攝影測量實習(xí)報告

VirtuoZo

全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)實習(xí)報告一、實習(xí)目的通過本次實習(xí)，理解4D產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，熟悉使用VirtuoZo

全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)生產(chǎn)4D產(chǎn)品的過程，掌握生產(chǎn)過程中各環(huán)節(jié)的原理，加深對有關(guān)理論知識的理解。(1)理解VirtuoZo數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的功效;(2)掌握VirtuoZo數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的作業(yè)流程;(3)加深對數(shù)字攝影測量基本理論、辦法和過程的理解;(4)培養(yǎng)實際動手能力。二、實習(xí)過程1、理解VirtuoZo

系統(tǒng)VirtuoZo系統(tǒng)是基于WindowsNT的全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)，運用數(shù)字影像或數(shù)字化影像完畢攝影測量作業(yè)。由計算機視覺(其核心是影像匹配與影像識別)替代人眼的立體量測與識別，不再需要傳統(tǒng)的光機儀器。從原始資料、中間成果及最后產(chǎn)品等都是以數(shù)字形式，克服了傳統(tǒng)攝影測量只能生產(chǎn)單一線劃圖的缺點，可生產(chǎn)出多個數(shù)字產(chǎn)品，如數(shù)字高程模型、數(shù)字正射影像、數(shù)字線劃圖、景觀圖等，并提供多個工程設(shè)計所需的三維信息、多個信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫所需的空間信息。VirtuoZo的重要軟件模塊涉及:解算定向參數(shù)、自動空中三角測量、核線影像重采樣、影像匹配、生成數(shù)字高程模型、制作數(shù)字正射影像、生成等高線、制作景觀圖、DEM透視圖、等高線疊加正射影像、基于數(shù)字影像的機助量測、文字注記、圖廓整飾。VirtuoZo的作業(yè)方式為自動化與人工干預(yù)。系統(tǒng)在自動化作業(yè)狀態(tài)下運行不須任何人工干預(yù)。人工干預(yù)是作為自動化系統(tǒng)的“預(yù)解決”與“后解決”，如必要的數(shù)據(jù)準備、必要的輔助量測等及自動化過尚無法解決的問題。人工干預(yù)不同于單的人工控制操作，而是盡量達成了半自動化。根據(jù)VirtuoZo制作4d產(chǎn)品的基本工作流程以下:2、數(shù)據(jù)準備（1）實習(xí)測區(qū)資料分析根據(jù)給定的實習(xí)的原始資料，理解測區(qū)的航線數(shù)、影像數(shù)、原始影像的分辨率、像片比例尺、全測區(qū)控制點分布、控制點數(shù)據(jù)、相機數(shù)據(jù)。（2）建立測區(qū)數(shù)據(jù)準備完善后，進入VIrtuoZo主界面，首先要新建一種測區(qū)，通過文獻打開測區(qū)，新建一種測區(qū)名，系統(tǒng)默認后綴名為blk，默認保存在系統(tǒng)盤下的wxf文獻夾里。*.blk文獻其實只是個索引文獻，它最后指向的是設(shè)立測區(qū)里的測區(qū)主目錄文獻夾。*.blk文獻建立好之后，系統(tǒng)會自動彈出設(shè)立測區(qū)的對話框，按照原始數(shù)據(jù)提供的信息填寫對應(yīng)的內(nèi)容，之后保存退出。進入設(shè)立→相機文獻，找到剛剛在設(shè)立測區(qū)對話框中新建的相機檢校文獻，雙擊進入?yún)?shù)設(shè)立界面，相機參數(shù)能夠直接通過輸入按鈕，輸入原始數(shù)據(jù)里面已有的相機文獻（普通格式為*.cmr）。進入設(shè)立→地面控制點，能夠逐點輸入控制點文獻，或者直接通過輸入按鈕，直接讀取一種控制點文獻。參數(shù)設(shè)立完畢之后，還需要對影像文獻進行轉(zhuǎn)換，將多個影像文獻轉(zhuǎn)換成VirtuoZo支持的影像格式（VirtuoZo系統(tǒng)有其自有的影像格式，文獻格式為*.vz。進入文獻_引入_影像文獻，進入輸入影像對話框，通過增加按鈕，將所要解決的原始影像引入對話框，由于飛機是循環(huán)飛行進行拍攝的，第二條航帶的影像的相機文獻需要進行旋轉(zhuǎn)：選中第二條航帶的3張影像，點選項按鈕，在彈出的對話框中將相機旋轉(zhuǎn)背面的選項選擇是，確認之后即可看到需要進行相機旋轉(zhuǎn)的影像前有一種紅色旋轉(zhuǎn)的符號。然后填寫對的的像素大小，該像素大小需要在原始數(shù)據(jù)里面給出，如果沒有提供該數(shù)據(jù)，能夠輸入－1，系統(tǒng)會自動讀取原始影像的頭文獻，然后給出一種像素大小。參數(shù)設(shè)立完畢之后點解決，影像開始進行轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成的VZ影像將放在測區(qū)主目錄下的images文獻夾里面，每生成一種VZ影像，程序還會為該影像對應(yīng)一種影像參數(shù)文獻，文獻格式為*.spt。（3）建立模型進行模型的設(shè)立，現(xiàn)以157和156兩張影像為例，介紹模型的創(chuàng)立過程：通過文獻→打開模型，能夠建立一種新模型，命名為157-156，默認后綴名為mdl，建立好157-156模型后，程序自動彈出模型參數(shù)設(shè)立對話框，按照該模型的基本狀況設(shè)立該對話框，重要設(shè)立左、右影像，其它可按程序默認參數(shù)設(shè)立，之后保存退出。同樣的操作，能夠把其它模型都創(chuàng)立好，完畢全部模型的參數(shù)設(shè)立。3、模型定向（1）內(nèi)定向調(diào)用內(nèi)定向程序（解決→定向→內(nèi)定向），建立框標(biāo)模板（若模板已建立，則進入左影像的內(nèi)定向）。為了從數(shù)字影像提取集合信息，必須建立數(shù)字影像中的像元素與所攝物體表面對應(yīng)的點之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。內(nèi)定向的目的就是擬定掃描坐標(biāo)系與像片坐標(biāo)系之間的關(guān)系以及數(shù)字影像可能存在的變形。不同型號的相機有著不同的框標(biāo)模板。普通一種測區(qū)使用同一相機攝影，因此只需在測區(qū)內(nèi)選擇一種模型建立框標(biāo)模板并進行內(nèi)定向，其它模型不再需要重新建立框標(biāo)模板，即可直接進行內(nèi)定向解決，在做內(nèi)定向解決時，系統(tǒng)會自動建立多個框標(biāo)模板。界面右邊小窗口為某個框標(biāo)的放大影像，其框標(biāo)中心點清晰可見。界面左窗口顯示了現(xiàn)在模型的左影像，若影像的四角的每個框標(biāo)都有白色的小框圍住，框標(biāo)近似定位成功。若小白框沒有圍住框標(biāo)，則需進行人工干預(yù)：移動鼠標(biāo)將光標(biāo)移到某框標(biāo)中心，單擊鼠標(biāo)左鍵，使小白框圍住框標(biāo)。依次將每個小白框圍住對應(yīng)的框標(biāo)后，框標(biāo)近似定位成功。選擇界面左窗口下的接受按鈕。左影像內(nèi)定向：該界面顯示了框標(biāo)自動定位后的狀況。可選擇界面中間小方塊按鈕將其對應(yīng)的框標(biāo)放大顯示于右窗口內(nèi)，觀察小十字絲中心與否對準框標(biāo)中心，若不滿意可進行調(diào)節(jié)?？驑?biāo)調(diào)節(jié)有自動或人工兩種方式：自動方式：選擇自動按鈕后，移動鼠標(biāo)在左窗口中的現(xiàn)在框標(biāo)中心點附近單擊鼠標(biāo)左鍵，小十字絲將自動精確對準框標(biāo)中心。人工方式：若自動方式失敗，則可選擇人工按鈕，移動鼠標(biāo)在左窗口中的現(xiàn)在框標(biāo)中心點附近單擊鼠標(biāo)左鍵，再分別選擇上、下、左、右按鈕，微調(diào)小十字絲，使之精確對準框標(biāo)中心。右影像內(nèi)定向：與左影像內(nèi)定向相似，進行右影像的內(nèi)定向。如果之前做過內(nèi)定向的，系統(tǒng)會彈出一種對話框，顯示左像片的內(nèi)定向參數(shù)（系統(tǒng)在完畢左像片的內(nèi)定向后再啟動右像片的內(nèi)定向），并詢問與否重新進行內(nèi)定向。如果不想再進行內(nèi)定向，選擇否；退出內(nèi)定向模塊，進行相對定向。（2）相對定向每張像片最少要有三個地面控制點，才干進行定向，但實際生產(chǎn)中，控制點數(shù)量不能滿足定向規(guī)定。在內(nèi)頁求解定向所需控制點的過程叫空中三角測量，其本質(zhì)就是用盡量少量的地面控制點，在內(nèi)頁加密出每張像片或每個像對所需要的控制點。另首先，為了獲取更高精度的地面控制點，采用光束法定向，運用光束法平差未知參數(shù)的初值，從而進行高精度定向。在豎直航空攝影或已知傾角近似值的傾斜攝影時，相對定向普通采用迭代解法。但是當(dāng)不懂得傾斜攝影中的傾角近似值以及不懂得影像的內(nèi)方位元素時，則采用相對定向的直接解法。進行模型的相對定向，重要是通過找同名點，來擬定兩張影像之間的關(guān)系。相對定向的目的是為了恢復(fù)構(gòu)成立體像對的兩張像片的相對方位，恢復(fù)攝影時相鄰兩影像光束的互有關(guān)系，從而使同名光線對對相交，建立被攝物體的幾何模型。其數(shù)學(xué)模型是對應(yīng)的攝影光線與基線應(yīng)滿足共面條件，觀察值為上下視差。環(huán)節(jié)：選擇菜單“解決→模型定向→相對定向”；在影像顯示窗口內(nèi)點擊右鍵，選擇“自動相對定向”；自動相對定向完畢后，在定向成果窗口檢查同名點的上下視差，如果比較大，則比較大，則把它刪除或進行調(diào)節(jié)；編輯完畢后，保存，退出。（3）絕對定向相對定向建立的立體模型，是一種以相對定向中選定的像空間輔助坐標(biāo)系為原則的模型，比例尺也是未知的。要擬定立體模型在地面測量坐標(biāo)系中的對的位置，則需要把模型點的攝影測量坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地面測量坐標(biāo)，這一工作需要借助于地面測量坐標(biāo)為已知值的地面控制點來進行，這個過程稱為立體模型的絕對定向。因此絕對定向的目的就是將相對定西后求出的攝影測量坐標(biāo)變換為地面測量坐標(biāo)。模型的絕對定向，規(guī)定變換前后的坐標(biāo)系大致相似。而地面測量坐標(biāo)是左手直角坐標(biāo)系，攝影測量坐標(biāo)系是右手直角坐標(biāo)系。因此首先應(yīng)將點名測量坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為地面攝影測量坐標(biāo)系。絕對定向前，我們要以手工的方式在現(xiàn)在模型的左右影像上精確地定位某些控制點。一種像對的兩張像片有十二個外方位元素，相對定向求得五個相對定向元素后，要恢復(fù)像對的絕對位置還要解求七個絕對定向元素，涉及模型的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放參數(shù)。它需要地面控制點來解求。這種坐標(biāo)變換，在數(shù)學(xué)上成為三維空間相似變換。環(huán)節(jié)：選擇菜單“解決→模型定向→絕對定向”；參考給出的控制點點位圖，在相對定向界面中，尋找對應(yīng)的控制點，對控制點的點位進行精確調(diào)節(jié)，輸入控制點對應(yīng)的點號，點擊“擬定”保存。4、生成核線影像非水平方式的核線重采樣是基于模型相對定向成果，遵照核線原理對左右原始影像沿核線方向保持X不變在Y方向進行核線重采樣，這樣所生成的核線影像保持了原始影像同樣的信息量和屬性。環(huán)節(jié)：定義作業(yè)區(qū)；生成核線影→非水平核線；保存；退出；按照同樣的環(huán)節(jié)，進行其它模型的內(nèi)定向、相對定向、絕對定向、核線影像生成，當(dāng)每個模型的核線影像生成后，則進行影像匹配計算。5、影像匹配及匹配后的編輯選擇菜單“解決→影像匹配”項，出現(xiàn)影像匹配計算的進程顯示窗口，自動進行影像匹配。匹配成果的編輯：6、生成單模型的DEM在系統(tǒng)主菜單中，選擇“產(chǎn)品→生成DEM→生成DEM（M）”項，屏幕顯示計算提示界面，計算完畢后，即建立了現(xiàn)在模型的DEM。在系統(tǒng)主菜單中，選擇“顯示→立體顯示→透示顯示”項，進入顯示界面，屏幕顯示現(xiàn)在模型的DEM。7、多模型的DEM拼接在系統(tǒng)主菜單中，選擇菜單“鑲嵌→設(shè)立”項，屏幕彈出拼接與鑲嵌參數(shù)設(shè)立對話框。在系統(tǒng)主菜單中，選擇“鑲嵌→DEM拼接”項，進入DEM的拼接計算，屏幕彈出拼接進展顯示條。當(dāng)拼接完畢后，將顯示拼接中誤差、總點數(shù)、誤差分布統(tǒng)計及誤差分布圖。8、生成正射影像在主界面上，依次單擊“產(chǎn)品→生成正射影像”項，系統(tǒng)自動生成正射，單擊“顯示”→“正射影像”。三、實習(xí)總結(jié)通過本次實習(xí)，理解了使用VirtuoZo全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)生產(chǎn)4D產(chǎn)品的過程，熟悉了VirtuoZo全數(shù)字攝影測量系統(tǒng)的使用，加深了對