèi)插出Z1,輸出X,Y,（Z1-Z0）值 小于限差,令Z1=Z0,是,否,？,步驟,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,正射影像,G(A)= g (a),a,A,具體方法與灰度內(nèi)插相類似,2）灰度重配置,二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectific

13、ation,3.正解法（直接法）數(shù)字微分糾正,生成的糾正影像某些像素可能部分重疊，某些像素之間可能出現(xiàn)空白（無像點(diǎn)）； 不便實(shí)現(xiàn)灰度內(nèi)插并獲得規(guī)則排列的糾正數(shù)字影像； 逐漸趨近運(yùn)算，計(jì)算量大，計(jì)算時(shí)間長。,正射影像,A,結(jié)論：一般采用反解法糾正較多,缺點(diǎn),第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,4.正解法（直接法）與反解法（間接法）的比較,幾何位置的計(jì)算,(x,y,Z),(X,Y),(x,y),(X,Y,Z),正解法,反解法,灰 度 賦 值,(Z),二框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,5.數(shù)字糾正實(shí)際解法及分析,實(shí)際軟件：以“面元素”作為“糾正單元”,從原理來說：屬于點(diǎn)元素微分糾正,為提高計(jì)算效率,JX-4,ERDAS-LPS,第九章 數(shù)字微分糾正,Digital Differential Rectification,5.數(shù)字糾正實(shí)際解法及分析,利用反算公式計(jì)算糾正單元個(gè)“角點(diǎn)”的像點(diǎn)坐標(biāo); 雙線性內(nèi)插求解糾正單元內(nèi)其他像元的像點(diǎn)坐標(biāo); 灰度內(nèi)插賦值。,反算公式,雙線性內(nèi)插,一 概述,正射投影、正射影像,二 框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正（重點(diǎn)）,數(shù)字微分糾正,微分糾正的分類（按技術(shù)分）,基本原理；數(shù)學(xué)模型,微分糾正的