第八章 像片糾正與正射投影技術(shù)

第八章數(shù)字微分糾正教學(xué)內(nèi)容1、數(shù)字微分糾正的概念。2、框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正。3、線性陣列掃描影像的數(shù)字糾正。4、立體正射影像對(duì)的制作。5、景觀圖的制作。重點(diǎn)難點(diǎn)關(guān)鍵詞重點(diǎn)內(nèi)容：①數(shù)字微分糾正的概念。②框幅式中心投影影像數(shù)字微分糾正的方法。③立體正射影像對(duì)的基本概念及作用。本章難點(diǎn)：①數(shù)字微分糾正的概念。②立體正射影像對(duì)的概念及制作方法。數(shù)字微分糾正；正射影像；立體正射影像對(duì)；§8.1數(shù)字微分糾正的概念?利用光學(xué)法糾正圖象是攝影測(cè)量中的傳統(tǒng)方法。但光學(xué)糾正儀器在數(shù)學(xué)關(guān)系上受到很大的限制，特別是近代遙感技術(shù)中新的傳感器的出現(xiàn)，產(chǎn)生了不同于經(jīng)典的框幅式航攝像片的影像。使得經(jīng)典的光學(xué)糾正儀器難以適應(yīng)這些影像的糾正任務(wù)，而且這些影像中許多本身就是數(shù)字影像，不便使用光學(xué)糾正儀器。?根據(jù)有關(guān)的參數(shù)和數(shù)字地面模型（DTM），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)字方式處理，稱為數(shù)字微分糾正或數(shù)字糾正。數(shù)字正射影像圖（DigitalOrthophotoMap，縮寫(xiě)DOM）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)。

數(shù)字正射影像圖補(bǔ)充內(nèi)容：像片糾正與正射投影技術(shù)?像片平面圖是地面的正射影像圖，它包含地面極其豐富的內(nèi)容，其影像能詳細(xì)反映各類地物的形狀、性質(zhì)及其空間關(guān)系。用正射投影影像表示地物及其平面位置，直觀、逼真易于判讀和量測(cè)，能在較短時(shí)間內(nèi)提供全面、準(zhǔn)確的信息與資料。?豎直攝影的航攝像片是地面的中心投影。要用航攝像片的影像來(lái)確定地物的平面位置，需要將像片由中心投影轉(zhuǎn)換為地面按一定比例尺的正射投影，并用正射影像的像片拼接鑲嵌成像片平面圖。一、航攝像片與像片平面圖的區(qū)別?為物點(diǎn)的正射投影，當(dāng)這些正射投影點(diǎn)經(jīng)過(guò)一定比例尺縮小后，就能夠得到像片平面圖的影像。像片平面圖是具有所需比例尺的地面物點(diǎn)的正射投影。?當(dāng)?shù)孛嫖稂c(diǎn)都位于同一水平面，航攝機(jī)對(duì)水平地面攝取了水平像片。則地面物點(diǎn)在像片上的中心投影片其形狀與相應(yīng)的正射投影完全相似。就是地面物點(diǎn)的正射投影?航攝像片只要消除像片傾斜與地形起伏引起的像點(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)滿足H=f?M

?與像片平面圖相比較，航攝像片存在著：（1）像片傾斜引起的像點(diǎn)位移動(dòng)（2）地面起伏引起的像點(diǎn)位移（3）攝站點(diǎn)之間由于航高差引起的各張像片間的比例尺與成圖比例尺不一致。因此，為了消除像片與像平面圖的差異，需要將豎直攝影的像片消除像片傾斜引起的像點(diǎn)位移和限制或消除地形起伏引起的投影差，并將影像歸化為成圖比例尺。二、像片糾正原理像片糾正的實(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)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)式確定。1、平坦地區(qū)像片糾正（投影變換糾正）?水平地面攝取的水平像片其影像是地面的正射投影。當(dāng)對(duì)水平地面攝取傾斜像片時(shí)，如果在像片上能消除像片傾斜引起的像點(diǎn)位移，那么，該影像就是地面的正射投影。?平坦地區(qū)制作正射影像圖，可以不考慮地形起伏的影響，而將地面看成水平。這時(shí)，像片糾正只需消除像片傾斜引起的像點(diǎn)位移，即將傾斜像片糾正為水平像片并縮放到成圖比例尺即可。投影平面§7.2框幅式中心投影影像的數(shù)字微分糾正按被糾正的最小單元，對(duì)糾正分類：1、點(diǎn)元素糾正2、線元素糾正3、面元素糾正多數(shù)光學(xué)微分糾正屬線元素微分糾正，即以很窄的縫隙作為糾正的最小單元。因數(shù)字影像是由像元素排列組成，原理上最適合點(diǎn)元素微分糾正。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，必須首先確定原始圖像與糾正后圖像之間的幾何關(guān)系。間接法、反解法直接法、正解法原始圖像糾正圖像正射影像DOM二、間接法數(shù)字微分糾正原始圖像糾正圖像原始圖像糾正圖像影像數(shù)字化掃描方向AO若進(jìn)行了影像內(nèi)定向，就可以得到像點(diǎn)坐標(biāo)所對(duì)應(yīng)數(shù)字影像中像元的行列號(hào)。也可以由物空間坐標(biāo)直接解求所對(duì)應(yīng)數(shù)字影像中像元的行列號(hào)。原始圖像糾正圖像三、直接法數(shù)字微分糾正原始圖像糾正圖像°直接法數(shù)字微分糾正是從原始圖像出發(fā)，將原始圖像上的每一個(gè)像元素用正解公式求得糾正后的像點(diǎn)坐標(biāo)?！氵@種方法存在著很大的缺點(diǎn)，在糾正后的圖像上，所得的像點(diǎn)是不規(guī)則排列的，有的像元素內(nèi)可能出現(xiàn)空白，而有的像元素內(nèi)可能出現(xiàn)多個(gè)像點(diǎn)，因此很難實(shí)現(xiàn)灰度內(nèi)插并獲得規(guī)則排列的數(shù)字影像?！阍诤娇諗z影情況下，正算公式為：數(shù)字糾正的實(shí)際解法，從原理上來(lái)說(shuō)，是屬于點(diǎn)元素糾正，但在實(shí)際的軟件系統(tǒng)中，均是以“面元素”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４個(gè)“角點(diǎn)”的像點(diǎn)坐標(biāo)，再沿X和Ｙ方向，在“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，再內(nèi)插其灰度。其實(shí)質(zhì)仍為線元素糾正。四、數(shù)字糾正實(shí)際解法正方形糾正單元正方形糾正單元§7.3線性陣列掃描影像的數(shù)字糾正掃描影像的形成（SPOT）60km掃描帶衛(wèi)星前進(jìn)方向60km

°由很多條線性陣列掃描影像可以構(gòu)成像幅。SPOT衛(wèi)星由6000條掃描線構(gòu)成一幅影像。影像坐標(biāo)系如下：一、間接法糾正各因子以