数字微分纠正与DPSppt课件

Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004第七章第七章:数字微分纠正数字微分纠正Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004问题的提出问题的提出SABCabc0a0b0c理想形状：地面平坦，像片程度理想形状：地面平坦，像片程度SABCabc0a0b0c实践形状：地面不平坦，像片不程度实践形状：地面不平坦，像片不程度fHPhotogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20040 xPoScfP00nxy0yf像片倾斜引起像点位移像片倾斜引起像点位移A0ASa0a地形起伏引起像点位移地形起伏引起像点位移h 航摄像片只需消除像片倾斜与地形起伏引起的像点位移，就航摄像片只需消除像片倾斜与地形起伏引起的像点位移，就能将中心投影变换为正射投影。

要使这种投影具有成图比例尺能将中心投影变换为正射投影要使这种投影具有成图比例尺1/M，那么航空摄影时，摄站点到摄区平均高程基准面的航高应，那么航空摄影时，摄站点到摄区平均高程基准面的航高应满足满足 H=f M Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004 7.1 数字微分纠正的概念数字微分纠正的概念 像片纠正的本质是将像片的中心投影变换为成图比像片纠正的本质是将像片的中心投影变换为成图比例尺的正射投影，实现这一变换的关键是建立或确定例尺的正射投影，实现这一变换的关键是建立或确定像点与相应图点的对应关系，这种关系可按投影变换像点与相应图点的对应关系，这种关系可按投影变换用中心投影方法建立，也可以用数学解析方法用函数用中心投影方法建立，也可以用数学解析方法用函数式确定根据有关的参数和数字地面模型根据有关的参数和数字地面模型DTM，利用相，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，应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始的非正射投影的数字影像获取正射影像，这种从原始的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展，且运用过程是将影像化为很多微小的区域逐一进展，且运用的是数字方式处置，称为数字微分纠正或数字纠正。

的是数字方式处置，称为数字微分纠正或数字纠正Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004数字正射影像图数字正射影像图Digital Orthophoto Map，缩写，缩写DOM是利用数字高程模型是利用数字高程模型DEM对经扫描处置的数字化航空对经扫描处置的数字化航空像片，经逐像元进展投影差矫正、镶嵌，按国家根本比例像片，经逐像元进展投影差矫正、镶嵌，按国家根本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集它是尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、直观真实等优点信息丰富、直观真实等优点Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004 7.2 框幅式中心投影影像的数字微分纠正框幅式中心投影影像的数字微分纠正一、数字微分纠正的根本原理一、数字微分纠正的根本原理数字微分纠正的根本义务是实现两个二维图象之间的几何变换，数字微分纠正的根本义务是实现两个二维图象之间的几何变换，因此，在数字微分纠正的过程中，必需首先确定原始图像与纠因此，在数字微分纠正的过程中，必需首先确定原始图像与纠正后图像之间的几何关系。

正后图像之间的几何关系),(),(),(),(),(),(),(),(:),(),(yxYyxXYXyxYXfyYXfxyxYXYXyxyxyx 坐坐标标出出发发反反求求其其纠纠正正后后像像点点标标由由原原始始图图像像上上的的像像点点坐坐上上的的像像点点坐坐标标出出发发反反求求其其在在原原始始图图像像由由纠纠正正后后像像点点坐坐标标系系它它们们之之间间存存在在着着映映射射关关和和分分别别为为和和纠纠正正后后图图像像中中的的坐坐标标设设任任意意像像元元在在原原始始图图像像间接法间接法直接法直接法Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004 ),(),(YXfyYXfxyx间接法间接法 ),(),(yxYyxXyx 直接法直接法oxyXYOPhotogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004二、间接法数字微分纠正二、间接法数字微分纠正纠正后像点位置地形起伏引起的像点位移),(ZYXP),(),(JIpyxpPhotogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20041、计算地面点坐标、计算地面点坐标原始图像xy纠正图像),(YXPXYO JYIXYMYYXMXXYXPMYXYXPP0000,:),(),(),()(点对应的地面坐标点对应的地面坐标计算计算分母分母与正射影像比例尺与正射影像比例尺坐标坐标由正射影像左下角图廓由正射影像左下角图廓的坐标为的坐标为像素中心像素中心设正射影像上任意一点设正射影像上任意一点Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20042、计算像点坐标、计算像点坐标.,)()()()()()()()()()()()(:,),.(33322203331110内内插插得得到到由由点点的的高高程程为为反反解解公公式式即即为为共共线线方方程程在在航航空空摄摄影影情情况况下下图图像像上上相相应应的的像像点点坐坐标标应应用用反反解解公公式式计计算算原原始始DEMPZZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxyxpSPSPSPSPSPSPSPSPSPSPSPSP 纠正后像点位置地形起伏引起的像点位移),(ZYXP),(),(JIpyxpPhotogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004DEM最根底的运用也是各种运用的根底是求最根底的运用也是各种运用的根底是求DEM范围内范围内恣意一点恣意一点PX，Y的高程，利用这些格网点的高程拟合一的高程，利用这些格网点的高程拟合一定的曲面，然后计算该点的高程。

定的曲面，然后计算该点的高程1、双线性多项式内插、双线性多项式内插),(ZYXPABCDXYaYaXaaZ11011000Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004mDYDX10),(ZYXPABCDXYO158151156152DCBAZZZZZ)40.576,80.630(PDCBADDDDCCCCBBBBAAAAZZZZaaaaYXYXYXYXYXYXYXYX110110001111XYaYaXaaZ11011000 mYXaYaXaaZPPPPP39.15311011000(627.00,570.00)(627.00,580.00)(637.00,570.00)(637.00,580.00)Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20043、灰度内插与赋值、灰度内插与赋值原始图像xy纠正图像),(YXPXYO.,),(),(.).,(,像像即即获获得得纠纠正正后后的的数数字字图图成成上上述述运运算算依依次次对对每每个个纠纠正正元元素素完完元元素素的的灰灰度度值值赋赋给给纠纠正正后后像像然然后后再再将将像像点点的的灰灰度度值值求求得得像像点点为为此此必必须须进进行行灰灰度度内内插插一一定定落落在在像像元元素素中中心心由由于于所所得得的的像像点点坐坐标标不不yxgYXGPpyxgp pPhotogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004三、直接法数字微分纠正三、直接法数字微分纠正xy原始图像XY纠正图像),(00YX fcycxcfbybxbZYfcycxcfayaxaZX321321321321Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004 数字纠正从原理上来说，是属于点元素纠正，但在实践的软件系统中，数字纠正从原理上来说，是属于点元素纠正，但在实践的软件系统中，均是以均是以“面元素作为纠正单元的，普通以正方形作为纠正单元。

利用反算面元素作为纠正单元的，普通以正方形作为纠正单元利用反算公式计算该单元个公式计算该单元个“角点的像点坐标，再沿角点的像点坐标，再沿X 和方向，在和方向，在“面元素面元素内线性内插求得纠正单元的坐标，求得像点坐标后，再内插其灰度其本内线性内插求得纠正单元的坐标，求得像点坐标后，再内插其灰度其本质仍为线元素纠正质仍为线元素纠正四、数字纠正实践解法四、数字纠正实践解法oxyXYO),(33yx),(11yx),(44yx),(22yx43212)()()(1ijxjxinxjnixjninnxij 43212)()()(1ijyjyinyjniyjninnyij Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004五、正射影像精度的检查与质量控制五、正射影像精度的检查与质量控制 影像镶嵌：影像镶嵌：Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004补充：摄影丈量的外业任务：像控点联测+像片判读1、像控点联测：外业测定像片控制点的任务2、像片判读：对像片影像进展准确地识别和判读之后，将 获取的地物地貌要素经过综合取舍并按地形图图式的规定 与要求，经过绘图和各种注记将其位置、数量、属性、分 布准确合理地描画在像片上。

Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004像片控制点的判刺像片控制点的判刺a.野外控制点以判点为主，刺点为辅野外控制点以判点为主，刺点为辅b平面控制点的实地判点精度为图上平面控制点的实地判点精度为图上0.1 mm，点位，点位目的应选在影像明晰的明显地物上，普通可选在交角良目的应选在影像明晰的明显地物上，普通可选在交角良好的细小线状地物交点、明显地物折角顶点、影像小于好的细小线状地物交点、明显地物折角顶点、影像小于0.2 mm的点状地物中心弧形地物及阴影等均不应选的点状地物中心弧形地物及阴影等均不应选作点位目的高程控制点的点位目的应选在高程变化较作点位目的高程控制点的点位目的应选在高程变化较小的地方平高控制点的点位目的应同时满足平面和高小的地方平高控制点的点位目的应同时满足平面和高程控制点对点位目的的要求程控制点对点位目的的要求c 在点位目的难以保证室内判点精度的地域，航摄前在点位目的难以保证室内判点精度的地域，航摄前应铺设地面标志，并及时联测。

铺设地面标志的要求见应铺设地面标志，并及时联测铺设地面标志的要求见附录附录D(a).d.控制点与基准面不同平面时，须量注比高，量注至控制点与基准面不同平面时，须量注比高，量注至0.1 m；当点位周围不等高时，须标注比高量注的位置当点位周围不等高时，须标注比高量注的位置Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20041134.7Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004第九章第九章 数字摄影丈量系统数字摄影丈量系统DPS9.1、概述、概述DPW的分类的分类自动化功能较强自动化功能较强 Autometric,Z/I Image,Erdas自动化功能较弱自动化功能较弱 DVP Geomatics,ISM 遥感系统：遥感系统：ER-Mapper,Erdas,PCI GeomaticsPhotogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004SolutionsEarth 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 imaging solutions,including aerial cameras,photogrammetric scanners and workstations,stereo softcopy,and image management,processing,and distribution software.Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004自动化功能自动化功能半自动半自动Semi-Automatic)方式：在人机方式：在人机交互形状下进展任务。

交互形状下进展任务自动自动Automated方式方式:需求作业员事先定义需求作业员事先定义输入各种控制参数，以确保完成操作的质量输入各种控制参数，以确保完成操作的质量全自动全自动Full-Automated方式：方式：完全独立于作业员的干涉完全独立于作业员的干涉数字摄影丈量任务站自动化功能的分类数字摄影丈量任务站自动化功能的分类Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20049.2、DPW的组成与功能的组成与功能一、一、DPW的组成的组成1、硬件组成：计算机及其外部设备外部设备：立体观测及操作控制设备输入输出设备Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20042、软件组成：数字影像处置、方式识别、解析摄影丈量、辅助功能软件数字影像处置软件数字影像处置软件影像旋转影像旋转影像滤波影像滤波特征提取特征提取影像加强影像加强方式识别软件方式识别软件特征识别与定位特征识别与定位包括框标的识别包括框标的识别与定位与定位影像匹配影像匹配目的识别目的识别Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004解析摄影丈量软件解析摄影丈量软件定向参数计算定向参数计算空中三角丈量解算空中三角丈量解算数值内插数值内插核线关系解析核线关系解析数字微分纠正数字微分纠正Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004二、二、DPW的功能的功能1、影像数字化、影像数字化 利用高精度的影像数字化仪扫描仪将像片转化为数字影像利用高精度的影像数字化仪扫描仪将像片转化为数字影像2、影像处置、影像处置 使影像的亮度与反差适宜、颜色适度、方位正确。

使影像的亮度与反差适宜、颜色适度、方位正确3、影像量测、影像量测 单像量测：特征提取与定位单像量测：特征提取与定位 双像量测：影像匹配及交互立体量测双像量测：影像匹配及交互立体量测 多像量测：多影像间的匹配多像量测：多影像间的匹配Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20044、影像定向、影像定向 内定向：在框标的自动与半自动识别与定位的根底上利内定向：在框标的自动与半自动识别与定位的根底上利用框标的检用框标的检 校坐标与定位坐标，计算扫描坐标系与像片坐标系间的校坐标与定位坐标，计算扫描坐标系与像片坐标系间的变换参数变换参数相对定向：提取影像中的特征点，利用二维相关提取同相对定向：提取影像中的特征点，利用二维相关提取同名点，计算名点，计算 相对定向参数传统的摄影丈量普通只在规范点位量测相对定向参数传统的摄影丈量普通只在规范点位量测6对同名点，对同名点，数字摄影丈量那么采用影像匹配的方法通常匹配数百数字摄影丈量那么采用影像匹配的方法通常匹配数百对同名点对同名点 绝对定向：经过影像匹配确定控制点所对应的同名点绝对定向：经过影像匹配确定控制点所对应的同名点目前主要是目前主要是 人工操作人工操作 Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004少量的知大地点少量的知大地点大量的代求坐标点大量的代求坐标点目的目的：根据根据少量少量的知的知点解点解求大求大量的量的未知未知点坐点坐标标5、自动空中三角丈量、自动空中三角丈量Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,20046、核线影像生成、核线影像生成 按照核线关系，将影像的灰度沿核线方向予以重新陈列核线重陈列按照核线关系，将影像的灰度沿核线方向予以重新陈列核线重陈列 构成核线影像对，方便立体观测及将二维影像匹配化为一维影像匹配。

构成核线影像对，方便立体观测及将二维影像匹配化为一维影像匹配7、影像匹配、影像匹配 进展密集点的影像匹配，以便建立数字地面模型进展密集点的影像匹配，以便建立数字地面模型DTM8、数字地面模型的建立、数字地面模型的建立 由密集点影像匹配的结果与定向参数计算同名点的地面坐标，然后由密集点影像匹配的结果与定向参数计算同名点的地面坐标，然后 内插内插DEM9、自动绘制等高线、自动绘制等高线Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,200410、制造正射影像、制造正射影像Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,200411、正射影像镶嵌与修补、正射影像镶嵌与修补Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,200412、数字测图、数字测图13、制造透视图和景观图、制造透视图和景观图 14、制造立体匹配片、制造立体匹配片 根据根据DEM引入视差，由正射影像制造立体匹配片。

引入视差，由正射影像制造立体匹配片9.2、DPW的任务流程及产品的任务流程及产品一、一、DPW的任务流程的任务流程预备任务：参数文件的建立及数据输入预备任务：参数文件的建立及数据输入自动空中三角丈量自动空中三角丈量 自动内定向、相对定向模型衔接、构网自动内定向、相对定向模型衔接、构网 区域网平差计算区域网平差计算影像定向影像定向 自动内定向、自动相对定向自动内定向、自动相对定向 半自动绝对定向半自动绝对定向影像匹配及编辑影像匹配及编辑核线重采样核线重采样数字测图：矢量提取、编辑、数字测图：矢量提取、编辑、符号化注记符号化注记DEM生成及拼接生成及拼接正射影像生成正射影像生成镶嵌、修复镶嵌、修复等高线生成与注记等高线生成与注记正射影像正射影像等高线数据等高线数据矢量数据矢量数据景观图、立体匹配片景观图、立体匹配片地图整饰地图整饰/GIS已有地形信息输入已有地形信息输入Photogrammetry&Remote Sensing-Surveying&Mapping EngineeringPhotogrammetry,2004Photogrammetry,2004二、二、DPW的产品的产品 影像参数：空三加密成果或定向结果影像参数：空三加密成果或定向结果 DEMDSM 数字地图数字地图 数字正射影像图数字正射影像图 透视图、景观图透视图、景观图 可视化立体模型可视化立体模型 各种工程设计所需的三维信息各种工程设计所需的三维信息 各种信息系统、数据库所需的空间信息各种信息系统、数据库所需的空间信息。