08航射相片纠正

八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒1/33摄影测量的主要目的之一八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒2/33航片与地形图的区别1、表示方法的不同航片是以影像表示地面地物，所以比较直观；地形图是以规定的符号来表示的。2、投影方式不同航片是中心投影；地形图是正射投影。3、比例尺上的区别地形图比例尺是固定不变的；航片的比例尺是任意的。4、其它物理因素的影响除了中心投影与正射投影的区别外，像片中心投影本身就存在物理因素的影响：物镜畸变差、像纸不均匀收缩、摄影时的大气折光、地球曲率等影响。这些在测制地形图的过程中都要加以考虑和改正。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒3/33为了消除像片与像片平面图的差异，需要将竖直摄影的像片消除像片倾斜引起的像点位移和限制或消除地形起伏引起的投影差，并将影像归化为成图比例尺1/M，这项工作称为像片纠正。航空摄影时如图，由地面物点A,B,C,D发出会聚于投影中心S的投射光线与像片平面的交点a,b,c,d构成了像片的影像，航摄像片是地面物点在像片平面的中心投影。如果将地面物点沿铅垂方向投影在任一水平面上，投影点A0,B0,C0,D0即为物点的正射投影。这些正射投影点经过一定比例尺缩小后，就能得到像片平面图的影像。像片平面图是具有所需比例尺的地面物点的正射投影。要使这种投影具有成图比例尺1／M，则航空摄影时摄站点到摄区平均高程基准面的航高应满足H＝f·M，当空中摄影的摄影航高不满足f·M时，会引起像片比例尺与测图比例尺不一致。理论基础：共线方程纠正能解决的问题1、像片的倾斜纠正过来了。2、像片上的比例尺一致了。3、地形引起的投影差呢？咋办？投影差的解决办法SA0AHhrnhfMrhMfHHrhMmhMhHRh1h①mh②Mmh③如果△≤0.4mm，我们认为是平坦地区，也就是说可以忽略不计。认为它就是正射投影图，只需要做平面纠正(二维纠正)。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒7/33理论上，只有真正平坦的地面所拍摄的航摄像片才适合于纠正，但实际作业时，只要使图上所存在的投影差不超过规定限差就可采用像片纠正方法。现行的测图规范规定图上的投影差不得超过0.4mm，在一张纠正像片的作业面积内，如果任何像点的投影差都不超过此数值，这样的地区就称为平坦地区，对于丘陵地区可以采用分带纠正的方法来限制投影差，对地形起伏较大的地区采用微分纠正的方法。•对水平地面摄取的水平像片的影像即是地面正射影像•对平坦地区（地面起伏引起的像点位移可忽略不计)只需消除像片倾斜引起的像点位移，即可得到正射影像。在一张像片范围内，按照地形高程将作业区域划分为若干带区，使每一带区内地形起伏引起的投影差小于0.4mm，对每一带区分别纠正晒像，然后镶嵌成为一张纠正像片。用一个足够小的面积作为纠正单元，并根据该纠正单元的地面实际高程来控制纠正元素，使之实现从中心投影到正射投影的正确变换。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒9/33微分纠正数字微分纠正：逐点纠正因地形起伏引起的像点位移。光学微分纠正：采取一定程度的近似，即使用一小块面积作为一个纠正单元进行纠正因地形起伏引起的像点位移。•在已知影像的内定向参数和方位元素以及数字高程模型的情况下进行，获得纠正影像格网的灰度值，进而制成数字正射影像图。•在光学设备上进行纠正，利用基于光学微分纠正原理的正射投影装置处理由于地形起伏引起的影像变形，从而制作成正射影像图。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒10/33按被纠正的最小单元，对纠正分类：1、点元素纠正2、线元素纠正3、面元素纠正多数光学微分纠正属线元素微分纠正，即以很窄的缝隙作为纠正的最小单元。因数字影像是由像元素排列组成，原理上最适合点元素微分纠正。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒11/33•微分纠正特点：•1、使用正射投影仪作业（光学微分纠正）•2、适用于起伏地区（消除倾斜位移及高差位移）•3、作业依赖于立体测图仪或DEM提供的地面几何模型•4、成果为逐面元晒印得到规定比例尺的正射影像●微分纠正是三维纠正，它不仅考虑到摄影机(或传感器)在成像过程的姿态变化，而且考虑地形起伏的影响，因此，通过微分纠正，就能够得到正射影像图。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒12/331、数字微分纠正的基本原理数字微分纠正的基本任务是实现两个二维图象之间的几何变换，因此，在数字微分纠正的过程中，必须首先确定原始图像与纠正后图像之间的几何关系。),(),(),(),(),(),(),(),(::),(),(yxYyxXYXyxYXfyYXfxyxYXYXyxyxyx坐标出发反求其纠正后像点标由原始图像上的像点坐上的像点坐标出发反求其在原始图像由纠正后像点坐标系它们之间存在着映射关和分别为和纠正后图像中的坐标设任意像元在原始图像间接法、反解法直接法、正解法数字纠正：像素的几何位置和灰度。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒13/33纠正图像数字微分纠正示意图00(0,1,,1)(0,1,,1)XxiinYyjjm设P点为正射影像点位置，欲求其在原始影像上相应的点p，仅用二维坐标是不够的，必须根据P点的三维坐标(XP,YP,ZP)，并按共线条件方程式严格解算，即：ZXfxx0ZYfyy01、数字微分纠正是三维纠正，考虑了地面高程的影响，可获得正射影像图。2、逐点进行，可获得较高的精度。00XXMXYYMYZ可由DEM内插求得））反解法微分纠正示意图由正射影像的位置(X，Y)反求其原始影像上的相应位置(x，y)称为反解法。①首先确定正射影像的范围、起始点坐标(X0，Y0)以及正射影像象素的间隔(△X，△Y)，然后根据正射影像象素点的行号i和列号j计算其地面坐标：XjXXji0,YiYYji0,②从相应的DEM数据中读入点的高程jiZ,③根据共线条件方程式计算其摄影测量像平面坐标，即ZXfxx0ZYfyy017/33.,)()()()()()()()()()()()(:,),.(2:),(),(),,()(:133322203331110'0'000''内插得到由点的高程为反解公式即为共线方程在航空摄影情况下标始图像上相应的像点坐、应用反解公式计算原点对应的地面坐标计算分母与正射影像比例尺坐标由正射影像左下角图廓的坐标为像素中心设正射影像上任意一点、计算地面点坐标DEMPZZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxyxpYMYYXMXXYXPMYXYXPPSSSSSSSSSSSS反解法计算过程⑤根据原始影像象素位置计算正射影像象素之灰度G(X，Y)并赋值G(X,Y)=g(x,y)⑥数字正射影像镶嵌制作正射影像图（像片平面图）依次对每个纠正像元素进行上述运算，即能获得纠正的数字图像，该方法称之为数字微分纠正的反解算法。④灰度重采样：由于所求得的像点坐标不一定恰好落在像元素中心，为此必须进行灰度内插，一般采用双线性内插方法求得像点p的灰度值g(x,y)。°直接法数字微分纠正是从原始图像出发，将原始图像上的每一个像元素用正解公式求得纠正后的像点坐标。°这种方法存在着很大的缺点，在纠正后的图像上，所得的像点是不规则排列的，有的像元素内可能出现空白，而有的像元素内可能出现多个像点，因此很难实现灰度内插并获得规则排列的数字影像。°在航空摄影情况下，正算公式为：fcycxcfbybxbZYfcycxcfayaxaZX321321321321正解法示意图由原始影像上的相应位置(c，r)直接进行空间投影，求得相应的正射影像的位置(X，Y)，称为正解法。正解法计算过程fcrrccccfarraccaZZXXooooooSS32130201)0()0()()()(fcrrccccfbrrbccbZZYYooooooSS32130201)0()0()()()(正解法要由(c，r)求得相应的正射影像的位置(X，Y)，必须知道与(c，r)对应的地面高程Z，但是Z是未知的。因此首先必须假定一个高程Z0，并由上式求得近似的(X1，Y1)，再由DEM数据内插得到Z1，再由上式用高程Z1计算(X2，Y2)，如此反复迭代，直到位置变化小于限差为止。正解法的缺陷●数字微分纠正的正解法是一个迭代过程，相对于反解法来说，计算复杂。●数字微分纠正的正解法不能像反解法那样获得规则形状的纠正影像，而是不规则影像，并且纠正以后的影像中，有些象素可能重叠，有些象素之间可能出现空白，所以一般很少采用。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒23/33一般情况下，一幅正射影像图包含多张正射像片，且这些像片也不限于在一条航线上，因此就有同一航线上像片之间以及不同航线之间的像片拼接问题，此外不同像片的色调分布也不完全一致，将多张像片拼接成整幅影像图且相邻像片的色调分布也趋于一致的过程称为像片镶嵌。像片镶嵌八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒24/33数字正射影像图（DigitalOrthophotoMap）是以航摄像片或遥感影像为基础，经扫描处理并经逐个像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，按照地形图范围裁剪成的影像数据，并将地形要素的信息以符号、线画、注记、公里格网、图廓整饰等形式填加到该影像平面上，形成以栅格数据形式存储的影像数据库，它具有地形图的几何精度和影像特征。数字正射影像图正射影像的优点是既有正确的平面位置又保持有丰富的影像信息，但是，它的缺点是不包含第三维信息（高程信息）基本思想将等高线套合到正射影像上可克服这个缺点，但是这样做并不能取代在立体观察中获得的直观立体感八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒26/33•全数字摄影测量方法•单片数字微分纠正•正射影像图扫描其制作方法主要有三种：ZYXSxy投影方向ZYXSxy投影方向立体正射影像对立体正射影像对：为了从立体观察中获得直观立体感，可以为正射影像制作出一幅立体匹配片，正射影像和相应的立体匹配片共同称为立体正射影像对。八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒28/33国家平高控制②像片联测①航空摄影③控制点加密④像片纠正制作像片平面图⑤像片平面图调绘及地貌测绘（外业）⑥制作影像地形图综合法测图作业流程八、航摄像片纠正2020年1月17日星期五5时49分16秒29/33综合法测图的特点：1、适用于地面较平坦的地区；2、相对经纬仪测量方法而言，综合法作业速度快，劳动强度低；3、相对立体测图方法而言，综合法仍有二次外业，作业效率不高（是摄影测量方法与经纬仪测量方法相结合的作业方式）；八、航摄像片纠正•1.为什么要进行像片纠正？什么是像片纠正？•2.纠正像片与原始航摄像片有什么区别？•3.数字微分纠正有何优点？如何用数字微分纠正的方法制作正射影像图？•思考题