第九章-数字微分纠正.ppt

1、华北水利水电学院,数字摄影测量,Digital Photogrammetry,第九章 数字微分纠正,一 基于特征的影像匹配（重点）,特征匹配的步骤,二 整体影像匹配,基于特征的影像匹配策略,处理影像几何变形方式；与跨接法处理有何不同,基本思想,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,（重点）,一概述,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,一概述,1.基本概念,1）正射投影技术,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectifi

2、cation,对丘陵地和山地的图像进行变换，使之成为具有规定比例尺的正射像片的技术。该技术又称为微分纠正。,一概述,2）正射影像,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,消除了倾斜误差和投影误差具有统一比例尺的影像。利用正射投影技术得到的影像。,中心投影,一概述,2）正射影像,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,消除了倾斜误差和投影误差具有统一比例尺的影像。利用正射投影技术得到的影像。,中心投影,一概述,2）正射影像,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rec

3、tification,消除了倾斜误差和投影误差具有统一比例尺的影像。利用正射投影技术得到的影像。,中心投影,正射投影,一概述,1.基本概念,4）数字正射影像地图,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,将航空摄影正射影像或航天遥感正射影像与重要的地形要素符号及注记叠置，并按相应的地图分幅标准分幅，以数字形式表达的地图。,一概述,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,2,内容 分类,消除由于像片倾斜引起的像点位移； 限制或消除由地形起伏引起的像点位移； 将影像归化为成图比例尺。,三种纠正方法

4、中哪一种方法纠正精度最高？,像片纠正,一概述,1.基本概念,3）数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,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纠正，且使用的是数字方式处理，故叫做数字微分纠正。,测量平差的基本概念,概念,目的：将非正射投影数字影像变换为正射数字影像 方法：数字方法 纠正单元：点元素（像素）,根据相关的参数和数字地面模型，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，从原始的非正射

5、投影的数字影像获取正射数字影像的过程。,原始影像,正射影像,构像方程式,多 项 式,变换函数,一般为共线条件方程 需起始数据（方位元素、DEM等） 纠正精度高，纠正航空影像,一般为二次多项式 需一定数量且分布合理控制点 纠正精度低，纠正航天影像,一概述,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,1.基本原理,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,按被纠正的最小单元，对微分纠正分类：,多数光学微分纠正属线元素微分纠正，即以很窄的缝隙作为纠正的最小单元。,点元

6、素纠正,线元素纠正,面元素纠正,因数字影像是由像元素排列组成，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,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,1.基本原理,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,核心工作: 像素的几何位置和灰度,基本任务：是实现两个二维图像之间的几 何变换,基本过程： 确定原始影像与纠正后影像之间的几何关系 解求对应像素的位置 进行灰度内插与赋值运算,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,1.基本原理,第九章 数字微分纠正,Digital Differentia

7、l Rectification,设：,则,反解法（间接法）,正解法（直接法）,（a）,（b）,在正射影像中的坐标为,任意像元在原始影像中的坐标为,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,1.基本原理,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,起算数据：,方位元素,DEM,内定向参数,数字影像的内定向,框标,内定向参数：,像元素坐标,像坐标,（1),（2),二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,2.反解法（间接法）数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,正射影像,原始影像,灰度内插 g

8、(a),灰度赋值 G(A)= g (a),原理,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,2.反解法（间接法）数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,2,1）计算A点的地面坐标,正射影像,正射影像上任意像元A 的像素坐标,正射影像左下角图廓点地面坐标,正射影像比例尺分母,（3）,步骤,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,2.反解法（间接法）数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,步骤,正射影像,原始影像,灰度内插 g (a),灰度赋值 G(A)= g (a),第九章 数

9、字微分纠正,Digital Differential Rectification,2）计算像点坐标,2,3个外方位角元素组成的九个方向余弦,像片内方位元素,正摄影像中任意像元对应地面平面坐标,摄站坐标,可由(X,Y)，根据 DEM内插获得,任意像元在原始影像中的坐标,？,原始影像是以行、列数计量的,（4）,数字影像内定向,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,共线方程式,数字影像的内定向,(5),(6),(7),求逆,2）计算像点坐标,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,是内定向参数,

10、旋转矩阵参数,摄站坐标 的函数,(7),二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,2.反解法（间接法）数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,步骤,正射影像,原始影像,灰度内插 g (a),灰度赋值 G(A)= g (a),3）灰度内插,最邻近像元法 双线性内插法 双三次卷积法,a 点灰度值,第i点的灰度值,（8）,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,2.反解法（间接法）数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,2.反解法（间接法）数字

11、微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,4）灰度赋值,即将像点a的灰度值赋给纠正后像元素A,依次对每个纠正元素完成上述运算，即可获得纠正后的数字影像。,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,3.正解法（直接法）数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,原理,正射影像,G(A)= g (a),a,A,步骤,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,2,1）计算纠正后像点坐标,（9）,:3个

12、外方位角元素组成的9个方向余弦,:摄影机主距,:原始影像中任意像元的坐标,:纠正后的像点三维坐标,如何由两个方程求三个未知数？,假定一近似值Z0,由正解公式计算X,Y,根据X,Y，由DEM内插出Z1,输出X,Y,（Z1-Z0）值 小于限差,令Z1=Z0,是,否,？,步骤,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,正射影像,G(A)= g (a),a,A,具体方法与灰度内插相类似,2）灰度重配置,二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectific

13、ation,3.正解法（直接法）数字微分纠正,生成的纠正影像某些像素可能部分重叠，某些像素之间可能出现空白（无像点）； 不便实现灰度内插并获得规则排列的纠正数字影像； 逐渐趋近运算，计算量大，计算时间长。,正射影像,A,结论：一般采用反解法纠正较多,缺点,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,4.正解法（直接法）与反解法（间接法）的比较,几何位置的计算,(x,y,Z),(X,Y),(x,y),(X,Y,Z),正解法,反解法,灰 度 赋 值,(Z),二框幅式中心投影影像的数字微分纠正,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,5.数字纠正实际解法及分析,实际软件：以“面元素”作为“纠正单元”,从原理来说：属于点元素微分纠正,为提高计算效率,JX-4,ERDAS-LPS,第九章 数字微分纠正,Digital Differential Rectification,5.数字纠正实际解法及分析,利用反算公式计算纠正单元个“角点”的像点坐标; 双线性内插求解纠正单元内其他像元的像点坐标; 灰度内插赋值。,反算公式,双线性内插,一 概述,正射投影、正射影像,二 框幅式中心投影影像的数字微分纠正（重点）,数字微分纠正,微分纠正的分类（按技术分）,基本原理；数学模型,微分纠正的