數(shù)字微分糾正與學(xué)習(xí)教案

1、數(shù)字?jǐn)?shù)字(shz)微分糾正與微分糾正與第一頁(yè)，共42頁(yè)。問(wèn)題問(wèn)題(wnt)的提出的提出SABCabc0a0b0c理想狀態(tài)理想狀態(tài)：地面平坦，像片水平：地面平坦，像片水平SABCabc0a0b0c實(shí)際狀態(tài)實(shí)際狀態(tài)：地面不平坦，像片不水平：地面不平坦，像片不水平fH第1頁(yè)/共42頁(yè)第二頁(yè)，共42頁(yè)。0 xPoScfP00nxy0yf像片傾斜引起像點(diǎn)位移像片傾斜引起像點(diǎn)位移A0ASa0a地形起伏引起像點(diǎn)位移地形起伏引起像點(diǎn)位移h 航攝像片只要消除像片傾斜與地形起伏引起航攝像片只要消除像片傾斜與地形起伏引起(ynq)的像點(diǎn)位移，就的像點(diǎn)位移，就能將中心投影變換為正射投影。要使這種投影具有成圖比例尺能將

2、中心投影變換為正射投影。要使這種投影具有成圖比例尺1/M，則航空攝影時(shí)，攝站點(diǎn)到攝區(qū)平均高程基準(zhǔn)面的航高應(yīng)，則航空攝影時(shí)，攝站點(diǎn)到攝區(qū)平均高程基準(zhǔn)面的航高應(yīng)滿足滿足 H = f M 第2頁(yè)/共42頁(yè)第三頁(yè)，共42頁(yè)。 7.1 數(shù)字微分糾正的概念數(shù)字微分糾正的概念 像片糾正的實(shí)質(zhì)是將像片的中心投影變換為成圖比例像片糾正的實(shí)質(zhì)是將像片的中心投影變換為成圖比例尺的正射投影，實(shí)現(xiàn)這一變換的關(guān)鍵是建立或確定像點(diǎn)尺的正射投影，實(shí)現(xiàn)這一變換的關(guān)鍵是建立或確定像點(diǎn)與相應(yīng)圖點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系可按投影變換用中心與相應(yīng)圖點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，這種關(guān)系可按投影變換用中心投影方法建立，也可以用數(shù)學(xué)解析方法用函數(shù)投影方法建立

3、，也可以用數(shù)學(xué)解析方法用函數(shù)(hnsh)式確定。式確定。 根據(jù)有關(guān)的參數(shù)和數(shù)字地面模型（根據(jù)有關(guān)的參數(shù)和數(shù)字地面模型（DTM），利用相應(yīng)），利用相應(yīng)的構(gòu)像方程式，或按一定的數(shù)學(xué)模型用控制點(diǎn)解算，從的構(gòu)像方程式，或按一定的數(shù)學(xué)模型用控制點(diǎn)解算，從原始的非正射投影的數(shù)字影像獲取正射影像，這種過(guò)程原始的非正射投影的數(shù)字影像獲取正射影像，這種過(guò)程是將影像化為很多微小的區(qū)域逐一進(jìn)行，且使用的是數(shù)是將影像化為很多微小的區(qū)域逐一進(jìn)行，且使用的是數(shù)字方式處理，稱為數(shù)字微分糾正或數(shù)字糾正。字方式處理，稱為數(shù)字微分糾正或數(shù)字糾正。第3頁(yè)/共42頁(yè)第四頁(yè)，共42頁(yè)。數(shù)字正射影像圖（數(shù)字正射影像圖（Digital O

4、rthophoto Map，縮寫，縮寫DOM）是利用數(shù)字高程模型（）是利用數(shù)字高程模型（DEM）對(duì)經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片，經(jīng)逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌，按國(guó)家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁）對(duì)經(jīng)掃描處理的數(shù)字化航空像片，經(jīng)逐像元進(jìn)行投影差改正、鑲嵌，按國(guó)家基本比例尺地形圖圖幅范圍剪裁(jinci)生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。生成的數(shù)字正射影像數(shù)據(jù)集。它是同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征的圖像，具有精度高、信息豐富、直觀真實(shí)等優(yōu)點(diǎn)。 第4頁(yè)/共42頁(yè)第五頁(yè)，共42頁(yè)。 7.2 框幅式中心投影影像框幅式中心投影影像(yn

5、 xin)的數(shù)字微分糾正的數(shù)字微分糾正一、數(shù)字微分糾正的基本原理一、數(shù)字微分糾正的基本原理數(shù)字微分糾正的基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖象之間的幾何變換，因此，在數(shù)字微分糾正的過(guò)程中，必須首先數(shù)字微分糾正的基本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)二維圖象之間的幾何變換，因此，在數(shù)字微分糾正的過(guò)程中，必須首先(shuxin)確定原始圖像與糾正后圖像之間的幾何關(guān)系。確定原始圖像與糾正后圖像之間的幾何關(guān)系。間接間接(jin ji)法法直接法直接法第5頁(yè)/共42頁(yè)第六頁(yè)，共42頁(yè)。 ),(),(YXfyYXfxyx間接法間接法 ),(),(yxYyxXyx 直接法直接法xy第6頁(yè)/共42頁(yè)第七頁(yè)，共42頁(yè)。二、間接法數(shù)字二、間接法

6、數(shù)字(shz)微分糾正微分糾正糾正后像點(diǎn)位置地形起伏引起的像點(diǎn)位移),(ZYXP),(),(JIpyxp第7頁(yè)/共42頁(yè)第八頁(yè)，共42頁(yè)。1、計(jì)算地面、計(jì)算地面(dmin)點(diǎn)坐標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)原始圖像xy糾正圖像),(YXP第8頁(yè)/共42頁(yè)第九頁(yè)，共42頁(yè)。2、計(jì)算、計(jì)算(j sun)像點(diǎn)坐標(biāo)像點(diǎn)坐標(biāo)糾正后像點(diǎn)位置地形起伏引起的像點(diǎn)位移),(ZYXP),(),(JIpyxp第9頁(yè)/共42頁(yè)第十頁(yè)，共42頁(yè)。DEM最基礎(chǔ)的應(yīng)用（也是各種應(yīng)用的基礎(chǔ)）是求最基礎(chǔ)的應(yīng)用（也是各種應(yīng)用的基礎(chǔ)）是求DEM范圍內(nèi)任意范圍內(nèi)任意(rny)一點(diǎn)一點(diǎn)P（X，Y）的高程，利用這些格網(wǎng)點(diǎn)的高程擬合一定的曲面，然后計(jì)算該點(diǎn)的高

7、程。）的高程，利用這些格網(wǎng)點(diǎn)的高程擬合一定的曲面，然后計(jì)算該點(diǎn)的高程。1、雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插、雙線性多項(xiàng)式內(nèi)插第10頁(yè)/共42頁(yè)第十一頁(yè)，共42頁(yè)。XYaYaXaaZ11011000 (627.00,570.00)(627.00,580.00)(637.00,570.00)(637.00,580.00)第11頁(yè)/共42頁(yè)第十二頁(yè)，共42頁(yè)。3、灰度內(nèi)插與賦值、灰度內(nèi)插與賦值原始圖像xy糾正圖像),(YXPXYO第12頁(yè)/共42頁(yè)第十三頁(yè)，共42頁(yè)。三、直接法數(shù)字微分三、直接法數(shù)字微分(wi fn)糾正糾正原始(yunsh)圖像糾正(jizhng)圖像第13頁(yè)/共42頁(yè)第十四頁(yè)，共42頁(yè)。 數(shù)字糾

8、正從原理上來(lái)說(shuō)，是屬于數(shù)字糾正從原理上來(lái)說(shuō)，是屬于(shy)點(diǎn)元素糾正，但在實(shí)際的軟件系統(tǒng)中，均是以點(diǎn)元素糾正，但在實(shí)際的軟件系統(tǒng)中，均是以“面面元素元素”作為糾正單元的，一般以正方形作為糾正單元。利用反算公式計(jì)算該單元個(gè)作為糾正單元的，一般以正方形作為糾正單元。利用反算公式計(jì)算該單元個(gè)“角點(diǎn)角點(diǎn)”的的像點(diǎn)坐標(biāo)，再沿像點(diǎn)坐標(biāo)，再沿X 和方向，在和方向，在“面元素面元素”內(nèi)線性內(nèi)插求得糾正單元的坐標(biāo)，求得像點(diǎn)坐標(biāo)后內(nèi)線性內(nèi)插求得糾正單元的坐標(biāo)，求得像點(diǎn)坐標(biāo)后，再內(nèi)插其灰度。其實(shí)質(zhì)仍為線元素糾正。，再內(nèi)插其灰度。其實(shí)質(zhì)仍為線元素糾正。四、數(shù)字糾正四、數(shù)字糾正(jizhng)實(shí)際解法實(shí)際解法oxyX

9、YO),(33yx),(11yx),(44yx),(22yx第14頁(yè)/共42頁(yè)第十五頁(yè)，共42頁(yè)。第15頁(yè)/共42頁(yè)第十六頁(yè)，共42頁(yè)。第16頁(yè)/共42頁(yè)第十七頁(yè)，共42頁(yè)。五、正射影像精度的檢查五、正射影像精度的檢查(jinch)與質(zhì)量控制與質(zhì)量控制 影像影像(yn xin)鑲嵌：鑲嵌：第17頁(yè)/共42頁(yè)第十八頁(yè)，共42頁(yè)。第18頁(yè)/共42頁(yè)第十九頁(yè)，共42頁(yè)。第19頁(yè)/共42頁(yè)第二十頁(yè)，共42頁(yè)。補(bǔ)充：攝影測(cè)量(cling)的外業(yè)工作：像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)+像片判讀1、像控點(diǎn)聯(lián)測(cè)：外業(yè)測(cè)定像片(xin pin)控制點(diǎn)的工作2、像片判讀：對(duì)像片影像進(jìn)行準(zhǔn)確地識(shí)別和判讀之后，將 獲取的地物地貌要素經(jīng)過(guò)綜

10、合取舍(qsh)并按地形圖圖式的規(guī)定 與要求，通過(guò)繪圖和各種注記將其位置、數(shù)量、屬性、分 布準(zhǔn)確合理地描繪在像片上。第20頁(yè)/共42頁(yè)第二十一頁(yè)，共42頁(yè)。像片控制點(diǎn)的判刺像片控制點(diǎn)的判刺a. 野外控制點(diǎn)以判點(diǎn)為主，刺點(diǎn)為輔。野外控制點(diǎn)以判點(diǎn)為主，刺點(diǎn)為輔。b平面控制點(diǎn)的實(shí)地判點(diǎn)精度為圖上。平面控制點(diǎn)的實(shí)地判點(diǎn)精度為圖上。0. 1 mm，點(diǎn)位，點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)選在影像清晰的明顯目標(biāo)應(yīng)選在影像清晰的明顯(mngxin)地物上，一般可選地物上，一般可選在交角良好的細(xì)小線狀地物交點(diǎn)、明顯在交角良好的細(xì)小線狀地物交點(diǎn)、明顯(mngxin)地物折地物折角頂點(diǎn)、影像小于。角頂點(diǎn)、影像小于。0. 2 mm的點(diǎn)狀地

11、物中心?；⌒蔚匚锏狞c(diǎn)狀地物中心?；⌒蔚匚锛瓣幱暗染粦?yīng)選作點(diǎn)位目標(biāo)。高程控制點(diǎn)的點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)及陰影等均不應(yīng)選作點(diǎn)位目標(biāo)。高程控制點(diǎn)的點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)選在高程變化較小的地方。平高控制點(diǎn)的點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)同時(shí)選在高程變化較小的地方。平高控制點(diǎn)的點(diǎn)位目標(biāo)應(yīng)同時(shí)滿足平面和高程控制點(diǎn)對(duì)點(diǎn)位目標(biāo)的要求。滿足平面和高程控制點(diǎn)對(duì)點(diǎn)位目標(biāo)的要求。c 在點(diǎn)位目標(biāo)難以保證室內(nèi)判點(diǎn)精度的地區(qū)，航攝前應(yīng)在點(diǎn)位目標(biāo)難以保證室內(nèi)判點(diǎn)精度的地區(qū)，航攝前應(yīng)鋪設(shè)地面標(biāo)志，并及時(shí)聯(lián)測(cè)。鋪設(shè)地面標(biāo)志的要求見附錄鋪設(shè)地面標(biāo)志，并及時(shí)聯(lián)測(cè)。鋪設(shè)地面標(biāo)志的要求見附錄D(a).d. 控制點(diǎn)與基準(zhǔn)面不同平面時(shí)，須量注比高，量注至控制點(diǎn)與基準(zhǔn)面不同平面時(shí)，須

12、量注比高，量注至0. 1 m；當(dāng)點(diǎn)位周圍不等高時(shí)，須標(biāo)注比高量注的位置。；當(dāng)點(diǎn)位周圍不等高時(shí)，須標(biāo)注比高量注的位置。第21頁(yè)/共42頁(yè)第二十二頁(yè)，共42頁(yè)。第22頁(yè)/共42頁(yè)第二十三頁(yè)，共42頁(yè)。第23頁(yè)/共42頁(yè)第二十四頁(yè)，共42頁(yè)。1135134.7第24頁(yè)/共42頁(yè)第二十五頁(yè)，共42頁(yè)。第九章第九章 數(shù)字?jǐn)z影數(shù)字?jǐn)z影(shyng)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)（DPS）9.1、概述、概述(i sh)DPW的分類的分類自動(dòng)化功能較強(qiáng)自動(dòng)化功能較強(qiáng) Autometric,Z/I Image,Erdas自動(dòng)化功能較弱自動(dòng)化功能較弱 DVP Geomatics,ISM 遙感系統(tǒng)：遙感系統(tǒng)：ER-Mapper,

13、Erdas,PCI Geomatics第25頁(yè)/共42頁(yè)第二十六頁(yè)，共42頁(yè)。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頁(yè)/共42頁(yè)第二十七頁(yè)，共42頁(yè)。第27頁(yè)/共42頁(yè)第二十八頁(yè)，共42頁(yè)。自動(dòng)化功能自動(dòng)化功能半自動(dòng)（半自動(dòng)（Semi-Automatic)模式：在人機(jī)模式：在人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行工作。交互狀態(tài)下進(jìn)行工作。自動(dòng)（自動(dòng)（Automated）模式）模式:需要作業(yè)員事先定義需要作業(yè)

15、員事先定義輸入各種控制參數(shù)，以確保完成操作的質(zhì)量。輸入各種控制參數(shù)，以確保完成操作的質(zhì)量。 全自動(dòng)（全自動(dòng)（Full-Automated）模式：）模式：完全獨(dú)立于作業(yè)員的干預(yù)。完全獨(dú)立于作業(yè)員的干預(yù)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站自動(dòng)化功能數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站自動(dòng)化功能(gngnng)的分類的分類第28頁(yè)/共42頁(yè)第二十九頁(yè)，共42頁(yè)。9.2、DPW的組成的組成(z chn)與功能與功能一、一、DPW的組成的組成(z chn)1、硬件組成(z chn)：計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備外部設(shè)備： 立體觀測(cè)及操作控制設(shè)備。 輸入輸出設(shè)備第29頁(yè)/共42頁(yè)第三十頁(yè)，共42頁(yè)。2、軟件組成：數(shù)字影像處理(chl)、模式識(shí)別、解

16、析攝影測(cè)量、輔助功能軟件數(shù)字影像處理軟件數(shù)字影像處理軟件影像旋轉(zhuǎn)影像旋轉(zhuǎn)影像濾波影像濾波特征提取特征提取影像增強(qiáng)影像增強(qiáng)模式識(shí)別軟件模式識(shí)別軟件特征識(shí)別與定位特征識(shí)別與定位（包括框標(biāo)的識(shí)別（包括框標(biāo)的識(shí)別與定位）與定位）影像匹配影像匹配目標(biāo)識(shí)別目標(biāo)識(shí)別第30頁(yè)/共42頁(yè)第三十一頁(yè)，共42頁(yè)。解析攝影測(cè)量軟件解析攝影測(cè)量軟件定向參數(shù)計(jì)算定向參數(shù)計(jì)算空中三角測(cè)量解算空中三角測(cè)量解算數(shù)值內(nèi)插數(shù)值內(nèi)插核線關(guān)系解析核線關(guān)系解析數(shù)字微分糾正數(shù)字微分糾正第31頁(yè)/共42頁(yè)第三十二頁(yè)，共42頁(yè)。二、二、DPW的功能的功能(gngnng)1、影像數(shù)字化、影像數(shù)字化 利用利用(lyng)高精度的影像數(shù)字化儀（掃描

17、儀）將像片轉(zhuǎn)化為數(shù)字影像高精度的影像數(shù)字化儀（掃描儀）將像片轉(zhuǎn)化為數(shù)字影像2、影像處理、影像處理 使影像的亮度與反差使影像的亮度與反差(fnch)合適、色彩適度、方位正確。合適、色彩適度、方位正確。3、影像量測(cè)、影像量測(cè) 單像量測(cè)：?jiǎn)蜗窳繙y(cè)：特征提取與定位特征提取與定位 雙像量測(cè)：雙像量測(cè)：影像匹配及交互立體量測(cè)影像匹配及交互立體量測(cè) 多像量測(cè)：多像量測(cè)：多影像間的匹配多影像間的匹配第32頁(yè)/共42頁(yè)第三十三頁(yè)，共42頁(yè)。4、影像定向、影像定向 內(nèi)定向：在框標(biāo)的自動(dòng)與半自動(dòng)識(shí)別與定位的基礎(chǔ)上利用框標(biāo)的檢內(nèi)定向：在框標(biāo)的自動(dòng)與半自動(dòng)識(shí)別與定位的基礎(chǔ)上利用框標(biāo)的檢 校坐標(biāo)與定位坐標(biāo)，計(jì)算掃描坐標(biāo)系

18、與像片坐標(biāo)系間的變換參數(shù)。校坐標(biāo)與定位坐標(biāo)，計(jì)算掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系間的變換參數(shù)。 相對(duì)定向：提取影像中的特征點(diǎn)，利用二維相關(guān)提取同名點(diǎn)，計(jì)算相對(duì)定向：提取影像中的特征點(diǎn)，利用二維相關(guān)提取同名點(diǎn)，計(jì)算 相對(duì)定向參數(shù)。傳統(tǒng)相對(duì)定向參數(shù)。傳統(tǒng)(chuntng)的攝影測(cè)量一般只在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位量測(cè)的攝影測(cè)量一般只在標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位量測(cè)6對(duì)同名點(diǎn)，對(duì)同名點(diǎn)， 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量則采用影像匹配的方法（通常匹配數(shù)百對(duì)同名點(diǎn)）數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量則采用影像匹配的方法（通常匹配數(shù)百對(duì)同名點(diǎn)） 絕對(duì)定向：通過(guò)影像匹配確定控制點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)（目前主要是絕對(duì)定向：通過(guò)影像匹配確定控制點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的同名點(diǎn)（目前主要是 人工操作）人工操作） 第3

19、3頁(yè)/共42頁(yè)第三十四頁(yè)，共42頁(yè)。少量少量(sh(sholing)oling)的已知大地點(diǎn)的已知大地點(diǎn)大量大量(dling)(dling)的代求坐標(biāo)點(diǎn)的代求坐標(biāo)點(diǎn)目的目的(m(md)d)：根據(jù)根據(jù)少量少量的已的已知點(diǎn)知點(diǎn)解求解求大量大量的未的未知點(diǎn)知點(diǎn)坐標(biāo)坐標(biāo)5、自動(dòng)空中三角測(cè)量、自動(dòng)空中三角測(cè)量第34頁(yè)/共42頁(yè)第三十五頁(yè)，共42頁(yè)。6、核線影像生成、核線影像生成 按照核線關(guān)系，將影像的灰度沿核線方向予以重新排列（核線重排列）按照核線關(guān)系，將影像的灰度沿核線方向予以重新排列（核線重排列） 構(gòu)成核線影像對(duì)，方便構(gòu)成核線影像對(duì)，方便(fngbin)立體觀測(cè)及將二維影像匹配化為一維影像匹配。立體

20、觀測(cè)及將二維影像匹配化為一維影像匹配。7、影像、影像(yn xin)匹配匹配 進(jìn)行密集點(diǎn)的影像進(jìn)行密集點(diǎn)的影像(yn xin)匹配，以便建立數(shù)字地面模型（匹配，以便建立數(shù)字地面模型（DTM）。）。8、數(shù)字地面模型、數(shù)字地面模型(mxng)的建立的建立 由密集點(diǎn)影像匹配的結(jié)果與定向參數(shù)計(jì)算同名點(diǎn)的地面坐標(biāo)，然后由密集點(diǎn)影像匹配的結(jié)果與定向參數(shù)計(jì)算同名點(diǎn)的地面坐標(biāo)，然后 內(nèi)插內(nèi)插DEM9、自動(dòng)繪制等高線、自動(dòng)繪制等高線第35頁(yè)/共42頁(yè)第三十六頁(yè)，共42頁(yè)。10、制作、制作(zhzu)正射影像正射影像第36頁(yè)/共42頁(yè)第三十七頁(yè)，共42頁(yè)。第37頁(yè)/共42頁(yè)第三十八頁(yè)，共42頁(yè)。11、正射影、正射影(shyng)像鑲嵌與修補(bǔ)像鑲嵌與修補(bǔ)第38頁(yè)/共42頁(yè)第三十九頁(yè)，共42頁(yè)。12、數(shù)字、數(shù)字(shz)測(cè)圖測(cè)圖13、制作、制作(zhzu)透視圖和景觀圖透視圖和景觀圖 14、制作立體匹配片