第五次课全数字摄影测量基础优秀PPT.ppt
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1、第五次课全数字摄影测量基础第一页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 81 概述数字摄影测量:数字摄影测量:利用利用数字灰度信号数字灰度信号,采用,采用数字相关技术数字相关技术量测同名量测同名像点,在此基础上通过解析计算,进行相对定向和像点,在此基础上通过解析计算,进行相对定向和绝对定向,绝对定向,建立数字立体模型建立数字立体模型,从而建立数字高程,从而建立数字高程模型、绘制等高线、制作正射影像图以及为地理信模型、绘制等高线、制作正射影像图以及为地理信息系统提供基础信息等。息系统提供基础信息等。第二页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测
2、量基础 81 概述数字摄影测量:数字摄影测量:基于数字影像与摄影测量基基于数字影像与摄影测量基本原理,应用计算机技术,数字影像处理、影本原理,应用计算机技术,数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论方法,提取像匹配、模式识别等多学科的理论方法,提取所摄目标用数字方式表达的几何与物理信息的所摄目标用数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量学的分支学科。摄影测量学的分支学科。Soft Copy Photogrammetry Soft Copy Photogrammetry All Digital PhotogrammetryAll Digital Photogrammetry第三页,本课件共有
3、52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 81 概述摄影测量三个发展阶段的比较:摄影测量三个发展阶段的比较:应用时间应用时间应用时间应用时间 典型设备典型设备典型设备典型设备 主要测绘产品主要测绘产品主要测绘产品主要测绘产品 20202020世纪初世纪初世纪初世纪初 90909090年代初年代初年代初年代初 模拟立体测图仪模拟立体测图仪模拟立体测图仪模拟立体测图仪 模拟线划图模拟线划图模拟线划图模拟线划图 20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代初至今年代初至今年代初至今年代初至今 解析立体测图仪解析立体测图仪解析立体测图仪解析立体测图仪 模拟模拟模拟模拟/数字线划
4、图数字线划图数字线划图数字线划图 20202020世纪世纪世纪世纪80808080年代末至今年代末至今年代末至今年代末至今 数字摄影测量系统数字摄影测量系统数字摄影测量系统数字摄影测量系统 DEM,DOM,DLG,DRGDEM,DOM,DLG,DRGDEM,DOM,DLG,DRGDEM,DOM,DLG,DRG 第四页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 81 概述摄影测量三个发展阶段的比较:摄影测量三个发展阶段的比较:代表性理论方法代表性理论方法 作业性质作业性质 发展状况发展状况模拟摄影测量模拟摄影测量 光学、机械投影交会光学、机械投影交会 机械辅助测图机械辅
5、助测图 已过时(成熟)已过时(成熟)解析摄影测量解析摄影测量 数字投影交会、平差数字投影交会、平差 计算机辅助测图计算机辅助测图 正在过时(成熟)正在过时(成熟)数字摄影测量数字摄影测量 影像匹配、模式识别影像匹配、模式识别 自动化测绘及自动化测绘及 迅速发展中,迅速发展中,信息处理信息处理 成熟部分进入生产成熟部分进入生产 第五页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 81 概述影像匹配的发展过程灰度信号灰度信号灰度信号灰度信号电信号电信号电子相关电子相关电子相关电子相关光学相关光学相关光学相关光学相关数字相关数字相关数字相关数字相关电信号电信号电信号电信号数字
6、信号数字信号第六页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 82 数字影像及数字影像重采样一、影像灰度一、影像灰度 影像的灰度又称为光学密度。在摄影底片上,影像的灰度又称为光学密度。在摄影底片上,影像的灰度又称为光学密度。在摄影底片上,影像的灰度又称为光学密度。在摄影底片上,摄影的灰度值反映了它透明的程度,即透光的能摄影的灰度值反映了它透明的程度,即透光的能摄影的灰度值反映了它透明的程度,即透光的能摄影的灰度值反映了它透明的程度,即透光的能力。力。力。力。取阻光率的对数称为影像的光学密度或灰度,取阻光率的对数称为影像的光学密度或灰度,即:即:阻光率为:阻光率为:阻光
7、率为:阻光率为:投射在底片上的光通量为投射在底片上的光通量为 ,经底片吸,经底片吸收后而通过底片的光通量为收后而通过底片的光通量为 ,则透光率为:,则透光率为:第七页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 82 数字影像及数字影像重采样 数字式传感器对目标拍摄数字式传感器对目标拍摄数字影像的获取数字影像的获取 将光学影像数字化将光学影像数字化每个最小影像单元称为像元或像素(每个最小影像单元称为像元或像素(每个最小影像单元称为像元或像素(每个最小影像单元称为像元或像素(Pixel)Pixel)二、数字影像二、数字影像第八页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测
8、量基础全数字摄影测量基础 82 数字影像及数字影像重采样矩阵表示矩阵表示矩阵表示矩阵表示:矩阵的每个元素值矩阵的每个元素值矩阵的每个元素值矩阵的每个元素值g(i,j)g(i,j)g(i,j)g(i,j)是个灰度值是个灰度值是个灰度值是个灰度值,代表代表代表代表影像经采样与量化了的影像经采样与量化了的影像经采样与量化了的影像经采样与量化了的“灰度级灰度级灰度级灰度级”。第九页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 82 数字影像及数字影像重采样 2 2 2 2、量化、量化把采样点上的灰度数值取为整数。把把采样点上的灰度数值取为整数。把像片上有可能出现的最大灰度范围进
9、行等分,四像片上有可能出现的最大灰度范围进行等分,四舍五入。舍五入。1 1 1 1、采样、采样、采样、采样对影像几何空间(像平面)的离散化,对影像几何空间(像平面)的离散化,取得像元点位。即对实际连续函数模型离散化的量取得像元点位。即对实际连续函数模型离散化的量测过程。测过程。采样间隔(通常取与像元边长相等)采样间隔(通常取与像元边长相等)采样间隔(通常取与像元边长相等)采样间隔(通常取与像元边长相等)可取可取可取可取 12.5,25,50,100,(m)12.5,25,50,100,(m)12.5,25,50,100,(m)12.5,25,50,100,(m)量化级别可取量化级别可取量化级别
10、可取量化级别可取 (i(i(i(i通常取通常取通常取通常取6 6 6 6、7 7 7 7、8 8 8 8)第十页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 82 数字影像及数字影像重采样三、数字影像内定向三、数字影像内定向影像内定向:影像内定向:影像内定向:影像内定向:将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平将仪器坐标系中的像点坐标转换为像平面坐标系中坐标的过程。面坐标系中坐标的过程。面坐标系中坐标的过程。面坐标系中坐标的过程。通常采用仿射变换通常采用仿射变换:其中变换系数其中变换系数其中变换系数其中变换系
11、数 由四个框标的仪器坐标及相应像由四个框标的仪器坐标及相应像由四个框标的仪器坐标及相应像由四个框标的仪器坐标及相应像平面坐标代入上式解得。平面坐标代入上式解得。平面坐标代入上式解得。平面坐标代入上式解得。第十一页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 82 数字影像及数字影像重采样四、数字影像重采样四、数字影像重采样 由于所求得的像点不一定恰好落在原始像由于所求得的像点不一定恰好落在原始像由于所求得的像点不一定恰好落在原始像由于所求得的像点不一定恰好落在原始像片上像元素的中心,要获得该像点的灰度值,片上像元素的中心,要获得该像点的灰度值,片上像元素的中心,要获得该
12、像点的灰度值,片上像元素的中心,要获得该像点的灰度值,就要在原采样的基础上再一次采样,即重采样。就要在原采样的基础上再一次采样,即重采样。就要在原采样的基础上再一次采样,即重采样。就要在原采样的基础上再一次采样,即重采样。采用影像内插的方法:采用影像内插的方法:双线性内插、双三次卷积法、最邻近像元法等。双线性内插、双三次卷积法、最邻近像元法等。双线性内插、双三次卷积法、最邻近像元法等。双线性内插、双三次卷积法、最邻近像元法等。第十二页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 83 基于灰度的数字影像相关 影像匹配:影像匹配:根据某种相似性尺度评判两张像片上根据某种相
13、似性尺度评判两张像片上根据某种相似性尺度评判两张像片上根据某种相似性尺度评判两张像片上 子区域(影像相关子区域(影像相关子区域(影像相关子区域(影像相关)()(窗口)内影像的窗口)内影像的 相似性,以确定同名像点的过程。相似性,以确定同名像点的过程。相似性,以确定同名像点的过程。相似性,以确定同名像点的过程。基于特征的影像匹配:基于特征的影像匹配:先提取窗口影像中的特征先提取窗口影像中的特征,再探求特征相似性的匹配法。再探求特征相似性的匹配法。再探求特征相似性的匹配法。再探求特征相似性的匹配法。基于灰度的影像匹配:基于灰度的影像匹配:基于灰度的影像匹配:基于灰度的影像匹配:直接探求窗口影像的灰
14、度直接探求窗口影像的灰度 分布相似性的匹配法。分布相似性的匹配法。分布相似性的匹配法。分布相似性的匹配法。第十三页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 83 基于灰度的数字影像相关在数字摄影测量中,在没有人眼的立体观测情在数字摄影测量中,在没有人眼的立体观测情在数字摄影测量中,在没有人眼的立体观测情在数字摄影测量中,在没有人眼的立体观测情况下,如何从左右数字影像中况下,如何从左右数字影像中况下,如何从左右数字影像中况下,如何从左右数字影像中寻找同名像点寻找同名像点寻找同名像点寻找同名像点,即是,即是,即是,即是数字影像相关(影像匹配)。数字影像相关(影像匹配)。
15、数字影像相关(影像匹配)。数字影像相关(影像匹配)。影像匹配是全数字化摄影测量的核心问题。影像匹配是全数字化摄影测量的核心问题。影像匹配是全数字化摄影测量的核心问题。影像匹配是全数字化摄影测量的核心问题。第十四页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 83 基于灰度的数字影像相关一、相关系数法一、相关系数法相似性尺度为两窗口内影像(灰度分布)的相似性尺度为两窗口内影像(灰度分布)的相似性尺度为两窗口内影像(灰度分布)的相似性尺度为两窗口内影像(灰度分布)的相关系数。相关系数。相关系数。相关系数。第十五页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测
16、量基础 83 基于灰度的数字影像相关2 2 2 2、计算公式、计算公式、计算公式、计算公式 依次在搜索区内取出与目标区同样大小的子依次在搜索区内取出与目标区同样大小的子窗口窗口,并计算目标窗口与搜索子窗口的影像相关系并计算目标窗口与搜索子窗口的影像相关系数数;最大的子窗口即为匹配窗口;最大的子窗口即为匹配窗口;目标窗口中心像元,与匹配窗口中心像元目标窗口中心像元,与匹配窗口中心像元为同名像元。为同名像元。1 1、匹配方法、匹配方法、匹配方法、匹配方法第十六页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 83 基于灰度的数字影像相关式中:式中:第十七页,本课件共有52页第
17、八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 83 基于灰度的数字影像相关二、高精度最小二乘匹配法二、高精度最小二乘匹配法匹配精度可达匹配精度可达1/101/10 1/1001/1001/1001/100像元。像元。像元。像元。利用相关影像灰度差有均方根值为最小利用相关影像灰度差有均方根值为最小的原理提出此方法。的原理提出此方法。在相关运算中引入一些变换参数作为在相关运算中引入一些变换参数作为待定值,直接纳入到最小二乘解算中,待定值,直接纳入到最小二乘解算中,引引入变换参数的目的入变换参数的目的是低偿两个匹配窗口是低偿两个匹配窗口之间的几何及辐射差异。之间的几何及辐射差异。第十八页,本课件
18、共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 83 基于灰度的数字影像相关设窗口影像之间的几何变形为:设窗口影像之间的几何变形为:又设窗口影像之间的辐射变化有:又设窗口影像之间的辐射变化有:线性化后线性化后,得匹配的误差方程式,得匹配的误差方程式 平差解得变换参数后,也可得到平差解得变换参数后,也可得到平差解得变换参数后,也可得到平差解得变换参数后,也可得到 的匹配点位的匹配点位的匹配点位的匹配点位第十九页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 84 核线相关与同名核线的确定核面:核面:核面:核面:通过摄影基线且与像平面相交的任一平面。通过摄影基线
19、且与像平面相交的任一平面。通过摄影基线且与像平面相交的任一平面。通过摄影基线且与像平面相交的任一平面。核线核线核线核线:核面与像平面的交线。:核面与像平面的交线。:核面与像平面的交线。:核面与像平面的交线。同名核线:同名核线:同名核线:同名核线:同一核面与像对相交所得的一对核线。同一核面与像对相交所得的一对核线。同一核面与像对相交所得的一对核线。同一核面与像对相交所得的一对核线。一、同名核线一、同名核线:1 1、基本概念、基本概念、基本概念、基本概念第二十页,本课件共有52页第八章第八章 全数字摄影测量基础全数字摄影测量基础 84 核线相关与同名核线的确定2 2 2 2、核线的性质、核线的性质
20、(1 1 1 1)在倾斜影像上的所有核线相互不平行,)在倾斜影像上的所有核线相互不平行,但交于核点(极点)。但交于核点(极点)。(2 2 2 2)在理想影像平面上,所有核线相互平行,不仅)在理想影像平面上,所有核线相互平行,不仅)在理想影像平面上,所有核线相互平行,不仅)在理想影像平面上,所有核线相互平行,不仅同一影像面上的核线平行,而且影像对上的相应的同一影像面上的核线平行,而且影像对上的相应的同一影像面上的核线平行,而且影像对上的相应的同一影像面上的核线平行,而且影像对上的相应的核线也平行,上下视差为零,这一特性对于立体观核线也平行,上下视差为零,这一特性对于立体观核线也平行,上下视差为零
21、,这一特性对于立体观核线也平行,上下视差为零,这一特性对于立体观测是十分有用的。测是十分有用的。测是十分有用的。测是十分有用的。(3 3 3 3)左(右)影像上的某一点,其同名点必定在)左(右)影像上的某一点,其同名点必定在)左(右)影像上的某一点,其同名点必定在)左(右)影像上的某一点,其同名点必定在其右(左)影像上的同名核线上,这一特性是实现其右(左)影像上的同名核线上,这一特性是实现其右(左)影像上的同名核线上,这一特性是实现其右(左)影像上的同名核线上,这一特性是实现核线相关的基本依据。核线相关的基本依据。核线相关的基本依据。核线相关的基本依据。(同名像点必然位于同名核线上。同名像点必
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