数字影像内定向的原理
影像定向的实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在了解影像定向的基本原理和操作方法，掌握影像定向在实际应用中的重要性，并能够运用影像定向技术进行影像处理。
二、实验原理影像定向是指确定或恢复影像内方位元素的过程，其目的是为了恢复影像摄影时的光束形状。
在模拟摄影测量中，像片内定向是通过安置仪器主距和归心装片来完成的。
具体来说，影像定向包括以下步骤：1. 确定像片主距：像片主距是指仪器投影中心与像平面之间的距离。
通过测量或计算得到像片主距。
2. 确定像主点坐标：像主点坐标是指像片中心点的坐标，包括像主点横坐标和像主点纵坐标。
通过测量或计算得到像主点坐标。
3. 确定像片方位元素：像片方位元素包括像片旋转角、像片倾斜角和像片偏角。
通过测量或计算得到像片方位元素。
4. 影像定向：将得到的像片主距、像主点坐标和像片方位元素应用于影像处理软件，进行影像定向。
三、实验步骤1. 准备实验材料：影像处理软件、影像数据、测量工具等。
2. 导入影像数据：将影像数据导入影像处理软件。
3. 测量像片主距：使用测量工具测量像片主距，并将测量结果输入软件。
4. 测量像主点坐标：使用测量工具测量像主点坐标，并将测量结果输入软件。
5. 测量像片方位元素：使用测量工具测量像片方位元素，并将测量结果输入软件。
6. 影像定向：根据输入的像片主距、像主点坐标和像片方位元素，进行影像定向。
7. 检查定向结果：观察定向后的影像，检查影像是否达到预期效果。
8. 实验总结：总结实验过程，分析实验结果，提出改进意见。
四、实验结果与分析1. 实验结果：通过影像定向，成功恢复了影像摄影时的光束形状，使影像达到预期效果。
2. 分析：影像定向在实际应用中具有重要意义，可以消除影像畸变，提高影像质量。
通过本次实验，掌握了影像定向的基本原理和操作方法，为后续影像处理工作奠定了基础。
五、实验结论本次实验成功完成了影像定向任务，验证了影像定向在实际应用中的重要性。
通过实验，掌握了影像定向的基本原理和操作方法，为后续影像处理工作提供了有力支持。
第八章 数字摄影测量基础PDF
灰度： D = log O = log 1
T
二、数字影像及获取方法
数字影像是一个灰度矩阵g：
⎡ g0,0
g0,1
"
g
=
⎢ ⎢
g1,0
⎢#
g1,1
"
#
⎢
⎢⎣ gm−1,0 gm−1,1
"
g0,n－1 ⎤
g1,n−1
⎥ ⎥
#⎥ ⎥
gm−1,n−1 ⎥⎦
每个像元素 g j,i 是一个灰度值 每个元素称为一个像元素(对应着实体的一个微小区域)
字 化
x = h0 + h1 x + h2 y
的 步
进
y = k0 + k1x + k2 y
方 向
h0，h1，h2，k 0，k1，k 2
y
o
x
内定向参数，利用四个框标
点平差解算
O
数字化的扫描方向
x
影像重采样理论 非
采
样
•••••
点
• • •• • •
的
••••• •••••
灰 度 ？
•••••
五、数字影像重采样
39 40 66 159 251 252 159 127
数字影像的获取：
9采样 9 量化 采样：每隔一个间隔 Δ 获取一个 点的灰度值 。 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，通常是矩 形或正方形的的微小影块----像素
采样间隔 Δ
矩形的长与宽通常称为像素的大小 9 精度要求 9 影像分辨率 9 数据量
Δx＝Δy : 采样间隔
0 39 127 251 251
摄影测量学总复习
（一）名词解释（1）摄影测量：摄影测量是利用摄影所获得的影像来测定目标物的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科。
（2）摄影比例尺：摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应的水平距L之比。
（3）地面采样间隔（Ground Sample Distance, GSD）：指的是数字影像上一个像素所对应的地面尺寸。
（4）航向重叠度：相邻像片在航线上的重叠度。
（5）旁向重叠度：相邻航线之间像片的重叠度。
（6）像片倾斜角：摄影瞬间摄影机主光轴与铅垂线的夹角。
（7）摄影基线：航向相邻的两个摄站之间的距离。
（8）航线间隔：相邻航线之间的距离。
（9）像片旋偏角：相邻像片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角。
（10）中心投影：所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影，叫做中心投影。
（11）透视变换：两个平面之间的中心投影变换，称为透视变换。
（12）相对航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于所测区域的平均高程面的高度。
（13）像片内方位元素：确定投影中心与像片之间相对位置的参数。
（14）像片外方位元素：确定像空系在地面辅助坐标系中位置和方向所需要的元素。
（15）像片倾斜误差：同摄站同主距的倾斜像片和水平像片沿等比线重合时,地面点在倾斜像片上的像点与相应水平像片上像点之间的直线移位。
（16）像片投影误差：当地面有起伏时，高于或低于所选定的基准面的地面点的像点，与该地面点在基准面上的垂直投影点的像点之间的直线移位。
（17）单像空间后方交：根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），利用共线条件方程求解像片外方位元素。
（18）立体像对：由不同摄站获取的，具有一定影像重叠的两张像片。
（19）同名像点：物方任意一点分别在左右两张影像上的构像点。
（20）左右视差：同名像点在各自像平面坐标系中的横坐标之差。
（21）上下视差：同名像点在各自像平面坐标系中的纵坐标之差。
摄影测量 5.26
一、名词解释（4分每题，共20分）1、框标设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方坐标系。
2摄影航高以摄区内的平均高程面作为摄影基准面，摄影机的物镜中心至该面的距离。
1、数字摄影测量是以数字影像为基础，用计算机进行分析和处理，确定被摄物体的形状、大小、空间位置及性质的技术。
2、合面：过投影中心作一水平面平行于地面，这一个平面称为真水平面，也叫合面；核面：摄影基线与地面点所作平面。
3、摄影测量与非摄影测量观测值的联合平差指的是在摄影测量平差中使用了更一般的原始的非摄影测量观测值或条件。
4、有限元法把地面分成适当大小的有限单元，在单元内，用一个简单的函数来描述所求的曲面，并保证相邻单元之间有连续（或光滑）的过渡，这种内插方法称为有限元法。
5、数字微分纠正或数字纠正根据有关的参数与数字地面模型，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，从原始非正摄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，1、相对定向：确定一个立体像对的相对位置称为相对定向。
2、核线：核面与像片面的交线称为核线，对于同一核面的左右像片的核线，称为同名核线。
3、数字高程模型：若地面点按一定格网形式排列，点的平面坐标X、Y可由起始原点推算而无需记录，地面形态只用点的高程Z来表达，这种数据列阵称为数字高程模型(DEM)4、立体像对：在两摄站点对同一地面景物摄取有一定影像重叠的两张像片5、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在物方空间坐标系中坐标的方法1.摄影测量学：摄影测量是从非接触成像系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体的几何、属性等可靠信息工艺、科学与技术。
2.空间前方交会：通过立体像对像点坐标和提供的像片的内、外方位元素求地面控制点在摄影测量坐标系中的坐标。
12级摄影测量学
摄影测量学摄影测量学：利用摄影获取的影像进行测量，即利用在不同位置、不同的方向对同一个物体或地区摄影的影像进行测量、测图，是测量学科的分支。
航摄仪：航空摄影机是一种专门设计的大像幅的摄影机。
摄影比例尺：航摄像片上一线段为l的影像与地面上相应线段的水平距离L的之比，即1/m=l/L。
特点：航摄像片上的影像比例尺处处均不相等。
摄影航高：当取摄区内的平均高程面作为摄影基准面时，摄影机的物镜中心至该面的距离称为摄影航高。
绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于平均海平面的航高。
相对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于某一基准面或某一点的高度。
摄影基线：航线方向相邻两摄站点间的空间距离，常用B表示。
正射投影：若投影光线相互平行且垂直于投影面，称为正射投影。
中心投影：若投影光线会聚于一点，称为中心投影。
像片的方位元素：确定摄影瞬间摄影物镜与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数。
内方位元素：表示摄影中心与像片之间相关位置的参数。
包括三个参数，即摄影中心S到像片的垂距（主距）f及像主点在框标坐标系中的坐标x。
、y。
外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。
包括三个直线元素Xs、Ys、Zs，三个角元素像片旋角k（偏航）、旁向倾角w（左右滚动）、航向倾角Ф（前倾后仰）。
像点位移：由于在实际航空摄影时，在中心投影的情况下，当航摄的飞机姿态出现较大倾斜或地面有起伏时，会导致地面点在航摄像片上的构象相对于理想情况下的构象所产生的位置差异。
a地面水平时，像片倾斜引起的像点位移。
b地形起伏在水平像片上引起的像点位移。
双像立体测图：是指利用一个立体像对（即在两摄站点对同一地面景物摄取有一定影像重叠的两张像片）重建地面立体几何模型，并对该几何模型进行量测，直接给出符合规定比例尺的地形图或建立数字地面模型等。
三种方法：a模拟法立体测图b解析法立体测图c影像数字化立体测图立体像对：摄影测量中，用摄影机在两摄站点对同一景物摄得的有一定重叠度的两张像片。
摄影测量学复习资料
一、名词解释1、中心投影：投影射线会聚于一点的投影称为中心投影。
2、外方位元素：表示摄影中心和像片在地面坐标系中空间位置和姿态的参数。
3、同名核线：核面与两像片面的交线为同名核线。
4、绝对定向：借助已知的地面控制点，对相对定向建立的模型进行旋转、平移与缩放，使其纳入到地面摄影测量坐标系中。
5、像片纠正：将原始的航摄像片经过投影变换，使变换后得到的影像相当于水平像片的构像，并改化至图比例尺；或应用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。
6、摄影基线：航线方向相邻两摄站点间的空间距离称为摄影基线。
7、内方位元素：确定摄像机的镜头中心相对于影像位置关系的参数。
8、相对定向：确定一个立体像对两像片之间相对位置。
9、核线相关：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关。
二、填空题1、摄影测量的发展经历了模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量三个阶段。
2、美国快鸟(Quick bird)卫星影像的全色分辨率为61cm。
3、航向重叠度一般要求的取值范围为30％～40％，旁向重叠度一般要求的取值范围为30％～40％。
4、摄影测量常用的坐标系统有：像平面直角坐标系、像空间直角坐标系、像空间辅助坐标系、地面摄影测量坐标系、地面测量坐标系。
5、模拟法立体测图,解析法立体测图,数字化立体测图包含的基本过程都是内定向、相对定向、绝对定向和测图。
6、相对定向建立的标志是：同名光线对对相交。
7、绝对定向元素有7个, 求解它至少需要2个平高控制点和1个高程控制点。
8、数字影像内定向的目的是：确定扫描坐标系与像平面坐标系之间的关系。
9、光束法区域网平差的的平差单元是：单个光束。
三、判断题1、航摄像片上任何一点都存在像点位移。
（√）2、航摄像片上的影像比例尺处处相等。
（ × ）3、主垂线与像片面的交点称为像底点。
（ √ ）4、地面测量坐标系是左手系。
（ √ ）5、立体像对的相对定向元素有5个。
（ √ ）6、利用单张像片能求出地面点坐标。
摄影测量考试资料
摄影测量考试资料第一章1摄影测量学：是利用光学摄影机获取的像片，通过像片来研究被摄物体的形状、大小、位置、和相互关系的一门学科。
2摄影测量学的主要任务：测制各种比例尺的地形图，创建地形数据库，为地理信息系统，各种工程应用领域提供更多基础测绘数据。
3摄影测量学发展的三个阶段：演示摄影测量，解析摄影测量，数字摄影测量。
第二章1航空摄影机具有框标目的：是建立像片的直角框标坐标，分为机械框标和光学框标。
2摄影机主距：摄影机物镜的中心到像主点的垂距，基本上等于物镜焦距。
一般用f表示3像是场内，圆内直奔正方形或矩形称作最小像是幅，尺寸：18x18cm,23x23cm,30x30cm4航摄仪的特征：在紧固维持不变的承片框上四个边的中点各存有一个框标、内方位元素未知、摄影机主距焦距一致且紧固维持不变第三章1摄影比例尺(像片比例尺）：航摄像机片上一线段为l的影像与地面上适当线段的水平距l之比。
1?l?fmlh2当取摄区内的平均高程面作为摄影基准面时，摄影机的物镜中心至该面的距离为摄影行高，用h表示。
（相对航高）物镜中心相对于平均海水面的距离（绝对航高）3航向重合：同一航线内相连像片上具备一定区域的影像重合一般情况下，要求航向重叠度最小不能少于53%，最好为60%-65%旁向重叠：相邻航线的相邻像片上具有一定的影像重叠通常情况下，旁向重合度严禁多于15%，维持在30%-40%之间。
建议像片重合的目的：易于像片立体观察与测量；易于像片堆叠4投影方式的相同：地形图为corresponding投影，航摄像机片为中心投影4摄影基线：航线方向相连两摄站点的空间距离。
5摄影相片上特定的点线面重要的点：像是主点o―地主点o像是底点n―地底点n二重点（迹点）tt上的点等角点c主合点i遁点j重要的线：摄影机轴（摄影方向，主光轴）so投影轴tt主垂线sn主纵线vv基本方向线vv真水平线（合线）hihi等比线hchc主横线hoho重要的面：主垂面w真水平面（合面）6摄影测量常用的坐标系：像方坐标系：用于描述像点的位置。
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。
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数字影像内定向的原理
一、引言
数字影像内定向是数字摄影测量中的重要步骤，它是指通过图像处理和计算机视觉技术，对数字影像进行几何校正和定向，使其具有准确的空间坐标。
数字影像内定向的原理是基于相对定向的基本原理，通过解算摄影测量方程，获得影像的内部几何参数，从而实现影像的内定向。
二、相对定向的基本原理
相对定向是指通过识别影像上的特征点，并根据这些特征点在三维空间中的坐标关系，求解影像的相对几何关系。
相对定向的基本原理是利用特征点的对应关系，通过解算三维坐标的旋转和平移参数，将不同影像之间的坐标关系转换为一个公共的坐标系统。
三、数字影像内定向的原理
数字影像内定向是在相对定向的基础上进行的，它主要包括几何校正和内部几何参数的计算两个步骤。
1. 几何校正
几何校正是指对数字影像进行去畸变和去尺度的处理，使其具有真实的几何形状。
去畸变是通过校正镜头的畸变参数，将影像中的畸变效应消除；去尺度是通过校正相机的内部尺度参数，将影像中的尺度效应消除。
几何校正的目的是使影像在空间中具有准确的尺度
和形状。
2. 内部几何参数的计算
内部几何参数是指相机的内部标定参数，包括焦距、主点坐标和畸变参数。
通过解算摄影测量方程，可以利用特征点的像素坐标和其在真实世界中的坐标，求解相机的内部几何参数。
其中，特征点的像素坐标可以通过图像处理技术提取，其在真实世界中的坐标可以通过外业测量或地理信息系统获取。
四、数字影像内定向的步骤
数字影像内定向的步骤主要包括特征点提取、特征点匹配、相对定向参数求解和内部几何参数计算四个过程。
1. 特征点提取
特征点提取是指通过图像处理技术，自动或半自动地从数字影像中提取具有独特性和稳定性的特征点。
常用的特征点包括角点、边缘点和斑点等，它们在不同影像中具有相似的特征，可以用来进行匹配和求解几何关系。
2. 特征点匹配
特征点匹配是指通过特征描述子，对不同影像中的特征点进行匹配。
常用的特征描述子包括SIFT、SURF和ORB等，它们可以对特征点进行描述和编码，从而实现特征点的匹配和对应。
3. 相对定向参数求解
相对定向参数求解是指利用特征点的匹配关系，通过解算摄影测量方程，求解影像之间的旋转和平移参数。
常用的求解方法包括最小二乘法和克尔文法等，通过迭代求解，得到影像之间的相对几何关系。
4. 内部几何参数计算
内部几何参数计算是指利用特征点的像素坐标和其在真实世界中的坐标，求解相机的内部几何参数。
常用的计算方法包括直接线性变换和非线性优化等，通过最小化重投影误差，得到相机的内部标定参数。
五、总结
数字影像内定向是数字摄影测量中的关键步骤，它通过特征点的提取、匹配和求解，实现了影像的几何校正和内部几何参数的计算。
数字影像内定向的原理基于相对定向的理论，通过解算摄影测量方程，获得影像的内部几何参数，从而实现影像的内定向。
通过数字影像内定向，可以将数字影像转换为具有准确空间坐标的数据，为后续的数字摄影测量和三维重构提供基础。