基于摄影测量内定向课程设计.docx

数字摄影测量内定向课程设计一 课程设计的要求，目的及任务1.摄影测量学基础课程设计要求1)课程设计的具体项目和内容完全，而且要符合给定的课程设计大纲的规定。2)设计的依据正确，鲜明表示出设计人员的主张，想法，和意见，涉及到的公式应该使用正确，推理符合逻辑，使实施方案和实际vb编程过程及最终实现。3) 每个设计阶段都做到阶段设计需求，阶段设计步骤，阶段设计检验方案。4) 认真编写技术设计说明书，在文字语言表达方面做到精准确信，简约，清楚，平实。2.摄影测量学基础课程设计目的1）总结和检验摄影测量学基本知识的学习情况。通过学习的数字影像解析基础，完成一个较完整的设计计算过程，深化已有知识，拓宽新的知识，掌握影片内定相的基本过程和公式，加深对所学理论的理解与应用。2) 综合运用已学习的误差理论与测量平差、visual basic程序语言设计教程，数字测图原理与方法等课程知识，选择主要理论与计算完成设计，达到综合性训练的目的。3) 加深对影片变形对内定向的影响，内定向实施方案的步骤与条件的认识及达到熟练运用的目的4) 锻炼和力求提高综合运用已学的基础理论知识和专业知识来解决摄影测量程序设计问题的初步技能，全面分析考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力。进行科技写作的锻炼，培养科技论文实际写作能力。5) 将摄影测量学涉及到的大量的、零散的、独立的观点与资料，按照设计任务通知书的要求，经过演绎与归纳、分析与综合、抽象与具体的逻辑组合，而完成技术方案设计任务，达到锻炼和提高我们的逻辑思维能力和创造性思维能力的目的。6) 力求设计方案能够得到最优实施，设计实现阶段有序进行，程序运行成果确实可靠。3.摄影测量学基础课程设计任务1) 根据数字影像解析基础和实际影片情况选择公式，进行计算。2) 对公式中所求的6个参数进行平差处理，得到改正后的数据，然后对其原计算数据作出改正。3) 运用vb程序语言编写影片内定向的程序过程代码。4）实现vb过程，求出框标点在像平面坐标系和框标点在像素坐标系之间的关系，即求出6个参数值。二课程设计准备 1.设计思想内定向是摄影测量测图的第一步。1）了解什么是影片的内定向。内定向：由于数字影像的像素坐标系（扫描坐标系）是建立在像素矩阵之上的，其坐标原点在矩阵的左上角，坐标系也与相平面直角坐标系轴系不平行，为此必须建立像素坐标系和像平面直角坐标系之间的关系，这一过程叫做数字影像的内定向。2）掌握内定向的目的。内定向的目的是将像片纠正到像片坐标，通常方法是像片的周边有一系列的框标点，通常有4个或8个，它们的像片坐标是事先经过严格校正过的，利用这些点构成一个仿射变换的模型（或多项式），把象素纠正到像片坐标系。通过这一步基本上消除了像片因扫描、压平等因素导致的变形。 2.所需已知数据和方法内容所需已知数据：影像数据和相机参数文件（含有相机类型、框标点的理论坐标、物镜畸变差等信息）。内定向时，必须准确量测框标的像素坐标，再根据框标点的理论坐标，用解析的方法计算内定向参数。如图所示，框标坐标系与像素坐标系的位置关系：方法如下：1） 在模拟测图仪上测图时，首先应该将像片的框标与像片盘上的框标重合。2） 在解析测图仪上测图时，在将像片安放在像片盘上之后，首先要观测像片框标之坐标，使像片坐标系统与像片车架坐标系统联系在一起。3.相关公式1）仿射变换公式公式：6个参数，量测4个框标x=a0+a1x+a2yy=b0+b1x+b2y2）双线性公式为：8个参数，量测8个框标x=a0+a1x+a2y+a3xyy=b0+b1x+b2y+b3xy3）正形变换公式：4个参数，量测3个框标x=a0+a1x-a2yy=b0+a2x-a1y*说明：（x,y）为框标的像素坐标，（x,y）是以像主点为原点的像平面直角坐标系，ai，bi为6个变换参数。本设计只采用第一个仿射变换公式。4使用仪器工具 vb或其他编程软件 数字摄影测量系统软件适普软件virtuozo三 课程设计步骤1.理论步骤1） 选取定向的数学模型；2） 读取标准框标点在框标坐标系中的坐标；3） 人工量取（或自动量取）各框标点的屏幕坐标；4） 逐框标点列误差方程式，并用最小二乘原理求解各内定向参数；5） 将屏幕坐标(扫描坐标)转为框标坐标系。2.程序设计步骤1.准确量测出框标的像点坐标，并输入到相应的位置；2.量测出框标坐标的像素坐标（扫描坐标）；3.根据仿射变换公式，列出方程式；4.计算方程式中的6个参数，求出像空间直角坐标系和像素坐标系的转换关系。主要程序代码如下：通用 dim c() as singledim d() as singledim e() as singledim f() as singledim l() as singledim u() as singleprivate sub command1_click()dim x1, x2, x3, y1, y2, y3, y4 as singledim i1, i2, i3, i4, j1, j2, j3, j4 as singledim a0 as doubledim a1 as doubledim a2 as doubledim b0 as doubledim b1 as doubledim b2 as doublex1 = val(text1.text)x2 = val(text5.text)x3 = val(text7.text)x4 = val(text9.text)y1 = val(text2.text)y2 = val(text6.text)y3 = val(text8.text)y4 = val(text10.text)i1 = val(text4.text)i2 = val(text11.text)i3 = val(text13.text)i4 = val(text15.text)j1 = val(text3.text)j2 = val(text12.text)j3 = val(text14.text)j4 = val(text16.text)a00 = (x1 + x2 + x3 + x4) / 4 ai,bi 未平差的值,由仿射变换公式得到b00 = (y1 + y2 + y3 + y4) / 4a11 = (x1 * i1 + x2 * i2 + x3 * i3 + x4 * i4) / 4a22 = (x1 * j1 + x2 * j2 + x3 * j3 + x4 * j4) / 4b11 = (i1 * y1 + i2 * y2 + i3 * y3 + i4 * y4) / 4b22 = (y1 * j1 + y2 * j2 + y3 * j3 + y4 * j4) / 4redim f(i, j) as single 矩阵bfor i = 1 to 8for j = 1 to 6f11 = 1: f12 = i1: f13 = j1: f14 = 0: f15 = 0: f16 = 0f21 = 0: f22 = 0: f23 = 0: f24 = 1: f25 = i1: f26 = j1f31 = 1: f32 = i2: f33 = j2: f34 = 0: f35 = 0: f36 = 0f41 = 0: f42 = 0: f43 = 0: f44 = 1: f45 = i2: f46 = j2f51 = 1: f52 = i3: f53 = j3: f54 = 0: f55 = 0: f56 = 0f61 = 0: f62 = 0: f63 = 0: f64 = 1: f65 = i3: f66 = j3f71 = 1: f72 = i4: f73 = j4: f74 = 0: f75 = 0: f76 = 0f81 = 0: f82 = 0: f83 = 0: f84 = 1: f85 = i4: f86 = j4nextnextredim e(1 to 6, 1) as singlee11 = a0: e21 = a1: e31 = a2: e41 = b0: e51 = b1: e61 = b2x = i1 + i2 + i3 + i4y = j1 + j2 + j3 + j4p = i1 2 + i2 2 + i3 2 + i4 2q = j1 2 + j2 2 + j3 2 + j4 2z = i1 * j1 + i2 * j2 + i3 * j3 + i4 * j4redim c(m, n) as single 矩阵b*b的转置的矩阵for m = 1 to 6for n = 1 to 6c11 = 4: c12 = x: c13 = y: c14 = 0: c15 = 0: c16 = 0c21 = x: c22 = p: c23 = z: c24 = 0: c25 = 0: c26 = 0c31 = y: c32 = z: c33 = q: c34 = 0: c35 = 0: c36 = 0c41 = 0: c42 = 0: c43 = 0: c44 = 4: c45 = x: c46 = yc51 = 0: c52 = 0: c53 = 0: c54 = x: c55 = p: c56 = zc61 = 0: c62 = 0: c63 = 0: c64 = y: c65 = z: c66 = qnextnextredim d(v, w) as single 矩阵b的转置矩阵for v = 1 to 6for w = 1 to 8d11 = 1: d12 = 0: d13 = 1: d14 = 0: d15 = 1: d16 = 0: d17 = 1: d18 = 0d21 = i1: d22 = 0: d23 = i2: d24 = 0: d25 = i3: d26 = 0: d27 = i4: d28 = 0d31 = j1: d32 = 0: d33 = j2: d34 = 0: d35 = j3: d36 = 0: d37 = j4: d38 = 0d41 = 0: d42 = 1: d43 = 0: d44 = 1: d45 = 0: d46 = 1: d47 = 0: d48 = 1d51 = 0: d52 = i1: d53 = 0: d54 = i2: d55 = 0: d56 = i3: d57 = 0: d58 = i4d61 = 0: d62 = j1: d63 = 0: d64 = j2: d65 = 0: d66 = j3: d67 = 0: d68 = j4nextnextredim l(8, 1) as single 矩阵ll11 = x1: l21 = y1: l31 = x2: l41 = y2l51 = x3: l61 = y3: l71 = x4: l81 = y4redim u(1 to 6, 1) as singleu = -(c) -1 * d * l u表示改正数ai,biua0 = u11: ua1 = u21: ua2 = u31ub0 = u41: ub1 = u51: ub2 = u61text23.text = u11text24.text = u21text25.text = u31text26.text = u41text27.text = u51text28.text = u61a0 = a00 + u11 平差后的六个参数值a1 = a11 + u21a2 = a22 + u31b0 = b00 + u41b1 = b11 + u51b2 = b22 + u61text17.text = a0text18.text = a1text19.text = a2text20.text = b0text21.text = b1text22.text = b2end subprivate sub command2_click()text1.text = text2.text = text3.text = text4.text = text5.text = text6.text = text7.text = text8.text = text9.text = text10.text = text11.text = text12.text = text13.text = text14.text = text15.text = text16.text = text17.text = text18.text = text19.text = text20.text = text21.text = text22.text = end subprivate sub command3_click()unload meend sub*说明：公式中用（xi，yi）表示框标坐标在像素坐标中的坐标值，在vb程序中用(i,j)表示框标坐标在像素坐标中的坐标值，因为在vb编程中，“”具有说明解说作用，不能参与运行，故采用(i,j)表示。四 程序实现成果经过标准值和程序计算值的比较，算得的误差为0 。五 心得体会通