太原理工大學攝影測量學-像片糾正與正射影像圖

攝影測量學Photogrammetry1.像片糾正的概念與分類2.數(shù)字微分糾正像片糾正與正射影像圖3.立體正射影像對的制作方法4.數(shù)字正射影像圖的制作方法兩張像片→確定A點的地面坐標X,Y,Z(解析攝影測量)或利用雙像進行立體測圖。只用一張像片，能否確定A點的空間位置？航攝像片與正射影像圖的區(qū)別航攝像片是中心投影，正射影像圖是正射投影；航攝像片上存在由于像片傾斜和地形起伏引起的像點位移，正射影像圖上不存在像點位移；航攝像片上各點的比例尺不一致，而正射影像圖上各點的比例尺與規(guī)劃的比例尺一致。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類S1S2bAa1a2像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類像片平面圖與像片糾正的概念像片平面圖或正射影像圖是地圖的一種形式，是用相當于正射影像的航攝像片上的影像來表示地物的形狀和平面位置。正射影像:地面點在圖面上的平面位置正確，且還有相應的灰度值。利用中心投影的航攝像片編制像片平面圖或正射影像圖，是將中心投影轉(zhuǎn)變?yōu)檎渫队暗膯栴}。

像片糾正:消除由于像片的傾斜所引起的像點的位移，同時改化規(guī)定的比例尺，這一作業(yè)過程為像片糾正。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類像片糾正方法分類

光學機械糾正法:利用光學方法糾正圖像是攝影測量中的傳統(tǒng)方法,將航攝像片糾正成為像片平面圖。

光學微分糾正(正射投影技術):解析攝影測量發(fā)展階段制作正射影像地圖的主要方法,使用一小塊面積(一定長度的縫隙)作為一個糾正單元進行糾正的方法。(是在專門的儀器—正射投影儀上進行的)。

數(shù)字微分糾正:根據(jù)已知影像的內(nèi)定向參數(shù)和外方位元素及數(shù)字高程模型(DEM)進行糾正。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類光學機械糾正法

儀器:糾正儀糾正過程:投影變換

適用地區(qū):平坦地區(qū)(投影差不超過圖上±0.4mm)

糾正方法:一次糾正法(投影變換方法)

一次糾正方法仍然是中心投影，只適應對平坦地區(qū)的航攝像片進行糾正，只能消除因像片傾斜引起的像點位移，不能消除因地形起伏產(chǎn)生的投影差。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類光學機械糾正法儀器:糾正儀

適用地區(qū):坡度變化較平緩的丘陵區(qū)(投影差超過圖上±0.4mm)

糾正方法:分帶糾正法

(Q=2h)

分帶糾正法是指在一張像片范圍內(nèi)，按照地形高程將作業(yè)區(qū)劃分為若干帶區(qū)，使每一帶區(qū)內(nèi)地形起伏引起的投影差小于規(guī)定的值。對每一帶區(qū)分別糾正曬像，然后鑲嵌成為一張糾正像片。Q/2

H1H2H3pSE3E2E1hQQQ像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類光學機械糾正法糾正儀滿足：幾何條件&光學條件理論基礎：中心投影變換(像片與地面、像片與畫面)兩透視平面的投影變換公式光學機械糾正法實際上是利用圖底上已知點的坐標用對點的方法進行糾正，用糾正儀的機械動作(自由度)將投影圈點(像點)與圖底叉點(對應圖點)重合。糾正儀的自由度:比例尺縮放、承影面傾斜、像片盤旋轉(zhuǎn)、像片的橫向偏心和縱向偏心糾正點數(shù)：5個糾正方法：對點糾正糾正好后，在承影面上放相紙曝光曬像得糾正好的像片(正射影像)。像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類S光學微分糾正分為直接微分糾正與間接(函數(shù))微分糾正構成：一臺雙像的光學測圖儀+具有相同投影器的正射投影儀、同步運動步驟：內(nèi)定向、相對定向、絕對定向像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類感光材料A0AP1ZS1P1P2S1S2數(shù)字微分糾正根據(jù)影像的內(nèi)定向參數(shù)、方位元素以及數(shù)字高程模型，利用相應的構像方程(共線方程)，用控制點解算，從原始非正射投影的數(shù)字影像獲取正射影像，這一過程是將影像化為很多微小的區(qū)域逐點進行，且使用的是數(shù)字方式處理，故稱為數(shù)字微分糾正。數(shù)字微分糾正技術是當前像片糾正和正射影像圖制作的主要方法依被糾正的最小單元將微分糾正可分為兩類：點元素糾正、面元素糾正像片糾正與正射影像圖一.像片糾正的概念與分類基本原理與解算方案數(shù)字微分糾正與光學微分糾正一樣，其基本任務是實現(xiàn)兩個二維圖像之間的幾何變換數(shù)字糾正:像素的幾何位置和灰度設任意像元在原始圖像的坐標為(x,y),糾正后圖像對應的地面點坐標為(X,Y),實際上直接存在著映射關系像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正間接數(shù)字微分糾正直接數(shù)字微分糾正反解法(間接法)數(shù)字微分糾正像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正x=fx(X,Y,Z)y=fy(X,Y,Z)灰度賦值xxyyPX’X’Y’灰度內(nèi)插原始圖像反解法(間接法)數(shù)字微分糾正(1)計算地面點坐標:正射影像上任一像點P(X’,Y’)對應的地面坐標(X,Y)(2)計算原始圖像上像點坐標p(x,y)根據(jù)共線條件方程式，地面點的Z坐標根據(jù)DEM內(nèi)插像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正任何地形平坦地區(qū)反解法(間接法)數(shù)字微分糾正(3)像素坐標的解算:根據(jù)內(nèi)定向參數(shù)，計算像點(x,y)的像素坐標(I,J)(4)灰度內(nèi)插:根據(jù)計算得像素坐標(I,J)，采用雙線性內(nèi)插法，內(nèi)插像點的灰度值(5)灰度賦值:將計算的灰度值賦給正射影像上的像點(X’,Y’)像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正正解法(直接法)數(shù)字微分糾正像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正原始圖像xyX’

糾正圖像Y’X=φx(x,y)Y=φy(x,y)正解法(直接法)數(shù)字微分糾正直接法數(shù)字影像糾正實際上是由二維影像坐標變換到三維空間坐標的過程需反復迭代解算糾正后的影像所得的像點不是規(guī)則排列，可能出現(xiàn)“空白”或重復像素，難以實現(xiàn)灰度內(nèi)插，獲得規(guī)則排列的正射數(shù)字影像像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正間接法、直接法比較像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正正射影像取灰度間接法原始影像正射影像送灰度直接法原始影像間接法、直接法比較像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正(x,y,Z)(X,Y)(Z)(x,y)(X,Y,Z)間接法直接法計算正射影像取灰度送灰度原始影像灰度賦值數(shù)字微分糾正實際解法實際上不是逐點糾正，以面元素作為糾正單元。取一個小正方形的塊作為糾正單元，用反解法求出四個角點的像點坐標后，再內(nèi)插出任意一個像元所對應的像點坐標后進行灰度內(nèi)插。像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正x2x1x4x3YxXni22in11O數(shù)字微分糾正實際解法像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正數(shù)字微分糾正實際解法像片糾正與正射影像圖二.數(shù)字微分糾正1(0,0）2(n,0)3(n,n)4(0,n)立體正射影像對的制作方法獲得立體匹配片:將DEM格網(wǎng)點的X,Y,Z坐標用共線方程變換到像片上的同時引入一個人工視差,該人工視差反映實地地形起伏情況。依據(jù)人工視差引入的方法，立體匹配片制作方法分為:基于斜平行投影、基于對數(shù)投影像片糾正與正射影像圖三.立體正射影像對的制作方法立體正射影像對的制作方法基于斜平行投影的立體正射影像對像片糾正與正射影像圖三.立體正射影像對的制作方法沒有上下視差存在左右視差立體正射影像對的應用立體正射影像對的優(yōu)點便于定向和量測量測用的設備簡單只要具備影像覆蓋范圍內(nèi)的DEM高程數(shù)據(jù)庫和所攝像片的內(nèi)外方位元素，就可以在攝影后制作出立體正射影像對。用立體正射影像來修測地形圖上的地物和量測具有一定高度物體的高度是十分有效的用立體正射影像對要比單眼觀測正射影像多辨認出50%的細部像片糾正與正射影像圖三.立體正射影像對的制作方法數(shù)字攝影測量軟件DOM生產(chǎn)流程像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法內(nèi)定向相對定向絕對定向生成DEM生成DOM質(zhì)量檢查、整飾識別框標自動人工選取控制點自動28第九章像片糾正與正射影像圖§4 數(shù)字正射影像圖的制作方法

*§9-3數(shù)字正射影像圖的制作方法原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號庫漢字庫數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號庫漢字庫數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像航空像片航天像片圖像數(shù)據(jù)現(xiàn)有地圖數(shù)字調(diào)繪野外數(shù)字測圖控制數(shù)據(jù)數(shù)字化等高線數(shù)字化數(shù)字空三等高線轉(zhuǎn)換DEM基本高程樣圖數(shù)字轉(zhuǎn)繪數(shù)字測圖、DEMDEM編輯圖幅拼接地形圖編輯紙質(zhì)地形圖電子地形圖地形數(shù)據(jù)DEM空三數(shù)據(jù)原始影像數(shù)字影像地圖生產(chǎn)數(shù)據(jù)流程圖成果表示信息處理信息獲取原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號庫漢字庫數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號庫漢字庫數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像原始影像數(shù)據(jù)空三數(shù)據(jù)影像糾正鑲嵌符號庫漢字庫數(shù)字地形圖DEM數(shù)據(jù)數(shù)字影像地圖圖幅拼接影像地圖編輯影像膠片輸出編輯分版膠片輸出電子影像圖像片影像地圖紙質(zhì)影像地圖正射影像像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法制作方法全數(shù)字攝影測量方法單片數(shù)字微分糾正正射影像圖掃描，但掃描后要進行仿射變換改正工序野外控制測量空三加密：自動空三利用區(qū)域網(wǎng)平差計算，檢測與剔除粗差

DEM采集、編輯：生成可靠的DEM

正射糾正：在進行影像糾正時避免房屋、橋梁和道路扭曲變形，適合城市大比例尺影像圖制作影像拼接和鑲嵌、色調(diào)調(diào)整像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法正射影像上的遮蔽現(xiàn)象影像上的遮蔽是指由于地面上有一定高度的目標物體遮擋，使得地面上的局部區(qū)域(包括目標物體本身的局部)在影像上不可見的現(xiàn)象。S1CD左片右片AFBE像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法正射影像上的遮蔽現(xiàn)象影像上的遮蔽與投影方式有關。對于地物的正射投影，由于它是垂直平行投影成像，是不會產(chǎn)生遮蔽現(xiàn)象的。對于中心投影所產(chǎn)生的遮蔽現(xiàn)象，其實質(zhì)是投影差。建筑物ABA0

B0HfhrA0

A1

A遮蔽△r像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法正射影像上的遮蔽現(xiàn)象正射影像上遮蔽的對策影像獲取時的對策

糾正過程中的策略傳感器選擇的策略像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法真正射影像的概念及制作真正射影像是在數(shù)字微分糾正過程中，以數(shù)字表面模型(DSM)為基礎進行數(shù)字微分糾正。對于空曠地區(qū)而言:只要知道影像的內(nèi)、外方位元素和所覆蓋地區(qū)的DEM，按共線方程進行數(shù)字微分糾正，且糾正后的影像不存在投影差。對于地表有人工建筑或樹木等覆蓋的地區(qū):在該地區(qū)的DEM基礎上，采集所有高出地表面的目標物高度信息，得到制作真正射影像所需要的DSM。像片糾正與正射影像圖四.數(shù)字正射影像圖的制作方法真正射影像的概念及制作

DSM的采集:采用半自動的方式在攝影測量工作站