摄影测量学第20讲数字微分纠正与数字正射影像的制作课件.ppt

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1、摄影测量学,PHOTOGRAMMETRY,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,内 容 安 排,一、数字高程模型DEM简介二、像片纠正的基本概念三、数字微分纠正四、数字正射影像图制作,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,数字高程模型DEM是表示区域D上地形三维向量的有限序列Vi=（Xi，Yi，Zi），i=1，2，n 其中（Xi，Yi）是平面坐标，Zi是（Xi，Yi）对应的高程.,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,数字高程模型DEM表示形式,规则矩形格网,利用一系列在X，Y方向上都是等间隔排列的地形点的高程Z表示地形

2、，形成一个矩形格网DEM。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,存贮量最小、便于使用管理。缺点是有时不能准确表示地形的结构与细部，,Xi=X0+i*DX（i=0，1，NX 1）Yi=Y0+j*DY（j=0，1，NY 1）,(X0,Y0),D x,D y,规则矩形格网,若将按地形特征采集的点按一定规则连接成覆盖整个区域且互不重叠的许多三角形，构成一个不规则三角网TIN表示的DEM,通常称为三角网DEM或TIN。,能较好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面比矩形格网精确。缺点是数据量较大，数据结构较复杂，使用与管理也较复杂。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影

3、像的制作,一、数字高程模型DEM简介,数字高程模型DEM 表示形式-不规则三角网TIN,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,数字高程模型DEM 表示形式-不规则三角网TIN,矩形格网、三角网混合形式DEM,Grid-TIN混合形式的DEM,一般地区使用矩形网数据结构，沿地形特征则附加三角网数据结构,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,数字高程模型DEM 表示形式-Grid-TIN混合网,数字高程模型的数据获取,为了建立DEM，必需量测一些点的三维坐标，被量测三维坐标的这些点称为数据点。,DEM数据点的采集方法,1地面测量：

4、利用自动记录的测距经纬仪在野外实测,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,3空间传感器:利用GPS、雷达和激光测高仪等进行数据采集,2现有地图数字化：用数字化仪对已有地图上的信息，进行数字化的方法。手扶跟踪数字化仪;扫描数字化仪,数字高程模型的数据获取,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,4、数字摄影测量的自动化DEM数据采集方式,数字高程模型的数据获取,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,一、数字高程模型DEM简介,LIDAR,激光数据,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,第20讲 数字微分纠正与数字正射影

5、像的制作,一、数字高程模型DEM简介,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,数字表面模型DSM（Digital Surface Map,DSM）,是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,DSM,DSM from Digital Aero-Image,DSM from Airborne Laser Scanner,DSM,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,二、像片纠正的基本概念,航空影像

6、是中心投影成像，由于像片倾斜和地形起伏，存在几何变形。像片平面图或正射影像图是地图的一种形式，是用相当于正射投影的航摄像片上的影像来表示地物的形状和平面位置。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,二、像片纠正的基本概念,对原始像片进行处理，用光学投影的仪器进行投影变换，使变换后的影像相当于相机主光轴铅垂时获取的水平像片，同时改化为成图比例尺；或者应用计算机按相应的数学关系式进行解算，从原始非正射的数字影像获取数字正射影像的作业过程，称为像片纠正。像片纠正的方法经历了从模拟纠正到数字纠正的过程。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,二、像片纠正的基本概念,像片纠正的方法：光学机械

7、法、光学微分纠正、数字微分纠正。模拟纠正法存在精度、适应不了新型传感器影像的纠正等问题。数字微分纠正它是直接利用计算机对数字影像进行逐像元的微分纠正。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,根据有关的参数与数字高程模型，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，从原始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行纠正，且使用的是数字方式处理，故叫做数字微分纠正。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,1、基本原理,数字纠正:像素的几何位置和灰度,x=fx(X，Y)；y=fy(X，Y)X=x(x，y)；Y=

8、y(x，y),反解法,正解法,数字微分纠正与光学微分纠正一样，是实现两个二维图像之间的几何变换。,x=fx(X，Y)；y=fy(X，Y)X=x(x，y)；Y=y(x，y),反解法,正解法,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,1、基本原理,反解法纠正：由纠正后的像点P(X,Y)出发，根据像片的内、外方位元素及P点的高程反求其在原始像片上的像点坐标（x,y），内插该点的灰度值，然后将灰度值赋给纠正后的像点P(X,Y)。正解法纠正：由原始图像上像点的坐标(x,y)解算出纠正后图像上相应纠正点P的坐标(X,Y)，并将原始图像上像点的灰度值赋给纠正点P。,第20讲 数字微分纠正

9、与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,2、反解法纠正,计算地面点坐标,X X0+M X Y Y0+M Y,计算像点坐标,DEM,(X0,Y0),第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,2、反解法纠正,X,Y,纠正影像,原始影像,x,y,灰度内插 灰度赋值,反算,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,3、正解法纠正,原始影像,正射影像,Z?,x,y,X,Y,原始影像,纠正影像,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,3、正解法纠正,非规则排列的,二维图像 三维空间（X，Y，Z）,正解法缺点,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像

10、的制作,三、数字微分纠正,3、正解法纠正,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,4、实际解法,以“面元素”作为“纠正单元”,反算公式计算该纠正单元4个“角点”的像点坐标，而纠正单元内的坐标则用双线性内插求得,数字纠正实际解法及分析,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,三、数字微分纠正,4、实际解法,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,四、数字正射影像图制作,数字正射影像概念：消除了倾斜误差和投影误差具有统一比例尺的影像。数字正射影像图：将航空航天正射遥感影像与重要的地形要素符号及注记叠置，并按相应的地图分幅标准分幅，以数字形式表达的影像地图。具有精度高、

11、信息丰富、直观逼真、真实性强等优点。,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,四、数字正射影像图制作,正射影像精度的检查与质量控制,野外检测：检查正射影像的绝对精度，与等高线图或线划地图套合后进行目视检查 左影像和右影像制作同一地区的两幅正射影像，量测两幅正射影像上同名点的视差。正射影像的影像质量一般采用目视检查，有合适的反差，均匀的色调,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,四、数字正射影像图制作,正射影像的拼接与色调调整,1、正射影像的拼接,拼接线的选择 沿拼接线裁剪 沿拼接线拼接,要求：拼接线两边无几何错位、色调反差适中,用匀光技术消除同一幅图内多个影像之间和同一影像内部的色调

12、差别，使得拼接后的影像色调均匀一致。,2、色调调整,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,四、数字正射影像图制作,3、相关信息的叠置,部分等高线、重要但影像难以识别的地物的符号、必要的文字和数字注记,4、图外整饰,第20讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作,真正射影像,TDOM是对整个分区进行影像重采样，与传统的正射影像相比，在大比例尺影像图中，避免了高大建筑的倾斜对其它地物的遮挡，在拼接地区能够实现平滑自然的过渡。完美的数字表面模型能够生成完美的真正射影像。,真正射影像利用DSM消除地表物体投影差的正射影像,Normal Ortho-Image,True Ortho-Image,TrueOrthoimageall points imaged from exact nadir,True Ortho,Normal Ortho,Simple 3D Modelling with DSM,利用 True Orthoimage 1m 生成的三维景观,