全数字摄影测量基础解析精选课件PPT
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全数字摄影测量基础
三种重采样方法比较
最邻近像元法最简单，计算速 度快且能不破坏原始影像的灰 度信息，但其几何精度较差。 前两种方法几何精度较好，但 计算时间较长，特别是双三次 卷积法较费时，在一般值况下 用双线性插值法较宜。
7.3 基于灰度的数字影像相关
主要内容：
影像相关概念
基于灰度的数字影像相关方法
一、影像相关的概念
探求左右像片影像信号相似程度，确定同名影像或目标
的过程。
分类 电子相关：利用电子电路解算相关函数的影像相关。 光学相关：利用光学方法确定相关函数的影像相关。 数字相关：利用计算机对数字影像进行数值计算方式完
成影像的相关。
基于灰度的影像相关：利用目标区和搜索区内 影像灰度矩阵进行的同名点的搜索。
误差方程式
v( x) g 2 ( x x) g1 ( x)
为解求相对移位量x，需上式进行线性化
v( x) g2 ( x) x [ g1 ( x) g2 ( x)]
离散的数字影像而言，灰度函数的导数g,2(x) 可由差分代替
g 2 ( x ) g 2 ( x ) g 2 ( x) 2
一、核线相关
同名核线
通过摄影基 线与地面所 作的平面称 为核面 核面与影像 面交线称为 核线 同名像点必 定在同名核 线上。
a1 l1 S1 S2 a2 l2
A
核线相关：沿核线方向搜索同名像点的过程。
同名像点一定位于同名核线上。因此可以将二维相 关转化为一维相关，大大减少计算工作量。
二、确定同名核线的方法
设投射在透明像片上的光通量为F0，而通过透明像片后 的光通量为F
F0
底 片
F
T O
F 透过率 F0 F0 阻光率 F
全数字摄影测量基础解析PPT课件
第8页/共91页
一. 影像灰度
F0
底
F
片
图8-1 底片透光能力
透光率T： T F阻光率O： F0
影像灰度：D lg O
第9页/共91页
O F0 F
二. 数字影像及获取方法
第10页/共91页
二. 数字影像及获取方法
数字影像表达形式
g0,0
g
g1,0
g0,1 g0,n1
g1,1
g1,n1
及最邻近像元法。
第18页/共91页
四.影像数字化器
对摄取的航摄像片进行采样和量化，是获取数字影 像的方法之一。 形式：电子光学扫描器和固体陈列数字化器。
图8-3 滚筒式电子-光学数字化器结果示意图
第19页/共91页
第三节 基于灰度的 数字影像相关
第20页/共91页
主要内容
概念 基于灰度的数字影像相关 基于灰度的数字影像相关方法
第21页/共91页
一. 影像相关
影像匹配
立体测图的关键：寻找同名像点在左右像片上的位 置。
模拟测图：是作业人员通过双眼不断地在左右像片 上寻找同名像点。
数字摄影测量中，以影像匹配的方法自动确定同名 像点。
第22页/共91页
一. 影像相关
影像匹配
影像相关是利用互相关函数，评价两块影像的相似 性以确定同名点。
流
计算最佳
程
计算参数值
匹配的点位
图
结束
第43页/共91页
三. 基于灰度的数字影像相关方法
➢二维最小二乘影像相关
➢系数 c1 1 c2 g2
c3
g2 x2
x2 a0
(g2 )x
g x
c4
一. 影像灰度
F0
底
F
片
图8-1 底片透光能力
透光率T： T F阻光率O： F0
影像灰度：D lg O
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O F0 F
二. 数字影像及获取方法
第10页/共91页
二. 数字影像及获取方法
数字影像表达形式
g0,0
g
g1,0
g0,1 g0,n1
g1,1
g1,n1
及最邻近像元法。
第18页/共91页
四.影像数字化器
对摄取的航摄像片进行采样和量化，是获取数字影 像的方法之一。 形式：电子光学扫描器和固体陈列数字化器。
图8-3 滚筒式电子-光学数字化器结果示意图
第19页/共91页
第三节 基于灰度的 数字影像相关
第20页/共91页
主要内容
概念 基于灰度的数字影像相关 基于灰度的数字影像相关方法
第21页/共91页
一. 影像相关
影像匹配
立体测图的关键：寻找同名像点在左右像片上的位 置。
模拟测图：是作业人员通过双眼不断地在左右像片 上寻找同名像点。
数字摄影测量中，以影像匹配的方法自动确定同名 像点。
第22页/共91页
一. 影像相关
影像匹配
影像相关是利用互相关函数，评价两块影像的相似 性以确定同名点。
流
计算最佳
程
计算参数值
匹配的点位
图
结束
第43页/共91页
三. 基于灰度的数字影像相关方法
➢二维最小二乘影像相关
➢系数 c1 1 c2 g2
c3
g2 x2
x2 a0
(g2 )x
g x
c4
摄影测量基础知识PPT课件
摄影测量的主要任务之一：把地面按中心投影规律获取 的摄影比例尺航摄像片转换成以测图比例尺表示的正射 投影地形图
.
28
三、航摄像片上特殊的点、线、面
将空间点、线作中心投影，在投影平 面P上得到一一对应的点、线，这种 经中心投影取得的一一对应的投影关 系称为透视变换
.
29
航摄像片中的重要点、线、面
Es S ho
例 尺
大比例尺 中比例尺
1:4000 ～1:6000 1:8000 ～1:12000 1:15000～1:20000 1:10000～1:35000
1:1000 1:2000， 1:5000 1:5000 1:10000
小比例尺
1:20000～1:30000 1:35000～1:55000
1:25000 1:50000
式中m为像片比例尺分母，f为摄影机主距，H为摄影高度或称航 高。
按照摄影测量要求，像片比例尺分母的相对误差一般不应超过5 ％。因此，空中摄影测量飞行航高H的变换量也称航高差应限 制为：
.
15
另外，测量规范还规定同一航带内最大航高与最小航高 之差不得大于30m；摄影区域内实际航高与设计航高 之差不得大于50m。
的像对
p1
p2 p1
P2
S1
S2
S1
S2
理想像对
E 正直像对
.
E
19
7同名光线、同名像点、核线、核面
摄影基线
S1
同名像点
p1 l1
核面
S2
同名核线
p2 l2
A
.
20
核面：摄影基线与同一地面点发出的两条 同名光线组成的面
核线：核面与左右像片面的交线为同名核 线
全数字摄影测量基础
0
V1
( g1i,1 g1i1,1 ) 2
i 1
0
V2
( g1i,1i g1i 1,1i1 ) 2
i 1
0Leabharlann V3 ( g1,1i g1,1i1 ) 2
i 1
V4
0
( g1i,1i
g1i 1,1i 1 ) 2
i 1
IV=0 IV=50
* Harris算子
M
I Ix
2 x
• 数字量与模拟量的本质区别在于模拟量是连续变量而数字 量是离散变量。
• 影像数字化 1、空间采样
o( x0 , y0 )
y x
x x0 i x(i 0,1..., n 1) y y0 j y( j 0,1,...m 1)
像元（pixel）
2、量化
• 影像的灰度又称为光学密度，在摄影底片上，影像的灰度值 反映了它透明的程度，即透光的能力。设投射在底片上的光通 量为F0，而透过底片后的光通量为F。则透过率T为：T=F/F0
y
B
x f (x, y)
f (i 1, y)
y
f (i, j 1)
在x方向,以f (i, y)和f (i 1, y)为边组成的梯形来内插f (x, y) : f (x, y) x f (i 1, y) (1 x) f (i, y) f (x, y) (1 x)(1 y) f (i, j) (1 x)y f (i, j 1) x(1 y) f (i 1, j) xy f (i 1, j 1)
“灰度差的平方和最小”
S 2 X Y 2 ( x1 y1 )2 ( x2 y2 )2 .... ( xN yN )2 min
vv min
仅仅认为影像灰度只存在偶然误差
摄影测量基础知识ppt
P
重
on f tg
要
oc f tg
2
v S
i
o
W
oi f ctg
T
c
点
n
线 得
J V vN C O
V E
数
ON Htg
T
学
CN Htg
关
2
Si ci f
sin
系
SJ iV H
sin
透视变换得练习1
已知 E 平面上有 A 点,在像平面上作对应得像 a
主合点
中
心
投
影
作
像片得方位元素:确定航空摄影瞬间,摄影中心 与像片在地面设定得空间坐标系中得位置与姿 态得参数称为像片得方位元素。
一、像平面上得坐标系
1、框标坐标系 边框标
原点：框标连线交点P x轴：航向框标连线方向
y轴：y 旁向框标连线方向
x
P
机械框标（或边框标）
角框标
原点：框标连线交点P x轴：框标连线在航向方向夹角的平分线 y轴：垂直于x轴的方向作为y轴
坐标轴得正方向都按右手定则确定。
2、像平面坐标系(o-xy) 原点:象主点o x、y轴分别平行于框标坐标系得x、y轴。
交点为a 4)连T1i1与SB,
交点为b 5)a与b 连线
透视变换得练习3
已知垂直物面得空间直线 AB,在像平面上作对应得像 ab
中
心
投
影
作
图
v
迹点
主合点
P
S
i
T
b
a
B
v
AE
T
作图步骤: 1)按E面上点作图方式确
定a 2)找像底点n 3)连接na 4) na与SB得交点为b 5)a与b 连线
第3章 摄影测量基础知识ppt课件
表示像点在像平面内位置的 平面直角坐标系。
y y'
a
oy
x
x
o'
x'
？
2D
ppt精选版
S
y
a
o
x
Z G X G
3D O
A
54
Y G
3-4 摄影测量常用的坐标系统
z
y
像
x
空 s
间
直
y
角
ox
坐
标
a
系
a(x,y,-f)
ppt精选版
55
3-4 摄影测量常用的坐标系统
原点、轴向、作用
AE
ppt精选版
作图步骤： 1）找迹点T1 2）找主合点i 3）连T1i与SA，
交点为a
48
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
已知 E 平面上有 AB 直线，在像平面上作对应的像 ab
主合点
P
作图步骤：
中 心 投 影 作 图
S
i
T T1 v
a b
i1 v
1）找迹点T1 2）找合点i1 3）连T1i1与SA，
主灭点（K）
主迹点（V） 主合点（i）
像等角点（c） 地等角点（C） k
R
t
KW
ppt精选版
k
g
G S
i
ho
hc
o
Pg
c
ho
n
hc
VN
tC
O E 43
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
底点特性
S
p
t
V
αn
N
t
a
a0 A
E A0
y y'
a
oy
x
x
o'
x'
？
2D
ppt精选版
S
y
a
o
x
Z G X G
3D O
A
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Y G
3-4 摄影测量常用的坐标系统
z
y
像
x
空 s
间
直
y
角
ox
坐
标
a
系
a(x,y,-f)
ppt精选版
55
3-4 摄影测量常用的坐标系统
原点、轴向、作用
AE
ppt精选版
作图步骤： 1）找迹点T1 2）找主合点i 3）连T1i与SA，
交点为a
48
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
已知 E 平面上有 AB 直线，在像平面上作对应的像 ab
主合点
P
作图步骤：
中 心 投 影 作 图
S
i
T T1 v
a b
i1 v
1）找迹点T1 2）找合点i1 3）连T1i1与SA，
主灭点（K）
主迹点（V） 主合点（i）
像等角点（c） 地等角点（C） k
R
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KW
ppt精选版
k
g
G S
i
ho
hc
o
Pg
c
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n
hc
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O E 43
§3-3航摄像片上特殊的点、线、面
底点特性
S
p
t
V
αn
N
t
a
a0 A
E A0
《摄影测量基础知识》课件
摄影测量基本原理包括相对定 向、绝对定向、影像立体模型 构建、影像测量及精度分析。
摄影测量的数据获取
摄影测量的设备 摄影测量的数据处理流程
摄影测量中的摄影参数
航空及卫星遥感影像、数字相机、扫描影像仪等。
包括相对定向、绝对定向、立体模型构建、三维 测量以及误差分析和精度评价。
包括焦距、主距、透镜畸变、像点坐标等。
摄影测量的数据处理
数据处理方法
数字摄影测量使用计算机对影像 进行处理，包括同名点测量、影 像匹配、立体三角测量、DEM生 成等。
错误分析和精度评价
摄影测量中的误差来源包括影像 畸变、摄影量测误差和DEM精度 误差等，需要进行错误分析和精 度评价。
摄影测量的应用
摄影测量在地图制图、建筑设计、 环境监测、城市规划等领域上都 有广泛的应用。
摄影测量基础知识
本PPT课件将介绍摄影测量的基础知识，包括定义、基础原理、数据处理、应 用以及未来趋势和影响。
什么是摄影测量
1 定义
2 作用
摄影测量是一种基于摄影 的测量方法，用于从影像 中测量物体的坐标、形状、 大小和位置等特征。
摄影测量可用于制作高精 度地图、评估路网、监测 建筑物变形、计算土地利 用、测量水体面积等众多 领域。
3 应用
摄影测量广泛应用于地理 信息、测绘、城市规划、 环境监测、农业等领域。
摄影测量的基础知识
光学基础知识
摄影测量需要了解光学基础知 识，例如相机的光学结构、感 光几何基础知 识，例如坐标和距离的计算、 三角形成像原理、投影变换等。
摄影测量的基本原理
1
最新进展
数字化、智能化、自动化、精确化是摄
未来趋势
2
影测量技术的最新趋势，立体匹配和对 象提取等技术将得到更广泛的应用。
数字摄影测量数字正射影像图数字正射影像图(课件)
数字正射影像图的应用
测绘与地理信息
数字正射影像图可用于地形 测绘、矿产勘探、道路规划 等, 为地理信息系统提供精 准的基础地理数据。
城乡规划管理
高分辨率的数字正射影像图 可用于城市规划、土地利用 、基础设施建设等领域的空 间分析和决策支持。
环境监测与管理
数字正射影像图能精准反映 地表状况, 有利于进行森林 、湿地、水资源等环境要素 的监测与管理。
动态更新容易
2
基于数字影像,可快速更新变化内容,提高更新效率。
信息内容丰富
3
除几何信息外,还包含多种地物属性信息。
数字正射影像图具有几何精度高、动态更新容易、信息内容丰富等特点,广泛应用于城乡规划、土地管理、工程建设等领域 。通过数字化处理,它克服了传统纸质地图的局限性,成为地理信息系统的重要数据源。
互动操作
通过Web或移动应用,用户可以方便地查看、缩放和移动数字正 射影像,实现图像漫游和信息查询,增强用户体验。
数字正射影像图的精度评估
1 测量精度评估
2 可视化分析
对数字正射影像图的几何
运用专业软件对正射影像
精度、定位精度、测量精
图进行数据可视化分析,
度等参数进行全面测试和
直观展示各类精度指标的
数字正射影像图的制作流程
数据采集
通过航空摄影或地面摄影等 方式获取覆盖区域的高质量 影像数据。采用先进的数字 相机和测量设备，确保数据 的精度和完整性。
图像校正
对采集的影像数据进行几何 校正、辐射校正等处理,消除 镜头畸变和大气效应等因素 带来的影响,确保图像数据的 可靠性。
影像拼接
利用专业的数字摄影测量软 件,将多张单幅影像按照空间 位置和时间顺序进行拼接,构 建连续覆盖的数字正射影像 图。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2则021认/3/2为(c，r)为同名点。此处，i=4，j=4。
28
二. 基于灰度的数字影像相关
2.一维相关
在核线影像上，只需要进行一维搜索。
目标区的选择：理论上，目标窗和搜索窗均可以是一 维窗口。但是，由于两影像窗口的相似性测度一般是 统计量，目标窗口中的像素不应太少；若目标区长， 由于一般情况下，灰度信号的重心与几何重心并不重 合，而相关函数的高峰值总是与最强信号一致，加之 影像的几何变形，就会产生相关误差。
普通计算机影像数据处理系统
软件：影像数据处理软件系统
硬件：影像数字化装置、影像或图形输出装置、电 子计算机(微机或工作站)
自动化功能还有限，很多工作还要人工参与。
2021/3/2
7
第二节 数字影像及 数字影像重采样
2021/3/2
8
主要内容
影像灰度 数字影像及获取方法 数字影像重采样 影像数字化器
摄影测量工作站(DPW)
2021/3/2
4
一. 影像量测方式的发展
早期的摄影测量阶段，对影像量测均需人工进行， 通过人眼与脑对影像进行人工定位、匹配与识别。
现阶段，计算机技术的发展，逐渐用计算机代替人 工完成一些摄影测量任务，即自动化测图。
电子相关技术：将像片上的灰度信号转化为电信号
光学相关技术
数字相关技术：电信号转化为数字信号，由计算机
Hale Waihona Puke 首先，取出其中以待定点为中心的小区域中的影像 信号，然后，取出其在另一幅影像中相应区域的影 像信号，计算两者的相关函数，以相关函数最大值 对应的相应区域中心点为同名点。
以影像信号分布最相似的区域为同名区域，同名区
域的中心点为同名点。
2021/3/2
24
示意图
目 标 区
同名点
2021/3/2
互相 关函 数
三.影像重采样理论
双线性插值法
W (x ) 1 (x )0 , x 1
卷积核是一个三角形函数
y1
y2
y
a
x1
11 y x 12
P
x2
13 b 14
2021/3/2
x
18
三.影像重采样理论
g 1 2[ (x1) (y1)g1(y1)x1g2 x1y1g3(x1)y1g4]
影像灰度内插方法：双线性内插法、双三次卷积法 及最邻近像元法。
灰度等级的表示：
i2M (M 1 ,2 , ,8 )
2021/3/2
15
二. 数字影像及获取方法
像素点的平面坐标：数字化影像中同一像点的像
平面坐标x，y与其扫描坐标 x, y不相等，需进行 换算(数字影像内定向)，用仿射变换公式变换
xh0h1xh2y
yk0k1xk2y h 0 、 h 1 、 h 2 、 k 0 、 k 1 、 k 2为内定向参数，其数值由
gm1,0 gm1,1 gm1,n1
xx0i (i0 ,1 , n 1 ) 20y 21 /3/y 2 0j (j0 ,1 , m 1 )
频率域
傅立叶变化
12
二. 数字影像及获取方法
数字影像获取方式：直接获取；利用数字 化器对光学影像经过采样和量化而获得。 采样：将连续的灰度函数模型离散化
灰度量化：将采样得到的各像素点的灰度值取整 的过程。
第七章 数字摄影测量
2021/3/2
1
主要内容
§7.1.概述
§7.2.数字影像及数字影像重采样
§7.3.基于灰度的数字影像相关
§7.4.SIFT匹配方法
§7.5.核线相关与同名核线的确定
§7.6.数字摄影测量系统
2021/3/2
2
第一节 概述
2021/3/2
3
主要内容
影像量测方式的发展 数字摄影测量的概念 数字摄影测量系统(DPS)或数字
2021/3/2
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四.影像数字化器
对摄取的航摄像片进行采样和量化，是获取数字影 像的方法之一。 形式：电子光学扫描器和固体陈列数字化器。
图8-3 滚筒式电子-光学数字化器结果示意图
2021/3/2
20
第三节 基于灰度的 数字影像相关
2021/3/2
21
主要内容
概念 基于灰度的数字影像相关 基于灰度的数字影像相关方法
像片上四个框标点的扫描坐标及其相应的像平面
坐标组成误差方程式，平差解算。
2021/3/2
16
三.影像重采样理论
求解不在原始像片上的像元素中心的像点的坐标值 时的再一次采样，称为重采样(Resampling)
•••••
• • •• • •
不
•••••
在 采
•••••
样
•••••
点
2021/3/2
17
2021/3/2
9
一. 影像灰度
F0
底
F
片
图8-1 底片透光能力
透光率T： T F阻光率O： F0
O F0 F
影像灰度：DlgO
2021/3/2
10
二. 数字影像及获取方法
2021/3/2
11
二. 数字影像及获取方法
数字影像表达形式
g0,0
g
g1,0
g0,1 g0,n1
g1,1
g1,n1
搜 索 区
相似程
度
25
影像匹配---同名点寻找
2021/3/2
26
二. 基于灰度的数字影像相关
利用计算机对数字影像进行数值计算完成影像的相关
l
1. 二维相关
n
搜
k
索
m
i,j
区
目标区
2021/3/2
27
1
2
3
测相 度似
性
4
5
6
7
8
9
c,rm aix jji ji0 0 k 2 2 l n 2 m 2 ,,,,ii0 0 2 lk 2 n 2 m 2
实现202相1/3/关2 运算
5
二. 数字摄影测量的概念
利用数字灰度信号，采用数字相关技术量测同名像 点，再通过解析计算，进行内定向、相对定向和绝 对定向，建立数字立体模型，从而建立数字高程模 型，绘制等高线，制作正射影像以及为地理信息系 统提供基础信息等的工作。
2021/3/2
6
三. 数字摄影测量系统(DPS)或 数字摄影测量工作站(DPW)
2021/3/2
13
二. 数字影像及获取方法
采样
对实际连续函数模型离 散化的量测过程
样点
被量测的“点”是小的区 域----像素
采样间隔
矩形（或正方形）的长与
宽通常称为像素的大小
2021/3/2
14
二. 数字影像及获取方法
灰度量化的方法：将航摄像片上有可能出现的最 大灰度范围进行等分为若干个“灰度等级”，当 采样点的灰度值落在某个灰度级内，则取其为此 像素点的灰度值。
2021/3/2
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一. 影像相关
影像匹配
立体测图的关键：寻找同名像点在左右像片上的位 置。
模拟测图：是作业人员通过双眼不断地在左右像片 上寻找同名像点。
数字摄影测量中，以影像匹配的方法自动确定同名 像点。
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一. 影像相关
影像匹配
影像相关是利用互相关函数，评价两块影像的相似 性以确定同名点。