数字摄影测量学要点.doc
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1、数字摄影测量复习要点(2016、5)1、摄影测量发展历程模拟摄影测量(1851-1970)模拟摄影测量主要就是根据摄影过程得几何反转,反求地面点得空间位置。它所采用得仪器为光学投影器、机械投影器或光学-机械投影器模拟摄影过程,用光线交会被摄物体得空间位置。解析摄影测量(1950-1980)1957年,Helava提出用“数字投影代替”物理投影,数字投影就就是利用电子计算机实时得进行共线方程得解算,从而交会出被摄物体得空间位置。数字摄影测量(1970-现在)利用数字影像相关技术,实现真正得自动化测图。 数字摄影测量与模拟、解析摄影测量得最大区别:1)处理得原始信息主要就是数字影像;2)以计算机视
2、觉代替人眼得立体观测。2、数字摄影测量得任务、特点主要任务:使用星载(机载)传感器所获取得可见光影像对地球陆地区域进行信息提取,具体包括:目标量测、影像解译、地形图测绘、正射影像图制作、数字高程模型生成。特点:数据量大、计算机运算速度快、技术精度高。3、数字摄影测量定义:数字摄影测量就是利用影像相关技术来代替人眼得目视观测,自动识别同名点,实现几何信息得自动提取。主要内容:影像及特征点得识别、同名像点得自动相关与匹配、数字影像纠正技术、数字高程模型(DEM)得制作、数字摄影测量系统得完整操作与测绘产品得生产。4、计算机辅助测图计算机辅助测图(又称数字测图)就是利用解析测图仪或具有机助系统得模拟
3、测图仪,进行数据采集与数据处理,测绘数字地图,制作数字高程模型,建立测量数据库。计算机辅助测图系统所处理得依旧就是传统像片,且对影像得处理仍然需要人眼得立体量测,计算机则起数据记录与辅助处理得作用,就是一种半自动化得方式。计算机辅助测图就是摄影测量从解析化向数字化得过渡阶段。5、影像得点、线、面特征点特征主要指明显点,如角点、圆点等。提取点特征得算子称为兴趣算子或有利算子,即运用某种算法从数字影像中提取我们感兴趣得即有利于某种目得得点。常用得兴趣算子有Moravec算子、Hannah算子与Forstner算子等。线特征就是指线状或面状地物得边缘在像片上得构像。线特征提取算子也称边缘检测算子。边
4、缘检测通常就是检测一阶导数(对离散数据为差分)最大或二阶导数(差分)为零得点。常用检测算子有差分算子、拉普拉斯算子、LOG算子等。6、影像定向1)定义在传统摄影测量中,就是将模拟像片放到仪器承片盘进行量测,所量测得像点坐标为影像架坐标或仪器坐标,随后,应基于平面相似变换将仪器坐标变换为以像主点为原点得像平面坐标系坐标,这个变换过程称为影像内定向。在数字摄影测量中,在扫描数字化时,模拟像片在扫描仪上得放置具有一定得随意性,也就就是说,扫描后得到得数字化影像得像素坐标应转换为像平面坐标系坐标,这同样就是影像内定向。(严密内定向还包括透镜畸变改正)2)如何进行内定向(实例见PDF Lec2)内定向实
5、际上就是确定像素坐标(I,J)与像平面坐标(x,y)转换关系即多项式变换得过程。一般可采用6参数得仿射变换,其模型为:为确定ai与bi (i=0,1,2)这6个参数,需要借助影像得框标来解决。所有框标坐标已知(由相机检定提供),且可通过量测数字影像上所有框标得像素坐标,因此根据这框标上得这两套坐标与最小二乘来求解这6个参数。7、影像灰度得量化如把有黑-灰-白连续变化得灰度值量化为256个灰度级,灰度值得范围为0-255,表示亮度从深到浅,对应图像中得颜色为从黑到白。8、像点位移当地面起伏、像片倾斜时,地面点在像片上得构像相对理想情况。9、金字塔影像(分频道相关)1)定义对于二维影像逐次进行低通
6、滤波,并增大采样间隔,得到一个像元素总数逐渐变小得影像序列,将这些影像叠置起来像一座金字塔,因而称之为金字塔影像结构。2)建立每224个像元平均为一个像元构成第二级影像,在第二级影像得基础上构成第三级影像。3)计算方法可采用移动平均这种最简单得低通滤波方法,也可以采用较复杂、理想得低通滤波,如高斯滤波等。4)相关过程l 从粗到精得相关策略:即先通过低通滤波,进行初相关,找到同名点得粗略位置,然后利用高频信息进行精确相关。l 金字塔影像序列就是实现由粗到精相关(匹配)得基础。l 先在最上一层影像进行相关,将其结果作为初值,再在下一层影像相关,最后在原始影像上相关,实现一个从粗到精得处理过程。10
7、、影像采样1)相关概念采样:指对实际连续函数模型离散化得量测过程。样点:被量测得“点”就是小得区域,即“像素”。采样间隔:采样矩形得大小,一般由扫面分辨率与数码相机得分辨率所确定,也决定了仪器得价格。重采样:在遥感与摄影测量中,经常需要对数字化影像进行几何变换,如:时序遥感影像得空间配准、核线影像得提取、正射影像图生成等。几何变换后得影像矩阵元素位置一般不与原始数字影像矩阵得元素位置一一对应。因此,遥感与摄影测量中经常需要基于原始影像矩阵使用局部内插得方法来估计灰度值,即影像重采样。一幅大小为MN、灰度级数为G得图像所需得存储空间,即图像得数据量,大小为:MNg(bit)。2)重采样方法最邻近
8、点法(最简单、计算小、精度差)、双线内插法(最常用)、双三次卷积法(精度高、计算大)11、影像匹配影像匹配(又叫影像相关)就是利用互相关函数,评价两块影像得相似性以确定同名点。常用得数字影像匹配算法包括一般匹配、基于物方坐标直接解得匹配、最小二乘匹配与特征匹配。12、影像灰度灰度图像指每个像素由一个量化得灰度值来描述得图像。13、数字高程模型表达形式:规则矩形格网、不规则三角网TIN、Grid-TIN混合网。数据获取方式:地面测量(利用自动记录得全站仪在野外实测)、现有地图数字化(用数字化仪对已有地图进行数字化得方法,如:手扶跟踪数字化仪、扫描数字化仪)、空间传感器(利用GPS、合成孔径雷达干
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