第十一章数字摄影测量系统
全数字摄影测量系统(VirtuoZo)数字化成图过程论文
全数字摄影测量系统(VirtuoZo)数字化成图过程摘要：随着社会的进步，计算机技术和数字图像处理技术的发展，使人类社会已经进入了数字化信息时代。
摄影测量已由原先的模拟摄影测量和解析摄影测量，发展到今天的数字摄影测量。
全数字摄影测量系统（virtuozo）不仅在国内已成为各测绘部门从模拟摄影测量走向数字摄影测量更新换代的主要装备，而且也被世界诸多国家和地区所采用。
关键词： virtuozo、空中三角测量、数字地面高程模型dem中图分类号：g623.58 文献标识码：a 文章编号：随着信息技术和计算机技术的迅猛发展，数字摄影测量已取代传统的模拟摄影测量和解析摄影测量，使摄影测量进入数字化时代。
全数字摄影测量系统（virtuozo）全是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。
由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像识别）代替人眼的立体量测与识别，不再需要传统的光机仪器。
从原始资料、中间成果到最后产品都是数字形式，克服了传统摄影测量只能生产单一线划图的缺点，可生产出多种数字产品，如数字高程模型、数字正射影像、数字线划图、景观图等，并提供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。
国家测绘局对各省级测绘局向数字化规模生产的转轨实施资金、技术上的大力扶持政策，有力地推动数字摄影测量系统在各地方局的推广应用，数字摄影测量系统的应用使得传统摄影测量生产发生了深刻的变革。
一、数字摄影测量系统的组成数字摄影测量系统主要由两部分组成：一部分是影象获取装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分）是一台计算机、数字摄影测量软件及其它外围设备。
virtuozo全数字摄影测量系统由以下几个部分组成：高精度影象扫描仪。
sgi o2工作站（virtuozo unix工作站版本）512mb内存，mips r5000，rev2.1的cpu，主机速度200mhz，2l”彩色立体显示器，高档微（virtuozo nt版本）512mb内存，cpu为pⅱ－mmx300，21”彩色立体显示器，24bit真彩色（分辨率为1280×1024），20gb硬盘。
全数字摄影测量系统VirtuoZo
全数字摄影测量系统VirtuoZo “全数字摄影测量系统VirtuoZo”使用操作指南时间:2009-5-20 17:18:33 点击:352“全数字摄影测量系统VirtuoZo”使用操作指南双击快捷图标或运行 Bin 目录下的可执行程序 VirtuoZoNT.exe。
屏幕将显示系统主界面，界面上方是菜单条，中央为工作区，下方为状态条。
一、设置测图区域单击“文件:打开测区”菜单项，系统弹出对话框，让用户输入(或选择)测区文件名。
若用户输入的测区文件 <测区文件名>.blk 不存在，系统弹出设置测区对话框，如图。
对话框中各参数的具体填写方法请参见参数设置说明。
参数输入成功后，系统将自动建立该新测区。
以后的操作均对此测区进行。
若输入的测区文件<测区文件名>.blk 已经存在，则系统打开该测区。
以后系统的操作均对此测区进行。
按照教员提供的参数设置测区相关文件。
1、测区目录和文件包括:主目录:输入测区所在的目录。
此项在测区建立后变灰，用户不能再进行修改。
控制点文件:输入控制点文件名。
可直接输入控制点文件名，或单击文本框右侧的文件查找按钮，选择已建立的当前测区的控制点文件。
加密点文件:输入模型控制点文件名。
可直接输入模型控制点文件名，或单击文本框右侧的文件查找按钮，选择已建立的模型控制点文件。
模型控制点通常就是空中三角测量平差解算出来的加密点。
相机检校文件:输入相机检校文件名。
建议根据使用的相机类型命名，如RC10.cmr。
2、基本参数摄影比例:摄影比例尺分母。
航带数:测区的航带数目。
影像类型:原始的影像类型有六种。
它们依次是量测相机、非量测相机、卫星影像、IKONOS 影像、QuickBird 影像和可量测数码相机。
3、缺省测区参数设置包括:DEM 格网间隔:设置 DEM 格网间隔，间隔的单位与控制点单位相同。
等高线间距:设置等高线间距，其单位与控制点单位相同。
DEM 旋转:设置 DEM旋转或不旋转。
数字摄影测量
摄影测量学：摄影测量学是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。
数字摄影测量：数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，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与方法，提取所摄对象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。
空中三角测量：是立体摄影测量中，根据少量的野外控制点，在室内进行控制点加密，求得加密点的高程和平面位置的测量方法。
内方位元素：描述摄影中心与相片之间相互位置关系的参数空间后方交会：利用航摄像片上三个以上不在一条直线上的控制点按共线方程计算该像片外方位元素的方法空间前方交会（立体像对前方交会）：由立体像对中两张像片的内、外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法。
像点位移：一个地面点在地面水平的水平像片上的构象与地面有起伏时或倾斜像片上构象的点位不同，这种点位的差异称为像点位移。
数字影像重采样:由于数字影响是个规则的灰度格序列，当对数字影像进行处理时，所求得的点位恰好落在原始像片上像素中心，要获得该点灰度值，就要在原采样基础上再一次采样。
内定向：根据像片的框标和相应的摄影机检定参数，恢复像片与摄影机的相关位置，即建立像片坐标系。
外方位元素：用于描述摄影中心的空间坐标值和姿态的参数。
内方位元素：用来表示摄影中心与像片之间相关位臵的参数，即摄影中心到像片的垂距(主距)f及像主点o在像框标坐标系中的坐标x0，y0,。
内方位元素确定摄影时光束的形状。
绝对定向元素：确定相对定向所建立的几何模型比例尺和恢复模型空间方位的元素。
像主点：像片主光轴与像平面的交点。
主合点：地面上一组平行于摄影方向线的光束在像片上的构像。
金字塔影像：对二维影像进行低通滤波，并逐渐增大采样间隔，形成的影像像素依此减少的影像序列。
影像匹配：通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。
.数字摄影测量复习总结
数字摄影测量学复习总结第一章绪论1.摄影测量的三个发展阶段及其特点是什么？答：P3的表1-12.什么是数字摄影测量？它的组成部分有哪些，各有什么特点？答：p4页组成部分：计算机辅助测图、影像数字化测图（混合数字摄影测量、全数字摄影测量（通用数字摄影测量、实时数字摄影测量））3.简述数字摄影测量的新进展与发展趋势。
答：p6的五点第二章数字影像获取的预处理基础1.什么是数字影像？其频域表达有什么用处？答：p12的定义频域表达的用处：（1）变换后的能量大部分都集中于低频谱段，有利于后续图像的压缩存储、快速传输，减少运算时间提高效率；（2）可对信号不同频率成分的能量的表达更直观，有利于影像分解和影像处理。
2.分析离散数字图像卷积的直观背景，并说明数字滤波的计算过程。
答：直观背景：p17数字滤波的计算过程：略3.如何确定数字影像的采样间隔？答：采样定理：（由频率域推导而来）当采样间隔能使在函数g(x)中存在的最高频率中每周期取有两个样本时，根据采样数据可完全恢复原函数g（x）。
4.采样函数有哪些性质？有哪些直观解释？答：略5.怎样对影像的灰度进行量化？答：影像的灰度概念p20怎样对影像的灰度量化p216.航空数字影像获取系统有哪些特点？叙述3种航空数字影像获取系统的结构与性质。
答：数字航摄仪的特点p22叙述3种航空数字影像获取系统的结构与性质：ADS\DMC\UCD\SWDC\VisionMap A37.什么是数字影像重采样？常用的数字影像重采样方法有哪些？各有哪些优缺点？答：（1）影像内插和重采样的概念p17（2）常用的采样方法p18（最近邻内插法、双线性内插法和双三次卷积法）（3）优缺点：p20表2-1第三章数字影像解析基础1.什么是数字影像内定向？为什么要数字影像内定向？答：概念及目的P383.什么是单像空间后方交会？计算过程主要有哪几步？答：概念：p394.什么是共面条件方程？利用它可以解决摄影测量中哪些问题？答：p43解决的问题有：像对的相对定向与解析空中三角测量。
《数字摄影测量系统》课件
三维重建技术
立体视觉技术
解释双目立体视觉和多目立体视觉的基本原理， 以及它们在三维重建中的应用。
点云生成与处理
阐述如何从多视角图像中生成三维点云数据，以 及如何进行点云数据的处理和分析。
表面重建
介绍从点云数据生成三维表面模型的方法和流程 。
精度控制技术
相机标定技术
解释相机标定的原理和方法，以及如何通过标定获取相机的内外 参数。
土地利用调查
通过数字摄影测量技术，可对城市土地利用现状 进行调查，为城市规划和土地管理提供依据。
3
城市三维建模
基于数字摄影测量技术，构建城市三维模型，为 城市建设和规划提供可视化分析和模拟。
文化遗产保护中的应用
文物数字化存档
01
利用数字摄影测量系统对文物进行高精度测量和三维重建，实
现文物的数字化存档和永久保存。
《数字摄影测量系统》ppt课件
目录
• 数字摄影测量系统概述 • 数字摄影测量系统的组成与工作原理 • 数字摄影测量系统的关键技术 • 数字摄影测量系统的应用案例 • 数字摄影测量系统的未来发展与挑战
01
数字摄影测量系统概述
定义与特点
定义
数字摄影测量系统是一种基于数 字图像处理、计算机视觉和地理 信息系统技术的综合性测量系统 。
资源环境监测
利用数字摄影测量系统对资源环境进行实时监测，及时发现资源环 境变化情况，为资源管理和环境保护提供依据。
灾害预警与评估
基于数字摄影测量技术，可对地质灾害、气象灾害等进行预警和评估 ，为灾害防治和应急救援提供支持。
环境监测与灾害评估中的应用
环境质量监测
通过数字摄影测量技术对大气污染、水体污染等进行监测，为环 境质量评估和治理提供依据。
数字摄影测量系统
硬件配置之
计算机平台:SUN Ultra 30 Workstation操 作系统： Unix 立体观测和采集装置： SUN 工作站专用的图形加速卡，偏振光屏幕 ZScreen 或液晶眼镜CrystalEyes，3D 手动 测绘台 及 手轮脚盘可选
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软件配置： SOCET SET ─ 数字摄影测 量核心软件，包括：自动空中三角测量， SPOT ， LANDSAT ， JERS 卫星摄影测量，近 景摄影测量， DTM 提取及 编辑，正射影像纠正及镶嵌等 PRO 600 ─ 以 MictoStation 为 图 形 环境的地物采集软件等
6－6 数字摄影测量系统
数字摄影测量系统的任务 是基于数字影像或数字化影 像完成摄影测量作业。 主要内容 数字摄影测量系统主要功能； 常用的摄影测量系统；
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一、主要功能 AT：空中三角测量 Automatic aerial triangulation
DAT：半自动数字化空中三角测量 Digital Automatic aerial triangulation
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2 德国Phodis
硬件配置： 扫描仪： PS-1 PhotoScan 分辨率: 1μ m 精确度: 2μ m (单轴中误差) 影象幅面: 260 mm × 260 mm 扫描速度：10分钟以15μ m扫描一张23×23cm 黑白像片 像素尺寸: 7, 15, 30, 60, 120μ m 计算机平台: SGI Workstation 操作系统：Unix片
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软件配置： 定向和量测软件 空中三角测量软件 TopoSURE 自动提取DEM 软件 PHOCUS 和 CADMAP测图软件 PHODIS OP数字影象纠正及镶嵌软件
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3 中国VirtuoZo NT
全数字摄影测量系统VirtuoZoNT
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数字摄影测量要解决的主要问题
1.影像匹配 人眼观察 影像相关 2.影像识别 目视解译（判读、识别） 计算机自动解译（分类）
数字摄影测量核心－影像匹配
影像识别
VirtuoZo NT 基本操作流程
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第一步：数据准备
准备原始资料
控 制 点 资 料
相 机 检 校 文 件
航 片 结 合 表
航 摄 负 片
返回
6）保存相对定向结果：鼠标右键选择菜单“保 存”
相对定向精度: 每点残差 0.050mm ; 中误差 0.010mm
3.绝对定向
1）普通方式的绝对定向：选择右键菜单 “绝对定向—普通方式”，进行定向计 算，在定向结果窗中显示绝对定向的中 误差及每个控制点的定向误差。
返回
2）检查与调整：在弹出控制点微调窗， 对残差过大的控制点，可进行微调。
1.在e盘新建文件夹：virlog 2.新建一个测区：
1）打开VirtuoZo 2）文件-打开测区，新建一个名为hammer.blk的测区 ，保存在e:\virlog。此文件为索引文件。 3）在弹出的设置测区对话框中，进行相应设置。
3.设置相机参数文件：
点击 设置-相机参数
C:\VirtuoZo\Example\hamer\images\hamerindex\rc30.cmr
以上DEM、DOM、DRG、DLG被合称为4D 数字产品 返回
数字摄影测量 -----基本流程
原始影像
扫描
DEM生成
DOM生成 内插等高线
引入等高线矢量
扫描影像 内定向 相对定向 核线影像 核线影像匹配 绝对定向 匹配编辑
数字摄影测量
数字摄影测量定义一：基于数字影像与摄影测量的基本原理，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与方法，提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。
数字摄影测量定义二：基于摄影测量的基本原理，应用计算机技术，从影像（包括硬拷贝影像、数字影像或数字化影像）提取所摄对象的几何与属性信息，并用数字方式表达的摄影测量的分支学科。
数字摄影测量的基本范畴：确定被摄定对象的几何和物理属性，即量测和理解。
计算机辅助测图：以计算机及其输入、输出设备为主要制图工具实现从影像中提取地图信息及其转换、传输、存储、处理和显示。
一个完全的机助测图系统包括数据采集、数据处理和数据输出三部分。
数据采集主要过程：1）像片的定向，在解析测图仪上要进行解析内定向、相对定向和绝对定向或一步定向，在机助的立体坐标仪也要经过上诉定向。
2）像片定向后，要输入一些基本参数，如测图比例尺、图幅的图廓点坐标、测图窗口参数。
3）为了形成最终形式的库存数据，必须给不同的坐标（地物）以不同的属性代码（特征码），因而从测量每一个地物之前必须要输入属性码。
4）逐点量测地物上的每一个应记录点，或对地物、地貌（等高线等）进行跟踪，由系统确定点的记录与否。
5）当发现错误时进行联机编辑，包括删除、修改、增补等功能，不过联机编辑不宜过多以免降低测图仪利用效率。
6）所测数据以图形方式显示在计算机屏幕上，以便监测量测结果的正确与否。
为快速确定需要编辑的地物，在数据采集时要建立屏幕检索表（作用）。
数字地面模型（DTM ）：是地形表 面形态多种信息（地形、环境、土地利用、人口分布等）的一 种数字化表示。
数字表面模型（DSM ）：包含了地表建筑物、桥 梁和树木等高度的数字高程模型数字高程模型DEM ：一个地理信息数据库的基本内核，若只考虑DTM 的地形分量，则为DEM 。
表示区域D 上的三维数字向量序列。
}{n i Z Y X V i i i i ...2,1),,,(==其中，（X,Y)是平面坐标,Z 是D Y X i i ∈),(点对应的高程。
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2）软件
（1）计算机操作系统
（2）专业软件
（3）辅助功能软件 数据输入输出
数据格式转换
注记
辅助功能软件
质量报告 图廓整饰
人机交互
二、数字摄影测量系统的组成与功能
影 像 数 字 化
影 像 处 理
量 测
单像 双像 多像
影 核影 像 线像 定 影匹 向 像配
自建 动立 空数 中字 三高 角程 测模 量型
内定向
相对定向 绝对定向
选点、转点 模型连接、 区域网平差 粗差剔除等
二、数字摄影测量系统的组成与功能
自 动 绘 制 等 高 线
制 作
正 射 影 像
两种 方法
正 射 影 像 镶 嵌 与 修 补
数 字 测 图
制
作制
制 作
影 像 地 图
透 视 图 、 景 观 图
作 立 体 匹 配 片
几何 色彩 无缝镶嵌
要素 半自动 提取
正射影像的生成
等高线生成及自动注记
正射影像镶嵌
等高线编辑
四．数字摄影测量系统产品简介
正射影像图
等高线要素
地物要素
地图整饰
四．数字摄影测量系统产品简介
返回
作业： 一、问答题
1.数字摄影测量系统分类有哪两种？ 2.数字摄影测量系统有哪些硬件组成？ 3.数字摄影测量系统有哪些软件组成？ 4.数字摄影测量系统有哪些硬件和哪些软件组成？ 5.数字摄影测量系统有哪些主要功能？ 6.数字摄影测量系统有哪些作业方式？ 7.“4D”产品包括哪些？ 8.目前混合型数字摄影测量系统有哪些？ 9.目前主要有哪些全数字型数字摄影测量系统？
第十一章 数字摄影测量系统
本章提要
分类（按设计原理、按功能）
组成（硬件、软件）、功能
作业方式、产品
作业
系统产品和应用
一．概述
•在199620年年8月代在，美第国华一盛台顿解第析17届测国图际仪摄 A影P测-1量问与世遥感不大久会，上美，已国有也多已套较研为制成 了熟 在由的全试产数验品字阶展化段示测步，入数图摄字系影摄统测影D量测AM的量C生工S。产作阶站段正。 ••119968年8年7月京，都在奥国地际利摄首都影维测也量纳1与8届遥 国感际协摄会影测第量1与6 届遥感大大会会上上，才展展出十出几了 套 影商数测用字量数摄工影作字测站摄量已影工进测作入站了量，使工这用作表阶明段站数。D字SP摄-1。
四．数字摄影测量系统产品简介
准备工作模块 （参数文件的建立）
自动空中三角测量
定向模块 自动内定向 自动相对定向 半自动绝对定向
四．数字摄影测量系统产品简介
核线影像生成
平坦城市地区
预处理
影像匹配
的匹配及编辑 （特征点线的提取） 匹配编辑
第三方高程 信息输入、 构建三角网
DEM生成与拼接
地物测绘 立体测绘 线划
2）半自动或人工干预 控制点识别 DEM的交互式编辑 矢量测图等
三．数字摄影测量系统的作业与产品
建立工程
内定向
输入数据
扫描影像 地面控制点
卫星
DTM
近景
矢量数据
金字塔影像
量测控制点 三角测量
交互式特征采集 注记
自动地形采集 交互地形编辑
坐标量测 像片解译
特征图形, 线划图, 属性
建立透视图
等高线, DTM 体积
• 简称“4D”产品。
DRG
DOM
返回
四．数字摄影测量系统产品简介
1）DSR11+CCD 由瑞士Kern厂生产。在DSR11解析测图仪
上加装了两个小面阵CCD摄像机。
2）C100+CCD C100解析测图仪由德国蔡司厂生产的。
它也是加装了两个小面阵CCD摄像机后形成混 合型数字摄影测量系统。
四．数字摄影测量系统产品简介
四．数字摄影测量系统产简介
2）Intergraph的数字摄影测量工作站Imagestation Imagestation 由美国Intergraph公司生产。 双屏，3D鼠标。
CrystalEyes (液晶) 立体眼 镜和发射器。 3D Labs' Wildcat II 5110 立 体帧缓存用于立体显示
1）LH的数字摄影测量工作站DPW770 DPW（ Digital Photogrammtric Workstations） 由美国Helawa 和瑞士Leica 公司生产。
双屏，3D鼠标， 手轮、脚盘，脚踏 开关。 偏振显示屏、偏 振光眼镜
3Dlabs图形卡。
四．数字摄影测量系统产品简介
1）LH的数字摄影测量工作站DPW770 高精度图像扫描仪DSW
一．概述
1）按设计原理分类 混合型数字摄影测量系统 全数字型数字摄影测量系统
2）按功能分类 功能强的多用途数字摄影测量系统 功能单一的专用数字摄影测量系统
返回
二、数字摄影测量系统的组成与功能
1）硬件
（1）计算机 （2）外部设备 立体观察设备：互立补体双反色光镜镜片眼镜
闪闭式液晶眼镜系统 偏振显示屏、偏振光眼镜
矢量数据 等高线 正射影像
返回
三．数字摄影测量系统的作业与产品
自动化
人工干预 与半自动化
三．数字摄影测量系统的作业与产品
1）全自动或几乎全自动 内定向 相对定向 核线重采样 数字空三中的自动转点、平差计算 DEM生成 数字微分纠正 DEM自动生成等高线
三．数字摄影测量系统的作业与产品
晕渲 视线
生成正射
报告
Mosaicking
产品: 正射影像, DTM, TIN, 等高线, 镶嵌, 特征/矢量, 透视景观, GIS, 交叉断面, 影像地图, 等.
三．数字摄影测量系统的作业与产品
DEM
DLG
• 数字高程模型 DEM
• 数字线划地图 DLG
• 数字栅格地图 DRG
• 数字正射影像图 DOM
（1）计算机操作系统 （2）专业软件
模式识别
特征识别与定位 影像匹配 目标识别
二、数字摄影测量系统的组成与功能
2）软件
（1）计算机操作系统
（2）专业软件
定向参数计算
空中三角测量解算
解析摄影测量
核线关系解算;坐标 计算与变换
数值内插; 数字微分 纠正
投影变换
二、数字摄影测量系统的组成与功能
操作控制设备：手轮、脚盘
三维鼠标
（3）输入、输出设备 输入设备： 影像数字化仪 输出设备： 矢量绘图仪;栅格绘图仪
二、数字摄影测量系统的组成与功能
2）软件
（1）计算机操作系统 （2）专业软件
数字影像处理
影像旋转 影像滤波 影像增强 特征提取
二、数字摄影测量系统的组成与功能
2）软件
7）解放军信大测院的红星数字摄影测量系统
四．数字摄影测量系统产品简介
单像数字测图系统（TM-1）是一个由解放军信 息工程大学测绘学院研制开发的集数字转绘、1： 1万测图、1：5万框架数据采集、目标图制作、 地形图更新作业于一体的综合型数字作业软件系 统，适应于摄影测量向数字化方向发展及航测生 产网络化发展的趋势，主要用于数字转绘、地形 图修测、专题图制作等方面，其数据产品可直接 入库，也可输出检查图。
四．数字摄影测量系统产品简介
3）Leica的数字摄影测量工作站DVP DVP（Digital Video Plotter）由瑞士Leica 公 司生产。
偏振显示屏、偏振光眼镜，3D鼠标。
四．数字摄影测量系统产品简介
4）Zeiss的数字摄影测量工作站PHODIS PHODIS由德国Zeiss公司生产。
3D鼠标。 CrystalEyes (液晶) 立体眼镜和发射器。 24位面真彩色图形显示 卡（1024X1280）。
四．数字摄影测量系统产品简介
5）武大的数字摄影测量工作站VirtuoZo VirtuoZo由武汉大学研制。
四．数字摄影测量系统产品简介
6）中国测绘科学研究院的JX-4 DPW
四．数字摄影测量系统产品简介