第九章 像片纠正与正射影像

制作方法： 制作方法：
1.
全数字摄影测量方法 该方法是通过数字摄影测量系统来实现的， 该方法是通过数字摄影测量系统来实现的，即 对数字影像对进行内定向、相对定向、 对数字影像对进行内定向、相对定向、绝对定向 形成DEM，按反解法做单元数字微分纠正， 后，形成 ，按反解法做单元数字微分纠正， 进而制作正射影像图，并进行地名注记、公里格 进而制作正射影像图，并进行地名注记、 网和图廓整饰等。其基本流程如下图所示： 网和图廓整饰等。其基本流程如下图所示：
3. 数字微分纠正
利用经典的光学纠正仪器进行像片纠正， 利用经典的光学纠正仪器进行像片纠正，在数 学关系上受到很大的限制， 学关系上受到很大的限制，特别是近代遥感技术中 许多新的传感器的出现， 许多新的传感器的出现，产生了不同于经典的框幅 式航摄像片的影像， 式航摄像片的影像，使得经典的光学纠正仪器难以 适应这些影像的纠正任务， 适应这些影像的纠正任务，而且这些影像中有许多 本身就是数字影像，不便使用这些光学纠正仪器。 本身就是数字影像，不便使用这些光学纠正仪器。 使用数字微分纠正技术，则可方便地解决上述问题。 使用数字微分纠正技术，则可方便地解决上述问题。 数字微分纠正： 数字微分纠正：根据已知影像的内定向参数和 外方位元素及数字高程模型， 外方位元素及数字高程模型，按一定的数学模型用 控制点解算，从原始非正射影像获取正射影像， 控制点解算，从原始非正射影像获取正射影像，即
二、像片纠正方法分类
1. 光学机械纠正法 这种纠正方法是摄影测量的传统方法， 这种纠正方法是摄影测量的传统方法，只适 用于对平坦地区的航摄像片进行纠正， 用于对平坦地区的航摄像片进行纠正，只能消除 像片倾斜引起的像点位移 不能消除因地形起 引起的像点位移， 因像片倾斜引起的像点位移，不能消除因地形起 产生的投影差 投影差。 伏产生的投影差。 2. 光学微分纠正 可以完成对起伏地区的影像进行纠正。 起伏地区的影像进行纠正 可以完成对起伏地区的影像进行纠正。方法 是在正射投影仪上，将影像分解成小面元的集合， 是在正射投影仪上，将影像分解成小面元的集合， 以小面元为纠正单元，经投影变换实现纠正的技 以小面元为纠正单元， 术。
9-2 数字微分纠正
一、数字微分纠正的基本原理
数字微分纠正与光学微分纠正一样， 数字微分纠正与光学微分纠正一样，其基本任 务是实现两个二维图像之间的几何变换 实现两个二维图像之间的几何变换。 务是实现两个二维图像之间的几何变换。在数字微 分纠正过程中， 分纠正过程中，必须首先确定原始图像与纠正后的 图像之间的几何关系。 图像之间的几何关系。设任意像元在原始影像和纠 正后图像中的坐标分别为(x,y)和(X，Y)。它们之间 正后图像中的坐标分别为 和 ， 。 存在着映射关系: 存在着映射关系
(9-2a) (9-2b)
公式(9-2a)是由纠正后的像点坐标 ，Y)出发， 是由纠正后的像点坐标(X， 出发 出发， 公式 是由纠正后的像点坐标 根据像片的内、外方位元素及P点的高程 根据像片的内、外方位元素及 点的高程 反求其在 原始图像上的像点坐标(x， ，这种方法称为反解 原始图像上的像点坐标 ，y)，这种方法称为反解 或称为间接解法)。 法(或称为间接解法 。而公式（9-2b）则相反，它 或称为间接解法 而公式（ ）则相反， 是由原始图像上像点坐标(x， 解求纠正后图像上 是由原始图像上像点坐标 ，y)解求纠正后图像上 相应点坐标(X， ，这种方法称为正解法 正解法(或称直接 相应点坐标 ，Y)，这种方法称为正解法 或称直接 解法)。 解法 。

（9-3） ）
2. 计算像点坐标 应用共线条件式计算P点在原始图像上的像点 应用共线条件式计算 点在原始图像上的像点p 点在原始图像上的像点 的坐标（ ， ）： 的坐标（x，y）：
a1 ( X − X s ) + b1 (Y − Ys ) + c1 (Z − Z s ) x − x0 = − f a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s ) a2 ( X − X s ) + b2 (Y − Ys ) + c2 (Z − Z s ) y − y0 = − f a3 ( X − X s ) + b3 (Y − Ys ) + c3 (Z − Z s )
三、正解法数字微分纠正
正解法数字微分纠正是从原始图像出发， 正解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。 像点坐标。 这种方法存在着很大的缺点， 这种方法存在着很大的缺点，在纠正后的图像 所得的像点是不规则排列的， 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， 能出现空白，而有的像元素内可能出现多个像点， 空白 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。 因此很难实现灰度内插并获得规则排列的数字影像。 反解法。 基于上述原因，数字纠正一般采用反解法 基于上述原因，数字纠正一般采用反解法。
3 3
4
4
1
1
2
2
x
9-3 数字正射影像图的制作方法
数字正射影像图（ 数字正射影像图（DOM）是以航摄像片或遥感 ）是以航摄像片或遥感 影像为基础 经扫描处理并经逐像元进行辐射改正、 为基础， 影像为基础，经扫描处理并经逐像元进行辐射改正、 微分纠正和镶嵌，按地形图范围裁剪成的影像数据， 微分纠正和镶嵌，按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、 并将地形要素的信息以符号、线画、注记等形式添 加到该影像平面上，形成以栅格数据 栅格数据形式存储的影 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。 像数据库。 具有地形图的几何精度和影像特征。 具有地形图的几何精度和影像特征。 几何精度 优点：精度高、信息丰富、直观逼真、现实性强。 优点：精度高、信息丰富、直观逼真、现实性强。
四、数字微分纠正实际解法
数字纠正的实际解法，从原理上来说， 数字纠正的实际解法，从原理上来说，是属于 点元素纠正 但在实际的软件系统中，均是以“ 纠正， 点元素纠正，但在实际的软件系统中，均是以“面元 作为纠正单元的，一般以正方形作为纠正单元。 正方形作为纠正单元 素”作为纠正单元的，一般以正方形作为纠正单元。 利用反算公式计算该单元 ( x , y ) (x , y ) 角点”的像点坐标， ４个“角点”的像点坐标， 再沿X 方向， 再沿 和Ｙ方向，在“面 y 元素” 元素”内线性内插求得纠 正单元内的坐标，求得像 正单元内的坐标， 点坐标后，再内插其灰度。 点坐标后，再内插其灰度。 ( x , y ) (x , y )
二、反解法数字微分纠正
计算过程如下: 计算过程如下 1. 计算地面点坐标 设正射影像上任意一像点P的坐标为 的坐标为（ 设正射影像上任意一像点 的坐标为（X’,Y’）, ） 由左下角图廓点坐标（ ， ） 由左下角图廓点坐标（X0，Y0）及正射影像比例尺 分母M，计算其地面点坐标。 分母 ，计算其地面点坐标。
将影像化为很多微小的区域（ 将影像化为很多微小的区域（一般为一个像元大小 的区域），逐一进行改正。 ），逐一进行改正 的区域），逐一进行改正。这种直接利用计算机对 数字影像进行逐个像元的微分纠正，称为数字微分 数字影像进行逐个像元的微分纠正，称为数字微分 纠正。 纠正。
特点： 特点： 1、使用数字摄影测量系统作业 适用于各类地区， 2、适用于各类地区，是逐像元的严格纠正 3、作业所需DEM可在同一系统中自动生成 作业所需DEM可在同一系统中自动生成 DEM 4、成果为数字正射影像
2. 单片数字微分纠正 在区域内DEM数据及像片控制成果已知的情况 在区域内 数据及像片控制成果已知的情况 就可以直接利用这些成果数据制作DOM。 下，就可以直接利用这些成果数据制作 。
3. 正射影像图扫描 若有光学投影制作的正射影像图， 若有光学投影制作的正射影像图，可直接对光 学正射影像图进行影像扫描数字化，再经几何纠正 学正射影像图进行影像扫描数字化，再经几何纠正 就能获取数字正射影像的数据。 就能获取数字正射影像的数据。 几何纠正主要是对扫描图像作平移 旋转、 主要是对扫描图像作平移、 几何纠正主要是对扫描图像作平移、旋转、缩 放等处理。 放等处理。
第九章
像片纠正与正射影像图
9-1 像片纠正的概念与分类
一、像片纠正的概念
像片平面图或正射影像图是地图的一种， 像片平面图或正射影像图是地图的一种，它是 或正射影像图是地图的一种 用相当于正射投影 正射投影的航摄像片上的影像表示地物的 用相当于正射投影的航摄像片上的影像表示地物的 形状和平面位置的地图形式。 形状和平面位置的地图形式。利用中心投影的航摄 像片编制像片平面图或正射影像图，是将中心投影 像片编制像片平面图或正射影像图，是将中心投影 转变为正射投影的问题。 正射投影的问题 转变为正射投影的问题。 当像片水平且地面为水平的情况下， 当像片水平且地面为水平的情况下，该航摄像 的平面图。 片就相当于该地区比例尺为1： 片就相当于该地区比例尺为 ：M(=f/H) 的平面图。
Z为P点的高程，由DEM内插求得。 点的高程， DEM内插求得。 内插求得
3. 灰度内插 由于所求得的像点坐标不一定正好落在像元素 中心，为此必须进行灰度内插， 中心，为此必须进行灰度内插，一般可采用双线性 内插方法，求得像点p的灰度值 的灰度值g(x，y)。 内插方法，求得像点 的灰度值 ， 。 4. 灰度赋值 最后将像点P的灰度值赋给纠正后的像元素P 最后将像点P的灰度值赋给纠正后的像元素P， 即 G(x，y)＝g(x， (9G(x，y)＝g(x，y) (9-4) 依次对每个纠正像元素进行上述运算， 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。 得纠正的数字图像。
由于航空摄影时，不能保持像片严格水平， 由于航空摄影时，不能保持像片严格水平，而 且地面也不可能是水平面， 且地面也不可能是水平面，致使像片上的构像由于 像片倾斜和地形起伏产生像点位移、 产生像点位移 像片倾斜和地形起伏产生像点位移、图形变形以及 比例尺不一致。所以， 比例尺不一致。所以，不能简单的用原始航摄像片 上的影像来表示地物的形状和平面位置。 上的影像来表示地物的形状和平面位置。 将原始的航摄像片通过投影变换， 将原始的航摄像片通过投影变换，获得相当于 航摄像机物镜主光轴在铅垂位置摄影的水平像片， 物镜主光轴在铅垂位置摄影的水平像片 航摄像机物镜主光轴在铅垂位置摄影的水平像片， 同时改化规定的比例尺；或应用计算机按相应的数 同时改化规定的比例尺； 学关系式进行解算， 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，这些作业过程称为像片纠正 像片纠正。 数字正射影像，这些作业过程称为像片纠正。