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

1、第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作内内 容容 安安 排排一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介二、像片纠正的基本概念二、像片纠正的基本概念三、数字微分纠正三、数字微分纠正四、数字正射影像图制作四、数字正射影像图制作第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介 数字高程模型数字高程模型DEMDEM是表示区域是表示区域D D上地形三维向上地形三维向量的有限序列量的有限序列V Vi i= =（X Xi i，Y Yi i，Z Zi i），），i=1i=1，2

2、2，n n 其中（其中（X Xi i，Y Yi i）是平面坐标，是平面坐标，Z Zi i是（是（X Xi i，Y Yi i）对应的高程对应的高程. . 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介数字高程模型数字高程模型DEMDEM表示形式表示形式 规则矩形格网规则矩形格网 利用一系列在利用一系列在X X，Y Y方向方向上都是等间隔排列的地上都是等间隔排列的地形点的高程形点的高程Z Z表示地形，表示地形，形成一个矩形格网形成一个矩形格网DEMDEM。 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正

3、与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介存贮量最小、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， X Xi i=X=X0 0+i+i* *DX DX （i= 0i= 0，1 1，NXNX 1 1） Y Yi i=Y=Y0 0+j+j* *DY DY （j= 0j= 0，1 1，NYNY 1 1） (X0,Y0)D xD y规则矩形格网规则矩形格网 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，构成一个不规则个区域且互不重叠的许多三角形，构成一个不规则三角网三角网TINTIN表示的表

4、示的DEM,DEM,通常称为三角网通常称为三角网DEMDEM或或TINTIN。 能较好地顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面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。复杂，使用与管理也较复杂。 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介数字高程模型数字高程模型DEM DEM 表示形式表示形式- -不规则三角网不规则三角网TINTIN 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与

5、数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介数字高程模型数字高程模型DEM DEM 表示形式表示形式- -不规则三角网不规则三角网TINTIN 矩形格网、三矩形格网、三角网混合形式角网混合形式DEMDEMGrid-TINGrid-TIN混合形式的混合形式的DEM,DEM,一般地区使用矩一般地区使用矩形网数据结构，沿地形网数据结构，沿地形特征则附加三角网形特征则附加三角网数据结构数据结构 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介数字高程模型数字高程模型DEM DEM 表示形式表示形

6、式- - Grid-TINGrid-TIN混合网混合网 数字高程模型的数据获取数字高程模型的数据获取为了建立为了建立DEMDEM，必需量测一些点的三维坐标，被量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测三维坐标的这些点称为数据点。数据点。DEM数据点的采集方法数据点的采集方法 1 1地面测量：地面测量：利用自动记录的测距经纬仪在利用自动记录的测距经纬仪在野外实测野外实测 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介 3 3空间传感器空间传感器: :利用利用GPSGPS、雷达和激光测高仪等进雷达和激

7、光测高仪等进行数据采集行数据采集2 2现有地图数字化现有地图数字化 ：用数字化仪对已有地图上的用数字化仪对已有地图上的信息，进行数字化的方法。手扶跟踪数字化仪信息，进行数字化的方法。手扶跟踪数字化仪; ;扫扫描数字化仪描数字化仪, , 数字高程模型的数据获取数字高程模型的数据获取第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介4 4、数字摄影测量的自动化、数字摄影测量的自动化DEMDEM数据采集方式数据采集方式 数字高程模型的数据获取数字高程模型的数据获取第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正

8、与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介LIDAR 激光数据激光数据第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作一、数字高程模型一、数字高程模型DEMDEM简介简介第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作 数字表面模型数字表面模型DSM DSM （Digital Surface Map, Digital Surface Map, DSMDSM）, , 是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高是指包含了地表建筑物、桥梁和

9、树木等高度的地面高程模型。和度的地面高程模型。和DEMDEM相比，相比，DEMDEM只包含了地形只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信息，的高程信息，并未包含其它地表信息，DSMDSM是在是在DEMDEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。息的高程。第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作DSMDSM from Digital Aero-ImageDSM from Airborne Laser ScannerDSM第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作

10、二、像片纠正的基本概念二、像片纠正的基本概念 航空影像是中心投影成像，由于像片倾斜和地航空影像是中心投影成像，由于像片倾斜和地形起伏，存在几何变形。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，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。物的形状和平面位置。第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作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

11、的影像相当于相机主光轴行投影变换，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；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，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。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像片纠正的方法经历了从模拟纠正到数字纠正的过程。过程。第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作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二、像片纠正的基本概念 像片纠正的方法：

12、光学机械法、光学微分纠像片纠正的方法：光学机械法、光学微分纠正、正、数字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。影像的纠正等问题。 数字微分纠正数字微分纠正它是直接利用计算机对数字影它是直接利用计算机对数字影像进行逐像元的微分纠正。像进行逐像元的微分纠正。第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、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，构像方程式，或按一定的数学模型

13、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过程是将影像化为很多微小的区域微小的区域逐一进行纠正，逐一进行纠正，且使用的是数字方式处理，故叫做且使用的是数字方式处理，故叫做数字微分纠正数字微分纠正。第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正1 1、基本原理、基本原理数字纠正数字纠正: : 像素的几何位置和灰度像素的几何位置和灰度 x = fx (X，Y) ；y = fy (X，Y) X = x (x，y)；Y = y (x，y) 反解法正解法 数字微

14、分纠正与光学微分纠正一样，是实现两个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 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正1 1、基本原理、基本原理反解法纠正：反解法纠正：由纠正后的像点由纠正后的像点P(X,Y)出发，根据像片的内、出发，根据像片的内、外方位元素及外方位元素及P点的高程反求其在原始像片上的像点坐标点的高程反求其在原始像片上的像点坐标（x,y），内插该

15、点的灰度值，然后将灰度值赋给纠正后的像），内插该点的灰度值，然后将灰度值赋给纠正后的像点点P(X,Y)。正解法纠正正解法纠正：由原始图像上像点的坐标：由原始图像上像点的坐标(x,y)解算出纠正后图解算出纠正后图像上相应纠正点像上相应纠正点P的坐标的坐标(X,Y)，并将原始图像上像点的灰度并将原始图像上像点的灰度值赋给纠正点值赋给纠正点P P。第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正2 2、反解法纠正、反解法纠正 计算地面点坐标计算地面点坐标X X0 + M X Y Y0 + M Y 计算像点坐标计算像点坐标)()()()()

16、()()()()()()()(33322203331110ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxDEM(X0,Y0)第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正2 2、反解法纠正、反解法纠正XY纠正影像原始影像xy 灰度内插灰度内插 灰度赋值灰度赋值反算反算第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正3 3、正解法纠正、正解法纠正fcycxcfbybxbZYfcycxcfayaxaZX32132

17、1321321原始影像原始影像正射影像正射影像Z?xy XY原始影像纠正影像第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正3 3、正解法纠正、正解法纠正 非规则排列的 二维图像 三维空间（X，Y，Z）正解法正解法缺点缺点第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正3 3、正解法纠正、正解法纠正第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正4 4、实际解法、实际解法以以“面元素面元素”作为作为“纠正纠正单

18、元单元” )()()(1),()()()(1),(3421234212ijyjyinyjniyjninnjiyijxjxinxjnixjninnjix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数字纠正实际解法及分析 第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作三、数字微分纠正三、数字微分纠正4 4、实际解法、实际解法第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作四、四、数字正射影像图制作数字正射影像图制作数字正射影像概念：数字正射影像概念：消除了倾斜误差和投影误差具

19、消除了倾斜误差和投影误差具有统一比例尺的影像。有统一比例尺的影像。数字正射影像图：数字正射影像图：将航空航天正射遥感影像与重要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。具有精度标准分幅，以数字形式表达的影像地图。具有精度高、信息丰富、直观逼真、真实性强等优点。高、信息丰富、直观逼真、真实性强等优点。第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作四、四、数字正射影像图制作数字正射影像图制作正射影像精度的检查与质量控制正射影像精度的检查与质量控制野外检测：检

20、查正射影像的绝对精度，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。，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，均匀的色调的反差，均匀的色调第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作四、四、数字正射影像图制作数字正射影像图制作正射影像的拼接与色调调整1 1、正射影像的拼接、正射影像的拼接 拼接线的选

21、择拼接线的选择 沿拼接线裁剪沿拼接线裁剪 沿拼接线拼接沿拼接线拼接 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差别，使得拼接后的影像色调均匀一致。 2 2、色调调整、色调调整第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作四、四、数字正射影像图制作数字正射影像图制作 3 3、相关信息的叠置、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 4、图外整饰、图外整饰第第20讲讲 数字微分纠正与数字正射影像的制作数字微分纠正与数字正射影像的制作真正射影像真正射影像TDOMTDOM

22、是对整个分区进行影像重采样，与传统的正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。生成完美的真正射影像。真正射影像真正射影像利用利用DSMDSM消除地表物体投影差的正射影像消除地表物体投影差的正射影像Normal Ortho-Image True Ortho-ImageTrueOrthoimageall points imaged from exact nadirTrue OrthoNormal Ortho利用利用 True Orthoimage 1m True Orthoimage 1m 生成的三维景观生成的三维景观