数字摄影测量6 1

资源与环境科学学院武汉大学,数字摄影测量,沈焕锋,第六章相片纠正与正射图、景观图制作,主要内容,数字微分纠正的概念框幅式中心投影影像的数字微分纠正立体正射匹配片与景观图的制作,数字微分纠正的概念,根据有关的参数与数字地面模型，利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行，且使用的是数字方式处理，故叫做数字微分纠正或数字纠正。,数字微分纠正的概念,正射影像（DOM）图,数字微分纠正的概念,OrientationImage(Xs,Ys,Zs,f,w,k),框幅式中心投影影像的数字微分纠正,点元素纠正,线元素纠正,面元素纠正,数字影像进行数字微分纠正，在原理上最适合点元素微分纠正。但能否真正做到点元素微分纠正，它取决于能否真实地测定每个像元的物方坐标X，Y，Z,从被纠正的最小单元来区分微分纠正的类别：,框幅式中心投影影像的数字微分纠正,数字微分纠正的基本原理x=fx(X，Y)；y=fy(X，Y)是由纠正后的像点坐标（X，Y）出发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）X=jx(x，y)；Y=jy(x，y)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）。,框幅式中心投影影像的数字微分纠正,反解法（间接法）数字微分纠正计算地面点坐标计算像点坐标灰度内插灰度赋值,反解法数字微分纠正,计算地面点坐标,设正射影像上任意一点（像素中心）P的坐标为（X，Y），由正射影像左下角图廓点地面坐标（X0，Y0）与正射影像比例尺分母M计算P点所对应的地面坐标（X，Y）：XX0+MXYY0+MY,反解法数字微分纠正,计算像点坐标,应用反解公式计算原始图像上相应像点坐标p（x，y），在航空摄影情况下，反解公式为共线方程：,式中Z是P点的高程，由DEM内插求得。,反解法数字微分纠正,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播，一般可采用双线性内插方法，求得像点p的灰度值g（x，y）,反解法数字微分纠正,灰度赋值,最后将像点p的灰度值赋给纠正后像元素P，即G（X，Y）=g（x，y）,依次对每个纠正象素完成上述运算，即能获得纠正的数字图像，这就是反解算法的原理和基本步骤。因此，从原理而言，数字纠正是属点元素纠正。,数字纠正实际解法及分析,从原理上讲，数字纠正是点元素纠正，但在实际的软件系统中，几乎无一是逐点采用反解公式求解像点坐标的，而均以“面元素”作为“纠正单元”，一般以正方形作为纠正单元。用反算公式计算该纠正单元4个“角点”的像点坐标(xl，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)和(x4，y4)，而纠正单元内的坐标(xij，yij)则用双线性内插求得。这时x，y是分别进行内插求解的，其原理如图所示。内插后得到任意一个像元(i，j)所对应的影像坐标x，y为：,正解法（直接法）数字微分纠正,正解法数字微分纠正是从原始图像出发，将原始图像上逐个像元素，用正解公式求得纠正后的像点坐标。这一方案存在着很大的缺点，即在纠正后的图像上，所得的像点是非规则排列的，有的像元素内可能出现“空白”（无像点），而有的像元素可能出现重复（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：,正射影像精度的检查与质量控制,以下几种方法来检验正射影像的精度：野外检测：用于检查正射影像的绝对精度，一般用于试验研究和系统初次投产使用。与等高线图或线划地图套合后进行目视检查。对每个立体像对分别由左影像和右影像制作同一地区的两幅正射影像，然后量测两幅正射影像上同名点的视差进行检查。正射影像的影像质量一般采用目视检查，使其有合适的反差，均匀的色调。接边不仅涉及几何方面的精度问题，还涉及不同影像之间色调的不一致。,正射影像精度的检查与质量控制,Seamline,正射影像精度的检查与质量控制,无缝镶嵌,立体正射影像对的制作,可以为正射影像制作出一幅所谓的立体匹配片。正射影像和相应的立体匹配片共同称为立体正射影像对。,立体正射影像对的制作,投影面,正射影像投影方向,立体匹配片投影方向,P,Po,P1,p,人工视差,Z,示意图,斜平行投影法,斜平行投影方向平行于XZ面，所以正射影像和立体匹配片的同名点坐标仅有左右视差，没有上下视差,立体正射影像对的制作方法步骤,投影线与DEM表面交点坐标,立体正射影像对的应用,景观图的制作原理,集合A表示区域D上各点三维坐标向量的集合,集合B为二维影像各像素与其灰度的集合,制作景观图实际就是一个从A到B的映射,景观图的制作原理,原理与航空摄影完全相同，不同的是航空摄影一般接近于正直摄影，而景观图则是特大倾角“摄影”(将地面点投射到二维影像上)，g为像点（x，y）对应的灰度值，它可以是航空（天）影像中相应象素的灰度值，也可以是根据地形及虚拟光源模拟出来的值。,北京.亚运村,BeijingAsianGamesCluster,Citymodelingandvisualization,模拟灰度景观图,s,入射线,反射线,p,EPS（RPcos）IPS,P点的明暗度是由反射光线确定,模拟灰度景观图,明暗度的均匀化,为了简化消除隐藏面的工作，通常光滑表面用平面立体来近似，但明暗度的计算可以恢复它的光滑原形。Gouraud用线性插值来实现明暗度的均匀化，如下图所示，它要求计算每一个面所有顶点的法矢量，再用每个顶点的法矢量计算每个点的明暗度，通过顶点明暗度的插值从而可得到平面内部各处的明暗度。,一个多边形的明暗度用其顶点ABCD的明暗度来表示,真实景观图（Landscape）,由DEM与原始影像制作景观图,将每一DEM格网划分为mn个地面元，原则是使景观图上象素之间无缝隙并尽可能地大,依次计算各地面元在景观图上的像素行列号（Il，Jl）,进行消隐处理；,真实景观图的制作原理和模拟景观图相似，即在DEM透明图的基础上，对每一象素赋予一灰度值（或彩色），但此时的灰度值（或彩色）并不是由模拟计算得到的明暗度，而是取自对实地所摄影像的真实灰度值。,由DEM与原始影像制作景观图,由DEM与正射影像制作景观图,由地面元计算其对应的正射影像像素行列号，此时是简单的平移与缩放，而不需利用共线方程计算；,将正射影像相应像素的灰度值g0取出赋予景观图像素（Il，Jl）gi（Il，Jl）=g0,如果已经有了正射影像图，则不需利用原始影像，而可以利用正射影像制作景观图，这样可以大大地节省计算工作量。其处理过程的前1-3步与利用原始影像时完全相同，所不同步骤为：,景观图,在景观图的基础上，根据一定的工程设计，利用几何造型技术，可以展现工程完成后的景观，以利于对该工程的设计