数字微分纠正与学习教案

1、数字数字(shz)微分纠正与微分纠正与第一页，共42页。问题问题(wnt)的提出的提出SABCabc0a0b0c理想状态理想状态：地面平坦，像片水平：地面平坦，像片水平SABCabc0a0b0c实际状态实际状态：地面不平坦，像片不水平：地面不平坦，像片不水平fH第1页/共42页第二页，共42页。0 xPoScfP00nxy0yf像片倾斜引起像点位移像片倾斜引起像点位移A0ASa0a地形起伏引起像点位移地形起伏引起像点位移h 航摄像片只要消除像片倾斜与地形起伏引起航摄像片只要消除像片倾斜与地形起伏引起(ynq)的像点位移，就的像点位移，就能将中心投影变换为正射投影。要使这种投影具有成图比例尺能将

2、中心投影变换为正射投影。要使这种投影具有成图比例尺1/M，则航空摄影时，摄站点到摄区平均高程基准面的航高应，则航空摄影时，摄站点到摄区平均高程基准面的航高应满足满足 H = f M 第2页/共42页第三页，共42页。 7.1 数字微分纠正的概念数字微分纠正的概念 像片纠正的实质是将像片的中心投影变换为成图比例像片纠正的实质是将像片的中心投影变换为成图比例尺的正射投影，实现这一变换的关键是建立或确定像点尺的正射投影，实现这一变换的关键是建立或确定像点与相应图点的对应关系，这种关系可按投影变换用中心与相应图点的对应关系，这种关系可按投影变换用中心投影方法建立，也可以用数学解析方法用函数投影方法建立

3、，也可以用数学解析方法用函数(hnsh)式确定。式确定。 根据有关的参数和数字地面模型（根据有关的参数和数字地面模型（DTM），利用相应），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，从的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始的非正射投影的数字影像获取正射影像，这种过程原始的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，称为数字微分纠正或数字纠正。字方式处理，称为数字微分纠正或数字纠正。第3页/共42页第四页，共42页。数字正射影像图（数字正射影像图（Digital O

4、rthophoto Map，缩写，缩写DOM）是利用数字高程模型（）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁）对经扫描处理的数字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁(jinci)生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。 第4页/共42页第五页，共42页。 7.2 框幅式中心投影影像框幅式中心投影影像(yn

5、 xin)的数字微分纠正的数字微分纠正一、数字微分纠正的基本原理一、数字微分纠正的基本原理数字微分纠正的基本任务是实现两个二维图象之间的几何变换，因此，在数字微分纠正的过程中，必须首先数字微分纠正的基本任务是实现两个二维图象之间的几何变换，因此，在数字微分纠正的过程中，必须首先(shuxin)确定原始图像与纠正后图像之间的几何关系。确定原始图像与纠正后图像之间的几何关系。间接间接(jin ji)法法直接法直接法第5页/共42页第六页，共42页。 ),(),(YXfyYXfxyx间接法间接法 ),(),(yxYyxXyx 直接法直接法xy第6页/共42页第七页，共42页。二、间接法数字二、间接法

6、数字(shz)微分纠正微分纠正纠正后像点位置地形起伏引起的像点位移),(ZYXP),(),(JIpyxp第7页/共42页第八页，共42页。1、计算地面、计算地面(dmin)点坐标点坐标原始图像xy纠正图像),(YXP第8页/共42页第九页，共42页。2、计算、计算(j sun)像点坐标像点坐标纠正后像点位置地形起伏引起的像点位移),(ZYXP),(),(JIpyxp第9页/共42页第十页，共42页。DEM最基础的应用（也是各种应用的基础）是求最基础的应用（也是各种应用的基础）是求DEM范围内任意范围内任意(rny)一点一点P（X，Y）的高程，利用这些格网点的高程拟合一定的曲面，然后计算该点的高

7、程。）的高程，利用这些格网点的高程拟合一定的曲面，然后计算该点的高程。1、双线性多项式内插、双线性多项式内插第10页/共42页第十一页，共42页。XYaYaXaaZ11011000 (627.00,570.00)(627.00,580.00)(637.00,570.00)(637.00,580.00)第11页/共42页第十二页，共42页。3、灰度内插与赋值、灰度内插与赋值原始图像xy纠正图像),(YXPXYO第12页/共42页第十三页，共42页。三、直接法数字微分三、直接法数字微分(wi fn)纠正纠正原始(yunsh)图像纠正(jizhng)图像第13页/共42页第十四页，共42页。 数字纠

8、正从原理上来说，是属于数字纠正从原理上来说，是属于(shy)点元素纠正，但在实际的软件系统中，均是以点元素纠正，但在实际的软件系统中，均是以“面面元素元素”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“角点角点”的的像点坐标，再沿像点坐标，再沿X 和方向，在和方向，在“面元素面元素”内线性内插求得纠正单元的坐标，求得像点坐标后内线性内插求得纠正单元的坐标，求得像点坐标后，再内插其灰度。其实质仍为线元素纠正。，再内插其灰度。其实质仍为线元素纠正。四、数字纠正四、数字纠正(jizhng)实际解法实际解法oxyX

9、YO),(33yx),(11yx),(44yx),(22yx第14页/共42页第十五页，共42页。第15页/共42页第十六页，共42页。第16页/共42页第十七页，共42页。五、正射影像精度的检查五、正射影像精度的检查(jinch)与质量控制与质量控制 影像影像(yn xin)镶嵌：镶嵌：第17页/共42页第十八页，共42页。第18页/共42页第十九页，共42页。第19页/共42页第二十页，共42页。补充：摄影测量(cling)的外业工作：像控点联测+像片判读1、像控点联测：外业测定像片(xin pin)控制点的工作2、像片判读：对像片影像进行准确地识别和判读之后，将 获取的地物地貌要素经过综

10、合取舍(qsh)并按地形图图式的规定 与要求，通过绘图和各种注记将其位置、数量、属性、分 布准确合理地描绘在像片上。第20页/共42页第二十一页，共42页。像片控制点的判刺像片控制点的判刺a. 野外控制点以判点为主，刺点为辅。野外控制点以判点为主，刺点为辅。b平面控制点的实地判点精度为图上。平面控制点的实地判点精度为图上。0. 1 mm，点位，点位目标应选在影像清晰的明显目标应选在影像清晰的明显(mngxin)地物上，一般可选地物上，一般可选在交角良好的细小线状地物交点、明显在交角良好的细小线状地物交点、明显(mngxin)地物折地物折角顶点、影像小于。角顶点、影像小于。0. 2 mm的点状地

11、物中心。弧形地物的点状地物中心。弧形地物及阴影等均不应选作点位目标。高程控制点的点位目标应及阴影等均不应选作点位目标。高程控制点的点位目标应选在高程变化较小的地方。平高控制点的点位目标应同时选在高程变化较小的地方。平高控制点的点位目标应同时满足平面和高程控制点对点位目标的要求。满足平面和高程控制点对点位目标的要求。c 在点位目标难以保证室内判点精度的地区，航摄前应在点位目标难以保证室内判点精度的地区，航摄前应铺设地面标志，并及时联测。铺设地面标志的要求见附录铺设地面标志，并及时联测。铺设地面标志的要求见附录D(a).d. 控制点与基准面不同平面时，须量注比高，量注至控制点与基准面不同平面时，须

12、量注比高，量注至0. 1 m；当点位周围不等高时，须标注比高量注的位置。；当点位周围不等高时，须标注比高量注的位置。第21页/共42页第二十二页，共42页。第22页/共42页第二十三页，共42页。第23页/共42页第二十四页，共42页。1135134.7第24页/共42页第二十五页，共42页。第九章第九章 数字摄影数字摄影(shyng)测量系统测量系统（DPS）9.1、概述、概述(i sh)DPW的分类的分类自动化功能较强自动化功能较强 Autometric,Z/I Image,Erdas自动化功能较弱自动化功能较弱 DVP Geomatics,ISM 遥感系统：遥感系统：ER-Mapper,

13、Erdas,PCI Geomatics第25页/共42页第二十六页，共42页。SolutionsEarth ImagingIntergraphs Z/I Imaging offers Earth Imaging solutions for the commercial remote sensing and photogrammetry industry. From acquisition to exploitation to digital distribution, we bring our customers best-in-class, open Windows-based imagin

14、g solutions, including aerial cameras, photogrammetric scanners and workstations, stereo softcopy, and image management, processing, and distribution software. 第26页/共42页第二十七页，共42页。第27页/共42页第二十八页，共42页。自动化功能自动化功能半自动（半自动（Semi-Automatic)模式：在人机模式：在人机交互状态下进行工作。交互状态下进行工作。自动（自动（Automated）模式）模式:需要作业员事先定义需要作业

15、员事先定义输入各种控制参数，以确保完成操作的质量。输入各种控制参数，以确保完成操作的质量。 全自动（全自动（Full-Automated）模式：）模式：完全独立于作业员的干预。完全独立于作业员的干预。数字摄影测量工作站自动化功能数字摄影测量工作站自动化功能(gngnng)的分类的分类第28页/共42页第二十九页，共42页。9.2、DPW的组成的组成(z chn)与功能与功能一、一、DPW的组成的组成(z chn)1、硬件组成(z chn)：计算机及其外部设备外部设备： 立体观测及操作控制设备。 输入输出设备第29页/共42页第三十页，共42页。2、软件组成：数字影像处理(chl)、模式识别、解

16、析摄影测量、辅助功能软件数字影像处理软件数字影像处理软件影像旋转影像旋转影像滤波影像滤波特征提取特征提取影像增强影像增强模式识别软件模式识别软件特征识别与定位特征识别与定位（包括框标的识别（包括框标的识别与定位）与定位）影像匹配影像匹配目标识别目标识别第30页/共42页第三十一页，共42页。解析摄影测量软件解析摄影测量软件定向参数计算定向参数计算空中三角测量解算空中三角测量解算数值内插数值内插核线关系解析核线关系解析数字微分纠正数字微分纠正第31页/共42页第三十二页，共42页。二、二、DPW的功能的功能(gngnng)1、影像数字化、影像数字化 利用利用(lyng)高精度的影像数字化仪（扫描

17、仪）将像片转化为数字影像高精度的影像数字化仪（扫描仪）将像片转化为数字影像2、影像处理、影像处理 使影像的亮度与反差使影像的亮度与反差(fnch)合适、色彩适度、方位正确。合适、色彩适度、方位正确。3、影像量测、影像量测 单像量测：单像量测：特征提取与定位特征提取与定位 双像量测：双像量测：影像匹配及交互立体量测影像匹配及交互立体量测 多像量测：多像量测：多影像间的匹配多影像间的匹配第32页/共42页第三十三页，共42页。4、影像定向、影像定向 内定向：在框标的自动与半自动识别与定位的基础上利用框标的检内定向：在框标的自动与半自动识别与定位的基础上利用框标的检 校坐标与定位坐标，计算扫描坐标系

18、与像片坐标系间的变换参数。校坐标与定位坐标，计算扫描坐标系与像片坐标系间的变换参数。 相对定向：提取影像中的特征点，利用二维相关提取同名点，计算相对定向：提取影像中的特征点，利用二维相关提取同名点，计算 相对定向参数。传统相对定向参数。传统(chuntng)的摄影测量一般只在标准点位量测的摄影测量一般只在标准点位量测6对同名点，对同名点， 数字摄影测量则采用影像匹配的方法（通常匹配数百对同名点）数字摄影测量则采用影像匹配的方法（通常匹配数百对同名点） 绝对定向：通过影像匹配确定控制点所对应的同名点（目前主要是绝对定向：通过影像匹配确定控制点所对应的同名点（目前主要是 人工操作）人工操作） 第3

19、3页/共42页第三十四页，共42页。少量少量(sh(sholing)oling)的已知大地点的已知大地点大量大量(dling)(dling)的代求坐标点的代求坐标点目的目的(m(md)d)：根据根据少量少量的已的已知点知点解求解求大量大量的未的未知点知点坐标坐标5、自动空中三角测量、自动空中三角测量第34页/共42页第三十五页，共42页。6、核线影像生成、核线影像生成 按照核线关系，将影像的灰度沿核线方向予以重新排列（核线重排列）按照核线关系，将影像的灰度沿核线方向予以重新排列（核线重排列） 构成核线影像对，方便构成核线影像对，方便(fngbin)立体观测及将二维影像匹配化为一维影像匹配。立体

20、观测及将二维影像匹配化为一维影像匹配。7、影像、影像(yn xin)匹配匹配 进行密集点的影像进行密集点的影像(yn xin)匹配，以便建立数字地面模型（匹配，以便建立数字地面模型（DTM）。）。8、数字地面模型、数字地面模型(mxng)的建立的建立 由密集点影像匹配的结果与定向参数计算同名点的地面坐标，然后由密集点影像匹配的结果与定向参数计算同名点的地面坐标，然后 内插内插DEM9、自动绘制等高线、自动绘制等高线第35页/共42页第三十六页，共42页。10、制作、制作(zhzu)正射影像正射影像第36页/共42页第三十七页，共42页。第37页/共42页第三十八页，共42页。11、正射影、正射影(shyng)像镶嵌与修补像镶嵌与修补第38页/共42页第三十九页，共42页。12、数字、数字(shz)测图测图13、制作、制作(zhzu)透视图和景观图透视图和景观图 14、制作立体匹配片