数字摄影测量学习题

数字摄影测量学习题与参考答案一、名词解释1、数字摄影测量：基于数字影像和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，提取所摄对像以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。2、计算机辅助测图（机助测图）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、存贮、处理与显示。3、影像的颗粒噪声：采用摄影方式获得光学影像，由于卤化银颗粒的大小和形状以及不同颗粒状曝光与显影中的性能都是一些随机因素，这就形成了影像的颗粒噪声。4、Shannon采样定理：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，lfx21根据采样数据可以完全恢复原函数g(x)。称fl为截止频率或Nyquist频率。5、影像灰度的量化：是把采样点上的灰度数值转换成为某一种等距的灰度级。6、比特分割就是将量化后的数据分成不同的比特位,依次取出某一比特位上的值（0或1）或形成二值图像。在每个比特位上交替地以黑白标记表示0和1。7、影像分割将一幅影像划分为互不重叠的一组区域的过程,它要求得到的每个区域的内部具有某种一致性或相似性,而任意两个相邻的区域则不具有此种相似性。8、分频道相关：先对原始信号进行低通滤波，进行粗相关，将其结果作为预测值，逐渐加入较高的频率成分，在逐渐变小的搜索区中进行相关，最后用原始信号，以得到最好的精度。9、金字塔影像结构：对二维影像逐次进行低通滤波，增大采样间隔，得到一个像元素总数逐渐变小的影像序列，将这些影像叠置起来颇像一座金字塔，称为金字塔影像结构。10、多测度（多重判据）影像匹配利用多个匹配测度进行判别，当满足所有条件时，才认为是同名影像。11、影像匹配：12、彩色变换：是指将红、绿、蓝系统表示的图像变换为用强度、色度、饱和度系统表示的图像的处理方法。13、图像的复合（融合）ImageFusion将多元信道所采集的关于同一目标的图像经过一定的图像处理，提取各自信道的信息，最后综合成统一图像或综合图像特征以供观察或进一步处理。二、填空计算机辅助测图的数据处理包括建立DTM与生产数字地图的数据编辑。图板定向的目的是建立空间坐标系(大地坐标系)与绘图坐标系之间的变换关系。在计算机辅助测图系统中，曲线拟合算法是一种重要的绘图基本算法，它又包括：张力样条曲线、分段三次多项式、分段圆弧、切线方向法等方法。DEM数据预处理主要包括：格式转换、坐标变换、数据编辑、栅格数据转换为矢量数据、数据分块、子区边界的提取等。DEM内插方法有：移动曲面拟合法、多面函数法、最小二乘法、有限元法等。DEM数据压缩方法有：整型量存贮、差分映射、压缩编码等。DEM的精度主要取决于采样间隔和地形的复杂程度。在格网DEM上自动绘制等高线主要包括两个步骤：等高线追踪、等高线光滑。DEM透视图隐藏线的处理原理是峰值法或高度缓冲器算法。Shannon采样间隔是理论上能够完全恢复原函数的最大间隔。数字影像传感器的种类有：电子扫描器、电子-光学扫描器、固体阵列式数字化器。影像重采样方法有：双线性插值法、双三次卷积法、最邻近像元法、双像素重采样法等。数字影像的内定向的目的就是确定扫描坐标系与像片坐标系之间的关系，以及数字影像可能存在的变形（主要是仿射变形）。核线几何关系的解析实质就是确定立体像对的同名核线。确定同名核线的方法很多,但主要是两类：一类是基于数字摄影测量的纠正，二是基于共面条件。第一类主要生成“水平”核线影像,这里的“水平”有特殊的含义,它指核线影像面平行于摄影基线，第二类生成的是“倾斜”的核线影像。一幅影像的熵是整幅影像的信息量的度量，可用于影像的编码，从而对影像进行压缩，而不能对影像的特征进行描述。但是影像局部区域的熵（可称为影像的局部熵）是该局部区域信息的度量，可反映影像的特征存在与否。熵度量影像中纹理特征的复杂程度或非均匀度，若纹理复杂,信息量大，熵值较大。比特分割的作用就是确定量化噪声的级数，通过对图象进行比特分割，可以分析噪声分布情况，这对数据压缩去相关尤为有利。常见的线特征提取算子有以下几类：梯度算子、二阶差分算子、特征分割法、Hough变换等。线特征提取算子的基本思想是认为函数导数反映图像灰度变化的显著程度，边缘上像素值的一阶导数较大；二阶导数在边缘处值为零，呈现零交叉。由于噪音的原因，边界的特征很少能够被完整地描述，在亮度不一致的地方会中断。因此典型的边检测算法后面总要跟随着连接过程和其它边界检测过程，用来归整边像素，成为有意义的边。数字影像上明显目标主要是指地面上明显地物在影像上的反映，或者是数字影像自身的明显标志。滤波是指影像处理过程中使用的频率增强技术。可以在频率域进行，也可以在空间域进行。滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分。相关过程的长短主要决定于寻找一个同名点需要的时间，而其决定因素之一又在于寻找这它所要计算的相关量的总数。解析测图仪的点位观测精度为2-3△（△为仪器分辨率）。影像匹配（相关）即使在定位到整像素的情况下，其理论精度也可达到大约0.3像素的精度用相关系数的抛物线拟和可使匹配精度达到0.15-0.2子像素的精度（当信噪比较高时）。最小二乘影像匹配可以达到1/10甚至1/100像素的高精度，即子像素级Subpixel。写出下列词组的中文含义：AreaBasedImageMatching基于灰度的影像匹配、FeatureBasedMatching基于特征的匹配、RegionMatching基于特征面的匹配。基于特征的影像匹配的基本过程：建立金字塔影像、特征提取、特征描述、特征匹配。三、判断：航摄像片上任何一点都存在像点位移。√最初的影像匹配是利用相关技术实现的，因此也常称影像匹配为影像相关。理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限,存在过渡带。贝叶斯判别或相关系数为测度的匹配不可避免会发生错误。但其它基本匹配方法发生错误的概率一般情况下不会比最小错误概率的贝叶斯判别更小。当存在噪声时，影像匹配判别错误概率变大。当信噪比变大时，影像匹配判别错误概率进一步变大。关系匹配可以用于影像与影像之间的匹配，也可以用于图像与物体之间的匹配，或用于影像与图形的匹配。整体影像匹配,由于考虑了与周围影像的相容性、一致性、整体协调性,可以纠正或避免错误的结果,从而可提高影像匹配的可靠性。多点最小二乘影像匹配不仅可以基于像方，也可以基于物方，还可以在匹配过程中同时确定地形特征线。多点最小二乘影像匹配收敛速度很慢，即使采用了多级数据结构，收敛的速度还是很慢。四、简答1、摄影测量学的新发展？高分辨率遥感影像——数字影像+RPC数码相机逐步应用于航空摄影测量POS自动空三：动态GPS配合惯性测量系统（GPS/IMU）激光雷达/激光探测及测距系统（LIDAR）LightDetectionAndRanging干涉雷达INSAR2、数字摄影测量的组成部分？3、简述计算机辅助测图的数据采集的主要过程。本题可结合摄影测量实习IGS数字化测图的过程理解。1）像片的定向：内定向、相对定向、绝对定向/光束法一步定向2）输入基本参数：测图比例尺、图幅的图廓点坐标等3）输入/选择地物属性码，依次采集各点4）量测同一类地物中的其它各地物5）量测新的地物，方法同上3、4。6）必要时，联机编辑。4、计算机辅助测图系统中属性码表ACL和坐标表CL的主要内容是什么？二者是如何连接起来的？属性码表：属性码首点索引指针删除标志公共边索引指针注记检索指针…坐标表：XYZ连接码后向链指针BP前向链指针FP…通过首点索引指针连接。5、计算机辅助测图系统中坐标的量测与管理一般包括哪些功能？1)坐标表的建立数字摄影测量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全数字摄影测量实时数字摄影测量2)封闭地物的自动闭合3)直角点的自动增补4)遮蔽房屋的量测5)直角化处理6)平行化处理7)Snap功能8)公共边9)复制（拷贝）6、计算机辅助测图系统中人机交互各种方式的优缺点是什么？答：1、键盘命令2、功能键3、菜单式交互优缺点略7、计算机辅助测图的数据编辑应包括哪些必须的功能？1）图形编辑：复制、删除、修改、自动闭合、捕捉、平行化、直角化等。2）字符编辑：中英文注记、字库、符号库的建立等。8、计算机辅助测图的数据输出的两个重要方面是什么？其图形输出的主要功能有哪些？1）输出至数据库2）应用数控绘图仪，将所获取的数字地图以传统的方式展给在图纸上(或屏幕上)。图形输出主要功能为：·图板定向；·绘图廓与公里格网；·绘制各种独立制图符旱，如三角点等；·绘制各种类型的线，如虚线、点划线等；·曲线拟合与光滑；·绘已知线的平行线；·进行闭合区域内的符号填充，如晕线、植被符号、地貌符号等；·各种方位、不同型号的中、西文及数字注记。9、试比较各种DEM数据采集质量控制方法的优缺点。1）采样定理确定采样间隔：需作地形功率谱估计，较为复杂。2）地形剖面恢复误差确定采样间隔：需作地形功率谱估计，较为复杂。3）考虑内插误差的采样间隔：需作地形功率谱估计，需估计传递函数，较为复杂。4）基于地形粗糙度(roughness)的分析法较为复杂。5）插值分析方法：是一种简单易行的方法，但要处理好其采样可能有疏密不均的数据存贮问题10、试比较各种DEM内插方法的优缺点。逐点内插法十分灵活，一般情况下精度较高，计算方法简单又不需要很大的计算机内存，但计算速度可能比其它方法（局部函数内插）慢。移动曲面拟合法：当地形起伏较大时，半径R不能取很大。当数据点较稀或分布不均匀时，可能产生很大的误差。多面函数法：认为任何一个圆滑的数学表面总是可以用一系列有规则的数学表面的总和，以任意的精度进行逼近。计算较复杂。最小二乘法：精度高，缺点：内插计算时必须分区进行，否则解算的工作量太大。此方法协方差的估计存在一定问题。有限元法：一次样条可以解决地形不均匀性和各向异性的问题，三次样条可以获得连续且光滑的地表曲面。11、简述基于DEM的单片修测算法?（1）进行单像空间后方交会，确定像片的方位元素；（2）量测像点坐标（x,y）;（3）取一高程近似值Z0；（4）将（x,y）与Z0代入共线方程，计算出地面平面坐标近似值（X1,Y1）；（5）由（X1,Y1）及DEM内插出高程Z1；（6）重复（4）、（5），直至（Xi+1,Yi+1,Zi+1）与（Xi,Yi,Zi）之差小于给定的限差。12、简述在格网DEM上自动绘制等高线的过程。（1）等高线追踪，利用DEM矩形格网点的高程内插出格网边上的等高线点，并将这些等高线点排序；（2）等高线光滑，进一步加密等高线点并绘制光滑曲线。13、为什么在数字图像处理中要对影像进行傅立叶变换？答：（1）由于变换后许多值是0或很小，所以可压缩数据。（2）有利于影像分解力的分析、影像处理（滤波、卷积等运算）。14、为什么要对数字影像传感器进行检校？其误差是怎样产生的？（1）目的：1）对传感器质量进行评定；2）对其输出的影像进行几何畸变校正，改善系统定位精度。（2）误差来源：1）光学镜头的畸变（光学误差）:相机物镜系统设计、制作和装配误差所引起的像点偏离其理想位置的点位误差称之为光学畸变差。2）机械误差3）视频信号的模/数转换（电学误差）：行同步误差：视频信号转换时影像每行开头处的同步信号产生的错动现象；场同步误差：影像奇数行与偶数行间的错位；采样误差：由于时钟频率不稳引起的采样间隔误差。15、双像素重采样方法的原理？它有什么优点？双像素重采样采用对原始的数字影像的一个像素在x、y方向均放大1倍，然后对放大了1倍的影像进行重采样。双线性内插、双三次卷积法均是低通滤波，滤掉信号中断高频分量，使影像产生平滑（“模糊”）。而双像素重采样能更好地保持影像的“清晰度”。16、什么情况下采用一般的解析相对定向？什么情况下采用相对定向的直接解？答：在竖直航空摄影或已知倾角近似值的倾斜摄影时，相对定向一般采用迭代求解。当不知道倾斜摄影中的倾角近似值以及不知道影像的内方位