像片纠正与正射影像.ppt

第九章 像片纠正与正射影像图 9 1像片纠正的概念与分类 一 像片纠正的概念像片平面图或正射影像图是地图的一种 它是用相当于正射投影的航摄像片上的影像表示地物的形状和平面位置的地图形式 利用中心投影的航摄像片编制像片平面图或正射影像图 是将中心投影转变为正射投影的问题 当像片水平且地面为水平的情况下 该航摄像片就相当于该地区比例尺为1 m f h 的平面图 由于航空摄影时 不能保持像片严格水平 而且地面也不可能是水平面 致使像片上的构像由于像片倾斜和地形起伏产生像点位移 图形变形以及比例尺不一致 所以 不能简单的用原始航摄像片上的影像来表示地物的形状和平面位置 将原始的航摄像片通过投影变换 获得相当于航摄像机物镜主光轴在铅垂位置摄影的水平像片 同时改化规定的比例尺 或应用计算机按相应的数学关系式进行解算 从原始非正射的数字影像获取数字正射影像 这些作业过程称为像片纠正 二 像片纠正方法分类1 光学机械纠正法这种纠正方法是摄影测量的传统方法 只适用于对平坦地区的航摄像片进行纠正 只能消除因像片倾斜引起的像点位移 不能消除因地形起伏产生的投影差 2 光学微分纠正可以完成对起伏地区的影像进行纠正 方法是在正射投影仪上 将影像分解成小面元的集合 以小面元为纠正单元 经投影变换实现纠正的技术 3 数字微分纠正利用经典的光学纠正仪器进行像片纠正 在数学关系上受到很大的限制 特别是近代遥感技术中许多新的传感器的出现 产生了不同于经典的框幅式航摄像片的影像 使得经典的光学纠正仪器难以适应这些影像的纠正任务 而且这些影像中有许多本身就是数字影像 不便使用这些光学纠正仪器 使用数字微分纠正技术 则可方便地解决上述问题 数字微分纠正 根据已知影像的内定向参数和外方位元素及数字高程模型 按一定的数学模型用控制点解算 从原始非正射影像获取正射影像 即 将影像化为很多微小的区域 一般为一个像元大小的区域 逐一进行改正 这种直接利用计算机对数字影像进行逐个像元的微分纠正 称为数字微分纠正 特点 1 使用数字摄影测量系统作业2 适用于各类地区 是逐像元的严格纠正3 作业所需dem可在同一系统中自动生成4 成果为数字正射影像 9 2数字微分纠正 一 数字微分纠正的基本原理数字微分纠正与光学微分纠正一样 其基本任务是实现两个二维图像之间的几何变换 在数字微分纠正过程中 必须首先确定原始图像与纠正后的图像之间的几何关系 设任意像元在原始影像和纠正后图像中的坐标分别为 x y 和 x y 它们之间存在着映射关系 9 2a 9 2b 公式 9 2a 是由纠正后的像点坐标 x y 出发 根据像片的内 外方位元素及p点的高程反求其在原始图像上的像点坐标 x y 这种方法称为反解法 或称为间接解法 而公式 9 2b 则相反 它是由原始图像上像点坐标 x y 解求纠正后图像上相应点坐标 x y 这种方法称为正解法 或称直接解法 二 反解法数字微分纠正计算过程如下 1 计算地面点坐标设正射影像上任意一像点p的坐标为 x y 由左下角图廓点坐标 x0 y0 及正射影像比例尺分母m 计算其地面点坐标 9 3 2 计算像点坐标应用共线条件式计算p点在原始图像上的像点p的坐标 x y z为p点的高程 由dem内插求得 3 灰度内插由于所求得的像点坐标不一定正好落在像元素中心 为此必须进行灰度内插 一般可采用双线性内插方法 求得像点p的灰度值g x y 4 灰度赋值最后将像点p的灰度值赋给纠正后的像元素p 即g x y g x y 9 4 依次对每个纠正像元素进行上述运算 即能获得纠正的数字图像 三 正解法数字微分纠正正解法数字微分纠正是从原始图像出发 将原始图像上的每一个像元素用正解公式求得纠正后的像点坐标 这种方法存在着很大的缺点 在纠正后的图像上 所得的像点是不规则排列的 有的像元素内可能出现空白 而有的像元素内可能出现多个像点 因此很难实现灰度内插并获得规则排列的数字影像 基于上述原因 数字纠正一般采用反解法 四 数字微分纠正实际解法数字纠正的实际解法 从原理上来说 是属于点元素纠正 但在实际的软件系统中 均是以 面元素 作为纠正单元的 一般以正方形作为纠正单元 利用反算公式计算该单元 个 角点 的像点坐标 再沿x和 方向 在 面元素 内线性内插求得纠正单元内的坐标 求得像点坐标后 再内插其灰度 9 3数字正射影像图的制作方法 数字正射影像图 dom 是以航摄像片或遥感影像为基础 经扫描处理并经逐像元进行辐射改正 微分纠正和镶嵌 按地形图范围裁剪成的影像数据 并将地形要素的信息以符号 线画 注记等形式添加到该影像平面上 形成以栅格数据形式存储的影像数据库 具有地形图的几何精度和影像特征 优点 精度高 信息丰富 直观逼真 现实性强 制作方法 全数字摄影测量方法该方法是通过数字摄影测量系统来实现的 即对数字影像对进行内定向 相对定向 绝对定向后 形成dem 按反解法做单元数字微分纠正 进而制作正射影像图 并进行地名注记 公里格网和图廓整饰等 其基本流程如下图所示 2 单片数字微分纠正在区域内dem数据及像片控制成果已知的情