数字摄影测量课件——数字摄影测量系统
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数字摄影测量课件——绪论
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§1.5 当代的若干典型问题
可以利用各种传感器精确获取多种频带多时域的 辐射信息，即直接获取数字影像
也可利用影像数字化仪将像片上的影像数字化获 取数字化影像。
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§1.5 当代的若干典型问题
二、数据量
数字影像的每一个数据代表了被摄物体(或光学影 像)上一个“点”的辐射强度(或灰度)，这个“点” 称为“像元素”，通常称为“像素”。像素的灰 度值常用八位二进制表示，在计算机中为lbyte。
利用全数字摄影测量立体量测DTM速度可达100～200 点／s，甚至更高，这是人工量测无法比拟的。
精度问题，利用采样间隔50um的数字影像进行相对 定向，其残差的中误差(均方根误差)可达±3um～ ± 5um，这相当于在1台分辨率为2um的解析测图仪上进 行人工量测的结果。
39
§1.5 当代的若干典型问题
像素的间隔即采样间隔根据采样定理由影像的分 辨率确定。因而“数据量大”是全数字摄影测量 的一个特点与问题，要处理这样大的数据量,必然 依赖于计算机的发展。
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§1.5 当代的若干典型问题
三、速度与精度
数字摄影测量已经获得了迅速的发展，无论在量测的 速度还是达到的精度，都大大超过了人们最初的想象。
四、影像匹配
影像匹配的理论与实践，是实现自动立体量测的 关键，也是数字摄影测量的重要研究课题之一。 影像匹配的精确性、可靠性、算法的适应性及速 度均是其重要的研究内容，特别是影像匹配的可 靠性一直是其关键之一。
近年发展起来的整体匹配是提高影像匹配可靠性 的极其重要的进展。从“单点匹配”到“整体匹 配”是数字摄影测量影像匹配理论和实践的—个 飞跃。提高了匹配结果的可靠性与结果的相容性、 一致性。
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§1.2 模拟摄影测量
§1.5 当代的若干典型问题
可以利用各种传感器精确获取多种频带多时域的 辐射信息，即直接获取数字影像
也可利用影像数字化仪将像片上的影像数字化获 取数字化影像。
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§1.5 当代的若干典型问题
二、数据量
数字影像的每一个数据代表了被摄物体(或光学影 像)上一个“点”的辐射强度(或灰度)，这个“点” 称为“像元素”，通常称为“像素”。像素的灰 度值常用八位二进制表示，在计算机中为lbyte。
利用全数字摄影测量立体量测DTM速度可达100～200 点／s，甚至更高，这是人工量测无法比拟的。
精度问题，利用采样间隔50um的数字影像进行相对 定向，其残差的中误差(均方根误差)可达±3um～ ± 5um，这相当于在1台分辨率为2um的解析测图仪上进 行人工量测的结果。
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§1.5 当代的若干典型问题
像素的间隔即采样间隔根据采样定理由影像的分 辨率确定。因而“数据量大”是全数字摄影测量 的一个特点与问题，要处理这样大的数据量,必然 依赖于计算机的发展。
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§1.5 当代的若干典型问题
三、速度与精度
数字摄影测量已经获得了迅速的发展，无论在量测的 速度还是达到的精度，都大大超过了人们最初的想象。
四、影像匹配
影像匹配的理论与实践，是实现自动立体量测的 关键，也是数字摄影测量的重要研究课题之一。 影像匹配的精确性、可靠性、算法的适应性及速 度均是其重要的研究内容，特别是影像匹配的可 靠性一直是其关键之一。
近年发展起来的整体匹配是提高影像匹配可靠性 的极其重要的进展。从“单点匹配”到“整体匹 配”是数字摄影测量影像匹配理论和实践的—个 飞跃。提高了匹配结果的可靠性与结果的相容性、 一致性。
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§1.2 模拟摄影测量
摄影测量系统
摄影测量系统摄影测量系统是一种用于测量和分析地物和地形的工具，利用摄影机和相关软件技术对地面进行高精度的测量和分析。
摄影测量系统已经被广泛应用于地理信息系统、测绘工程、城市规划、土地利用等领域，其应用范围越来越广泛，成为现代测绘与地理信息科学的重要组成部分。
摄影测量系统主要包括摄影测量仪、数字相机、图像处理软件以及相关配套设备。
摄影测量仪是摄影测量系统的核心部件，它通过测量摄影机的姿态和位姿，获取摄影机与地面目标的空间关系，然后通过图像处理软件对相片进行处理和分析，得到地面地物和地形的几何信息。
数字相机是摄影测量系统的改进之一，相较于传统的相机，数字相机能够提供更高分辨率的图像，更准确的颜色信息和更好的图像稳定性。
摄影测量系统的工作原理是基于摄影测量原理，包括单片影像的内方位元素测量和外方位元素测量。
内方位元素测量是指通过摄影机的焦距、主点坐标和畸变参数等参数，确定相片中各个点在影像坐标系下的位置。
外方位元素测量是指通过对同一地物在不同影像上的投影坐标进行测量，确定摄影机在空间坐标系下的位置和方位。
在摄影测量系统中，图像处理软件起着至关重要的作用。
图像处理软件能够对摄影测量仪获取的相片进行校正、畸变校正、匹配、投影等操作，从而获取地面地物的几何信息。
图像处理软件也支持立体视觉和三维模型的生成，为地物注释、测量和分析提供了强大的功能。
摄影测量系统的应用非常广泛。
在测绘工程中，摄影测量系统可以用于获取地形高程数据、地物分布信息以及地物三维建模等。
在城市规划中，摄影测量系统可以用于提供城市地标和建筑物的高度、轮廓和立面信息，以及道路和水域等的分布情况。
在土地利用和环境保护中，摄影测量系统可以用于监测和分析土地利用的变化、植被的生长与退化情况等。
此外，摄影测量系统还可以应用于地质勘探、交通规划、遥感影像分析等领域。
虽然摄影测量系统在测量和分析地物地理信息方面具有很大的优势，但也存在一些挑战和限制。
首先，摄影测量系统的高精度和高分辨率要求较高的硬件设备和软件支持，成本较高。
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
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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
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
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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。
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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
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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。
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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。
流
计算最佳
程
计算参数值
匹配的点位
图
结束
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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
数字摄影测量系统
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第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统
数字摄影测量系统的任务是利用数字影像或数字化影像完 成摄影测量作业。
根据所处理的影像是部分数字化还是全部数字化可分为混 合型( hybrid)数字摄影测量系统与全数字型数字摄影测量 系统。
在全数字型数字摄影测量系统中，若从影像获取到影像处 理获取目标的三维信息是在一个视频周期(1/30s)内完成， 则属于实时型数字摄影测量系统。
§2.8.1 数字摄影测量系统 四、软件
数字摄影测量系统的软件实际上是解析摄影测量软件与数字 图像处理软件的集合，其主要部分为： 1．定向参数的计算
10
第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统
三、硬件
一般情况下，一台实用数字摄影测量系统的计算机应具有 不低于33MIPS与6MFLOPS的处理速度，配备32MB以上 的内存与1GB以上的硬盘及海量外存贮器（磁带机或光 盘），24bit彩色图像处理板（若希望有动画功能还应带有 Z-buffer）。
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第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统 三、硬件
9
第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统 三、硬件
数字摄影测量系统主要由两部分构成：一部分是数字影像 获取装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分） 是一台计算机及其他外设。实际上，数字影像获取与输出 设备也是计算机的外设。
6
第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统
二、作业方式
1．自动化与人工干预
在自动化作业状态下“作业”，应无须任何人工干预。系统无 法处理的问题应自动记录下来留给人工进行后处理，而不能因 此使整个系统停止工作去等待人工干预，系统应能继续正常地 运行下去。人工干预应是自动化处理的“预处理”与“后处 理”。这就意味着：自动化的作业过程与人工干预不是一个交 互的过程，而是分开来的两个部分。人工干预作为自动化系统 的“预处理”与“后处理”以交互方式为自动化作业作准备， 如必要的数据准备、必要的辅助量测工作等及处理自动化过程 所残留的尚无法解决的问题。按此策略设计的数字摄影测量系 统，虽还需要“人工干预”，但它采用批处理方式，能充分发 挥系统的效率。
第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统
数字摄影测量系统的任务是利用数字影像或数字化影像完 成摄影测量作业。
根据所处理的影像是部分数字化还是全部数字化可分为混 合型( hybrid)数字摄影测量系统与全数字型数字摄影测量 系统。
在全数字型数字摄影测量系统中，若从影像获取到影像处 理获取目标的三维信息是在一个视频周期(1/30s)内完成， 则属于实时型数字摄影测量系统。
§2.8.1 数字摄影测量系统 四、软件
数字摄影测量系统的软件实际上是解析摄影测量软件与数字 图像处理软件的集合，其主要部分为： 1．定向参数的计算
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第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统
三、硬件
一般情况下，一台实用数字摄影测量系统的计算机应具有 不低于33MIPS与6MFLOPS的处理速度，配备32MB以上 的内存与1GB以上的硬盘及海量外存贮器（磁带机或光 盘），24bit彩色图像处理板（若希望有动画功能还应带有 Z-buffer）。
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第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统 三、硬件
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第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统 三、硬件
数字摄影测量系统主要由两部分构成：一部分是数字影像 获取装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分） 是一台计算机及其他外设。实际上，数字影像获取与输出 设备也是计算机的外设。
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第八章 数字摄影测量系统
§2.8.1 数字摄影测量系统
二、作业方式
1．自动化与人工干预
在自动化作业状态下“作业”，应无须任何人工干预。系统无 法处理的问题应自动记录下来留给人工进行后处理，而不能因 此使整个系统停止工作去等待人工干预，系统应能继续正常地 运行下去。人工干预应是自动化处理的“预处理”与“后处 理”。这就意味着：自动化的作业过程与人工干预不是一个交 互的过程，而是分开来的两个部分。人工干预作为自动化系统 的“预处理”与“后处理”以交互方式为自动化作业作准备， 如必要的数据准备、必要的辅助量测工作等及处理自动化过程 所残留的尚无法解决的问题。按此策略设计的数字摄影测量系 统，虽还需要“人工干预”，但它采用批处理方式，能充分发 挥系统的效率。
10 第五章数字摄影测量(2)
g2(xi)
Xi
搜索窗
Xi -X0
目标窗
可有： 可有：
∆g ( xi ) = g 2 ( xi ) − g 1 ( xi ) = g1 ( xi − x0 ) − g1 ( xi ) + n 2 ( x i ) − n1 ( x i ) g1 ( xi − x0 ) = g1 ( xi ) − (
2
σ gg' = σ gg =
1 n
2
∑∑(g
i =1 j =1 n n
n
n
ij
′ − g)(gij − g′)
1 n
2
∑ ∑
i=1
n
n
∑∑
i=1 j =1 n n
(g − g)2
ij
g
n
ij
j =1
1 n
2
∑ ∑
i =1
n
g i′ ,
σ g'g' =
j
1 n
2
∑∑
i=1 j =1
′ (gij − g′)2
.
.
5.4 同名核线与核线匹配
一、 二、 三、 四、 核线及性质 相对水平像对同名核线获取 核线重采样 核线匹配
cj
一、 核线及性质
1、核线定义 、 2、核线性质 、
cj
倾斜影像
水平影像
左核 线
cj
S1
a
1
S2 核 面
A′ A
x(p) a2′ a
2
右核 线
a2〞
左右视 差
y(q) 地表
二、相对水平像对同名核线获取
x = − f d1xt + d 2 d 3xt + 1 e1 x t + e 2 y = − f e3 xt + 1
全数字摄影测量系统MapMatrix的数字化测图
实 现土 地 开 发整 理 的经 济 、 会 和生 态 效 益 的 重要 方 式 ， 是 实 现全 国耕 地 总 量 动 态 平 衡 、 保 国家 粮 食 安 全 ， 进 经 济 发 展 、 障 边 疆 稳 定 、 社 也 确 促 保 繁 荣边 疆 经 济 的 重 大举 措 。Ｍａ Ｍａｒ ｐ ｔｉ 统是 基 于航 空 、 星 遥感 、 业 等 数 据 进 行 问 信息 综 合 处 理 的 平 台 。 ｘ系 卫 外
人员 。
（ 提高 了作 业 精 度 。ＡＤＳ ０数 码 航 空 摄 影 数 ２ ） ４
在 前 （） ３ 抓安 全 、 促生 产 。在 测 区生产 前 夕 ， 院成立 据是 线阵 扫描数 据 ， 飞行 过程 中通过 三 个 方 向 （ 我
Ｍａ Ｍａｒ ｐ ｔｉ ｘ软件 等 相 关 知 识 后 ， 写 了测 区 专业 技 影数 据是 以航线 为单位 的条 带数据 ， 编 在本测 区一 条航 ７幅地形 图 的要素 采集 。而 Ｊ ４ Ｘ 一Ｃ的 术设计 书 。设计 书经 主管部 门审批后 ， 组织项 目组成 线可 以满 足 １
员对设 计书进 行 了学 习 ， 了促 进 生 产 ， 为 结合 测 区作 模 型是 以像 对 为单位 ， 幅地 形 图的要 素采 集一般 需 一 业组 织 了劳 动竞赛 ， 选 出了本测 区表现优 秀的作业 要 ４ ６ 立体 模型 。 评 ～ 个
图 １
（ 测区资料准备及 分析。该测 区工期紧 、 １ ） 任务急 ，
起来， 为后期 数据 增值 和共享 提供条件 。成为 数据 的 且 Ａ Ｓ ０数字航 空摄 影 数据 及全 数 字摄 影 测量 系统 Ｄ４ 采集、 处理 、 编辑 、 库 、 人 维护 和 更新 等 空 间地 理 信 息 ＭａＭａ ｘ ｐ ｔ 软件 ， ｉ ｆ 对于测绘三分院作业人员来说 ， 都属 于
人员 。
（ 提高 了作 业 精 度 。ＡＤＳ ０数 码 航 空 摄 影 数 ２ ） ４
在 前 （） ３ 抓安 全 、 促生 产 。在 测 区生产 前 夕 ， 院成立 据是 线阵 扫描数 据 ， 飞行 过程 中通过 三 个 方 向 （ 我
Ｍａ Ｍａｒ ｐ ｔｉ ｘ软件 等 相 关 知 识 后 ， 写 了测 区 专业 技 影数 据是 以航线 为单位 的条 带数据 ， 编 在本测 区一 条航 ７幅地形 图 的要素 采集 。而 Ｊ ４ Ｘ 一Ｃ的 术设计 书 。设计 书经 主管部 门审批后 ， 组织项 目组成 线可 以满 足 １
员对设 计书进 行 了学 习 ， 了促 进 生 产 ， 为 结合 测 区作 模 型是 以像 对 为单位 ， 幅地 形 图的要 素采 集一般 需 一 业组 织 了劳 动竞赛 ， 选 出了本测 区表现优 秀的作业 要 ４ ６ 立体 模型 。 评 ～ 个
图 １
（ 测区资料准备及 分析。该测 区工期紧 、 １ ） 任务急 ，
起来， 为后期 数据 增值 和共享 提供条件 。成为 数据 的 且 Ａ Ｓ ０数字航 空摄 影 数据 及全 数 字摄 影 测量 系统 Ｄ４ 采集、 处理 、 编辑 、 库 、 人 维护 和 更新 等 空 间地 理 信 息 ＭａＭａ ｘ ｐ ｔ 软件 ， ｉ ｆ 对于测绘三分院作业人员来说 ， 都属 于
摄影测量系统
摄影测量系统
摄影测量系统是一种利用数字摄影测量技术进行测量和建
模的系统。
它通过摄影测量的原理，利用摄影测量仪器
（如数码相机）拍摄物体或场景的照片，并通过图像处理
和测量算法，获取物体或场景的空间位置和尺寸等测量信息。
摄影测量系统广泛应用于地理测绘、工程测量、地质勘探、建筑设计、文物保护等领域。
它具有非接触性、高效性、
高精度等特点，能够快速获取大量的测量数据，并进行三
维建模、变形监测、移动性分析等应用。
摄影测量系统一般由硬件设备和软件系统组成。
硬件设备
包括摄影测量仪器（如数码相机、全景相机）、激光扫描
仪等。
软件系统包括图像处理软件、测量算法、三维建模
软件等。
摄影测量系统的工作流程一般包括相机标定、图像采集、
图像匹配、测量计算和三维建模等步骤。
通过对图像进行
处理和测量算法的运算，可以得到物体或场景的三维坐标、尺寸、形状等信息，并进行可视化展示和分析。
总之，摄影测量系统是一种利用数字摄影测量技术进行测
量和建模的系统，具有广泛的应用领域和重要的科学研究
价值。
摄影测量学 数字摄影测量
图像在空间上的离散化称为采样。用空间部 分点的灰度值代表图像，这些点称为采样点。 采样时的采样孔径可以是多种形状，采样间 隔也可以是多样的。
上图是将一个7×8的栅格罩在一幅模拟图像来 对其进行采样，经过采样后，就可以用这56个 小格子来代替原始图像，每个小格称为像素 (pixel)，是图像的基本单元。像素个数越多， 图像的空间分辨率越高，图像细节越丰富。
2.量化
经采样后所得的像素的辐射值仍是连续的， 将像素的辐射值离散成整数值的过程叫量化。 这种整数值不再具有辐射值的物理意义，称 为灰度级。若一幅数字图像的量化灰度级数 G=28=256,则像素灰度取值范围为0-255。 由于计算机将字节作为最小的存储单位，为 便于计算机处理，常将图像量化为256个等级， 刚好用一个字节来存储。
数字图像
图像处理的方法有模拟式和数字式两种。我 们日常生活中见到的图像一般是连续形式的 模拟图像，模拟图像在空间和光强度上是连 续的。所以数字图像处理的一个先决条件就 是将连续图像离散化，转换为数字图像。图 像的数字化包括采样和量化两个过程。
1.采样
一幅二维图像用f(x,y)表示，x,y表示坐标点 的位置，f表示图像在该点的辐射值，辐射值 可以是任一波段的辐射能量。 模拟图像是连续的，f,x,y可以是任意实数， 不利于计算机处理，需要进行离散化。这种 离散化了图像就是数字图像。离散化后的 f,x,y都在整数集合中取值。
特征定位
识别出来的特征，不仅要确定其在图像中的 行列号，还要精确确定其坐标(x,y)，在数字 摄影测量中计算地面点坐标(X,Y,Z)时，像点 坐标精度通常要微米级。
特征定位算子有：基于小面元的定位算子、 Wong-Trinder圆点定位算子、Forstner定位 算子、高精度角点与直线定位算子等。
8第八章 数字摄影测量基础
v
问题的提出：数字影像只记录采样点的灰度级值，当所求像 点不落在原始像片上像元素的中心（非采样点），要获取非 采样点的灰度值，就要在原采样的基础上再一次采样，即重 采样（resampling） （内插） 方法：最邻近像元法、双线性插值法、双三次卷积法 2
n最邻近像元法：直接取与非采样点位置最近像元的灰度值 1 I ( P ) = I ( N ) 非采样点P ( x, y ) 的灰度 x N = INT ( x + 0.5) N为最近点，其像素坐标值为: y N = INT ( y + 0.5) 缺点：最大误差可达±0.5像元 ,几何精度较差 3 优点：最简单，计算速度快且不破坏原始影像的灰度信息
线 性 化
△x
& 2 ( x) • ∆x − [ g1 ( x) − g 2 ( x)] g & 2 ( x) = v( x) = g ∆为采样间隔，令g1 ( x) − g 2 ( x)＝∆g
按最小二乘原则： ∑ vv = ∑ （n1 ( xi ) −n2 ( xi )) 2 = min
g2 ( x + ∆) − g2 ( x − ∆) 2∆ & 2 • ∆x − ∆g 误差方程：v = g
4
n双线性插值法 设非采样点P邻近的4个原始像元的灰度为 I 11、I 12、I 21、I 22
y1 y212源自△xyx111
△y
P
x2
x
21
22
特点：计算较费时， 精度较好
P点的灰度重采样值为：
I ( P ) = (1 − ∆ x )(1 − ∆ y ) I 11 + (1 − ∆ x ) ∆ yI 12 + ∆ x (1 − ∆ y ) I 21 + ∆ x∆ yI 22
摄影测量学ppt课件
3.特征匹配
5
7-5 基于特征的影像匹配
一、点特征提取算法
点特征：明显的点，如角点、圆点 提取点特征的算子------兴趣算子或有利算子
1. Moravec 算子
---------利用灰度方差提取点特征。
通过逐像元量测与其邻元的灰度差，搜索相邻 像元之间具有高反差的点。
6
1）计算各像元的有利值IV，按四个方向计算相邻像元 间灰度差平方和，取最小的为该像元的有利值
影像分割：将
一维影像由若干影像段（特征段）组成。
影像分割成若 干子区域，每 个子区域都具 有一定的均匀
特征段由三个特征点组成。一个灰度梯
度变化最大的点 Z ，两个“突出点”
（灰度很小） S1, S2
性质对应于某
利用特征提取算子，提取特征（依次提
一物体或物体 的一部分。 S2
取三个特征点），将一行影像分割为若
Z
S1
22
2. 匹配窗口的构成
传统的影像匹配中，以影像窗口中心为匹配点。
跨接法的匹配窗口将两个窗口连接起来构成一个匹配窗口。
其中一个特征可以是已经匹配的特征 Fb，也可以是待匹配的
特征 ；另一个是待匹配的特征。
S2
S2
Z
Z
S1
S1
Fb Fe
Fb
Fe
这种窗口是随着影像的纹理结构而变化的。
23
1跨)待接匹法配匹的配特窗征始口终的位特于点边缘，不是窗口的中心；
配的特征
Fb 1 2
3 45
①构成目标窗口 Fb Fe
②确定 Fe 的备选特征 1，3 ③组成右影像的特征窗口 Fb 1; Fb 3
④右影像窗口重采样----以目标窗口为基准，使之于目标窗 口的大小一致，消除几何变形 ⑤相关匹配-----计算 Fb Fe与 Fb 1; Fb 3的相关系数， 取最大相关系数为匹配窗口，进而确定匹配的特征
第九章 数字摄影测量系统
影像全部数字化, 影像全部数字化,将数字摄影测量与计算机科学中的数字图象 处理,模式识别,计算机视觉等紧密结合,并自动化程度高. 处理,模式识别,计算机视觉等紧密结合,并自动化程度高.
摄影测量学
五,数字摄影测量系统
仪器 系统
DPS DPW ),作业流程改变 (1),作业流程改变 ),生产规范不一样 (2),生产规范不一样 ),令出必行 (3),令出必行 ),存储程度强 (4),存储程度强 ),识别用定量标准 (5),识别用定量标准 ),连续作业 连续作业, (6),连续作业,精度不随时间变 ),人工干预与自动化要明确 (7),人工干预与自动化要明确
摄影测量学
�
摄影测量学
二,数字摄影测量工作站的 组成与功能
(一),DPW的组成 ),DPW的组成 DPW
2,软件
数字影像处理软件,模式识别软件,解析摄影测量软件, 数字影像处理软件,模式识别软量学
二,数字摄影测量工作站的 组成与功能
(二),DPW的功能 ),DPW的功能 DPW
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
二,数字摄影测量工作站的 组成与功能
(一),DPW的组成 ),DPW的组成 DPW
1,硬件
(1)计算机 ) (2)外部设备:立体观测及操作控制设备,输入输出设备 )外部设备:立体观测及操作控制设备,
(b)输入输出设备 ) 影像数字化仪(扫描仪) 影像数字化仪( 影像数字化仪 扫描仪) ---------------------------------矢量绘图仪 矢量绘图仪 栅格绘图仪 栅格绘图仪
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
五,数字摄影测量系统
仪器 系统
DPS DPW ),作业流程改变 (1),作业流程改变 ),生产规范不一样 (2),生产规范不一样 ),令出必行 (3),令出必行 ),存储程度强 (4),存储程度强 ),识别用定量标准 (5),识别用定量标准 ),连续作业 连续作业, (6),连续作业,精度不随时间变 ),人工干预与自动化要明确 (7),人工干预与自动化要明确
摄影测量学
�
摄影测量学
二,数字摄影测量工作站的 组成与功能
(一),DPW的组成 ),DPW的组成 DPW
2,软件
数字影像处理软件,模式识别软件,解析摄影测量软件, 数字影像处理软件,模式识别软量学
二,数字摄影测量工作站的 组成与功能
(二),DPW的功能 ),DPW的功能 DPW
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
二,数字摄影测量工作站的 组成与功能
(一),DPW的组成 ),DPW的组成 DPW
1,硬件
(1)计算机 ) (2)外部设备:立体观测及操作控制设备,输入输出设备 )外部设备:立体观测及操作控制设备,
(b)输入输出设备 ) 影像数字化仪(扫描仪) 影像数字化仪( 影像数字化仪 扫描仪) ---------------------------------矢量绘图仪 矢量绘图仪 栅格绘图仪 栅格绘图仪
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
摄影测量学
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。
《摄影测量测》PPT课件
山东科技大学测绘科学与工程学院
Image Resampling Methods
山东科技大学测绘科学与工程学院
二、 正射纠正
最近邻法〔Nearest Neighbour 〕 uses the input cell value closest to the output cell as the assigned value to the output cell
①单像摄影测量－通过 一张 影像制作影像图 ②立体摄影测量－通过 多张 影像进展立体测图
山东科技大学测绘科学与工程学院
数据获取
航空遥感
航空照片
Photo Scan 专业航片扫描仪
数据 光盘库
全数字摄影测量系统 DPS
航天遥感 (spot影象)
TM 影像
数字地面模型 DEM
RS
遥感影像配准融合系统
GIS 三维可视化GIS系统
应用
国土、规划、测绘、遥感、军事、水利 电力、通讯、交通、环保、农林 …….
3D-City
城市建模与可视化软件
数字正射影像 DOM 数字线化图 DLG
解析 空三
数字专题图 DTG
GIS
数据处理
专业应用解决方案
山东科技大学测绘科学与工程学院
§7-1 正射影像制作
山东科技大学测绘科学与工程学院
一、 影像与地图的关系、影像地图
b. Gray-level Interpolation This is necessary because, in general, intege (x,y) positions in the input imans in the output image and conversely.
a
Image Resampling Methods
山东科技大学测绘科学与工程学院
二、 正射纠正
最近邻法〔Nearest Neighbour 〕 uses the input cell value closest to the output cell as the assigned value to the output cell
①单像摄影测量－通过 一张 影像制作影像图 ②立体摄影测量－通过 多张 影像进展立体测图
山东科技大学测绘科学与工程学院
数据获取
航空遥感
航空照片
Photo Scan 专业航片扫描仪
数据 光盘库
全数字摄影测量系统 DPS
航天遥感 (spot影象)
TM 影像
数字地面模型 DEM
RS
遥感影像配准融合系统
GIS 三维可视化GIS系统
应用
国土、规划、测绘、遥感、军事、水利 电力、通讯、交通、环保、农林 …….
3D-City
城市建模与可视化软件
数字正射影像 DOM 数字线化图 DLG
解析 空三
数字专题图 DTG
GIS
数据处理
专业应用解决方案
山东科技大学测绘科学与工程学院
§7-1 正射影像制作
山东科技大学测绘科学与工程学院
一、 影像与地图的关系、影像地图
b. Gray-level Interpolation This is necessary because, in general, intege (x,y) positions in the input imans in the output image and conversely.
a
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角化处理、SNAP功能、复制、移动
21
§6.4 数字测图
本模块为交互式数字影像测图系统（Interactive Graphics System，IGS），主要用于地物量测。 用户可在立体影像或正射影像上，进行地物数据 采集及编辑，生成数字测图文件（.xyz），并按 标准的制图符号将之输出为矢量地形图。
22
§6.4 数字测图
四、数字影像测图的优点
A． 可将测量的结果叠加在立体影像上，便于检查遗漏的 地物，并进行地图修测。
B． 可提供自动、半自动测图的功能。 C． 可以从影像匹配产生的视差格网中内插出高程，并进
1、实验报告 2、各类产品成果图
16
实验10 影像镶嵌和DEM拼接
一、目的
掌握软件影像镶嵌和DEM拼接操作
二、内容
1、影像镶嵌 2、DEM拼接
三、成果
1、实验报告 2、DE、矢量数据采集的主要过程
18
§6.4 数字测图
二、矢量数据采集与存贮 1、属性码的输入
数字影像的立体观察方式
将立体反光镜置于显示屏幕前，对并列显示的两幅影像进行观 察
利用互补色影像显示，如左片为红色、右片为绿色并叠加在屏 幕上，然后利用红绿眼镜进行观察
利用偏振光及闪闭法进行立体观察，这种专用于立体观测的监 视器已得到迅速发展，它必将替代前两种立体观测方式。
4
§6.2 工作站的组成与功能
（1）编码：顺序编码和按类别编码 （2）属性码输入方式：键盘输入、菜单输入、
音响输入
2、属性码表ACL 3、坐标表CL
19
§6.4 数字测图
三、矢量数据采集基本算法
1、 封闭地物的自动闭合 2、 角点的自动增补 3、 遮盖房角的量测 4、 公共边
20
§6.4 数字测图
图形编辑：对所测的矢量数据对应的图形表示按 规范要求进行修整。
全数字型的数字摄影测量工作站的一个重要特点 是无需专门设计的高精度光机，但混合型的系统 一般是在现有解析测图仪或坐标仪上加装CCD数 字相机构成。
3
§6.2 工作站的组成与功能
早期的一些系统需要专门的硬件相关器以弥补计算 机速度低不能满足处理要求的缺陷。后来的一些系 统利用现成的图像处理系统来构成，或者利用多处 理器的模块式方法构成。由于计算机技术的飞速发 展，目前许多系统硬件就是一台工作站，甚至是微 机。
（3）形成按核线方向排列的立体影像
按同名核线将影像的灰度预以重新排列，形成核线影像。
（4）影像匹配
沿核线进行一维影像匹配，确定同名点。考虑结果的可 靠性与精度，应合理地应用影像匹配的各种方法。
7
§6.2 工作站的组成与功能
（5）建立DTM
按定向元素计算同名点的地面坐标(x，y，z)(若利用地面 元相关方法，则无需此步)，然后内插DTM格网点高程， 建立DTM。
（6）自动生成等高线
（7）制作正射影像
（8）等高线与正射影像叠加，制作带等高线的正射 影像图
（9）制作景观图、DTM透视图
（10）基于数字影像的机助量测(如地物地貌元素的 量测)
（11）注记
8
§6.2 工作站的组成与功能
三、工作站的主要产品
空中三角测量加密成果 数字表面模型：如数字地面模型DEM 数字线划图：如数字地图GLG 数字正射影像图DOM 景观图 透视图 立体模型 各种工程设计所需的三维信息 各种信息系统、数据库所需的空间信息
第六章 数字摄影测量系统
§6.1 概述 §6.2 工作站的组成与功能 §6.3 VirtuoZo软件介绍 §6.4 数字测图 实验8 参数设置与模型定向 实验9 各类产品的生成 实验10 影像镶嵌和DEM拼接 实验11 IGS数字化测图 实验12 综合测区练习
1
§6.1 概述
自动化功能分类：
（1）半自动模式：在人、机交互状态下进行工 作
（2）自动模式：由作业员事先定义、输入各种 参数，确保完成操作的质量
（3）全自动模式：完全独立于作业员的干预
2
§6.2 工作站的组成与功能
一、工作站的组成 1、硬件组成
数字摄影测量系统主要由两部分构成：
数字影像获取装置与成果输出设备 一台计算机(也是其核心部分)及其他外设
绝对定向。现阶段主要由人工在左(右)影像定位控制点， 由最小二乘匹配确定同名点，然后计算绝对定向参数。 今后有可能建立控制点影像库以实现自动绝对定向。
6
§6.2 工作站的组成与功能
（2）空中三角测量
其基本算法与解析摄影测量相同，但由于数字摄影测量 可利用影像匹配，替代人工转刺，从而极大地提高了空 中三角测量的效率，避免了粗差，提高了精度。
一、目的
掌握软件参数设置和模型定向操作
二、内容
1、参数设置 2、模型内定向 3、模型相对定向 4、模型绝对定向
三、成果
1、实验报告 2、模型定向图
15
实验9 各类产品的生成
一、目的
熟练软件操作生成各类产品
二、内容
1、生成正射图 2、生成三维格网图 3、生成DEM
三、成果
9
§6.3 VirtuoZo软件介绍
一、工作流程总图
10
§6.3 VirtuoZo软件介绍
二、数据准备流程
11
§6.3 VirtuoZo软件介绍
三、测区、模型参数设置
12
§6.3 VirtuoZo软件介绍
四、模型定向流程
13
§6.3 VirtuoZo软件介绍
五、产品生成流程
14
实验8 参数设置与模型定向
2、软件组成
数字影像处理软件 模式识别软件 解析摄影测量软件 辅助功能软件等
5
§6.2 工作站的组成与功能
二、工作站的功能
（1）定向参数的计算
内定向。框标的自动与半自动识别与定位，利用框标检 校坐标与定位坐标，计算扫描坐标系与像片坐标系间的 变换参数。
相对定向。将左影像分区提取特征点，利用二维相关寻 找同名点，计算相对定向参数。金字塔影像数据结构与 最小二乘影像匹配方法一般都要用于相对定向的过程， 人工辅助量测有时也是需要的。
光标所指物体的序号。 图形编辑方式：删除、插入、修改任意一点、直
角化处理、SNAP功能、复制、移动
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§6.4 数字测图
本模块为交互式数字影像测图系统（Interactive Graphics System，IGS），主要用于地物量测。 用户可在立体影像或正射影像上，进行地物数据 采集及编辑，生成数字测图文件（.xyz），并按 标准的制图符号将之输出为矢量地形图。
22
§6.4 数字测图
四、数字影像测图的优点
A． 可将测量的结果叠加在立体影像上，便于检查遗漏的 地物，并进行地图修测。
B． 可提供自动、半自动测图的功能。 C． 可以从影像匹配产生的视差格网中内插出高程，并进
1、实验报告 2、各类产品成果图
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实验10 影像镶嵌和DEM拼接
一、目的
掌握软件影像镶嵌和DEM拼接操作
二、内容
1、影像镶嵌 2、DEM拼接
三、成果
1、实验报告 2、DE、矢量数据采集的主要过程
18
§6.4 数字测图
二、矢量数据采集与存贮 1、属性码的输入
数字影像的立体观察方式
将立体反光镜置于显示屏幕前，对并列显示的两幅影像进行观 察
利用互补色影像显示，如左片为红色、右片为绿色并叠加在屏 幕上，然后利用红绿眼镜进行观察
利用偏振光及闪闭法进行立体观察，这种专用于立体观测的监 视器已得到迅速发展，它必将替代前两种立体观测方式。
4
§6.2 工作站的组成与功能
（1）编码：顺序编码和按类别编码 （2）属性码输入方式：键盘输入、菜单输入、
音响输入
2、属性码表ACL 3、坐标表CL
19
§6.4 数字测图
三、矢量数据采集基本算法
1、 封闭地物的自动闭合 2、 角点的自动增补 3、 遮盖房角的量测 4、 公共边
20
§6.4 数字测图
图形编辑：对所测的矢量数据对应的图形表示按 规范要求进行修整。
全数字型的数字摄影测量工作站的一个重要特点 是无需专门设计的高精度光机，但混合型的系统 一般是在现有解析测图仪或坐标仪上加装CCD数 字相机构成。
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§6.2 工作站的组成与功能
早期的一些系统需要专门的硬件相关器以弥补计算 机速度低不能满足处理要求的缺陷。后来的一些系 统利用现成的图像处理系统来构成，或者利用多处 理器的模块式方法构成。由于计算机技术的飞速发 展，目前许多系统硬件就是一台工作站，甚至是微 机。
（3）形成按核线方向排列的立体影像
按同名核线将影像的灰度预以重新排列，形成核线影像。
（4）影像匹配
沿核线进行一维影像匹配，确定同名点。考虑结果的可 靠性与精度，应合理地应用影像匹配的各种方法。
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§6.2 工作站的组成与功能
（5）建立DTM
按定向元素计算同名点的地面坐标(x，y，z)(若利用地面 元相关方法，则无需此步)，然后内插DTM格网点高程， 建立DTM。
（6）自动生成等高线
（7）制作正射影像
（8）等高线与正射影像叠加，制作带等高线的正射 影像图
（9）制作景观图、DTM透视图
（10）基于数字影像的机助量测(如地物地貌元素的 量测)
（11）注记
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§6.2 工作站的组成与功能
三、工作站的主要产品
空中三角测量加密成果 数字表面模型：如数字地面模型DEM 数字线划图：如数字地图GLG 数字正射影像图DOM 景观图 透视图 立体模型 各种工程设计所需的三维信息 各种信息系统、数据库所需的空间信息
第六章 数字摄影测量系统
§6.1 概述 §6.2 工作站的组成与功能 §6.3 VirtuoZo软件介绍 §6.4 数字测图 实验8 参数设置与模型定向 实验9 各类产品的生成 实验10 影像镶嵌和DEM拼接 实验11 IGS数字化测图 实验12 综合测区练习
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§6.1 概述
自动化功能分类：
（1）半自动模式：在人、机交互状态下进行工 作
（2）自动模式：由作业员事先定义、输入各种 参数，确保完成操作的质量
（3）全自动模式：完全独立于作业员的干预
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§6.2 工作站的组成与功能
一、工作站的组成 1、硬件组成
数字摄影测量系统主要由两部分构成：
数字影像获取装置与成果输出设备 一台计算机(也是其核心部分)及其他外设
绝对定向。现阶段主要由人工在左(右)影像定位控制点， 由最小二乘匹配确定同名点，然后计算绝对定向参数。 今后有可能建立控制点影像库以实现自动绝对定向。
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§6.2 工作站的组成与功能
（2）空中三角测量
其基本算法与解析摄影测量相同，但由于数字摄影测量 可利用影像匹配，替代人工转刺，从而极大地提高了空 中三角测量的效率，避免了粗差，提高了精度。
一、目的
掌握软件参数设置和模型定向操作
二、内容
1、参数设置 2、模型内定向 3、模型相对定向 4、模型绝对定向
三、成果
1、实验报告 2、模型定向图
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实验9 各类产品的生成
一、目的
熟练软件操作生成各类产品
二、内容
1、生成正射图 2、生成三维格网图 3、生成DEM
三、成果
9
§6.3 VirtuoZo软件介绍
一、工作流程总图
10
§6.3 VirtuoZo软件介绍
二、数据准备流程
11
§6.3 VirtuoZo软件介绍
三、测区、模型参数设置
12
§6.3 VirtuoZo软件介绍
四、模型定向流程
13
§6.3 VirtuoZo软件介绍
五、产品生成流程
14
实验8 参数设置与模型定向
2、软件组成
数字影像处理软件 模式识别软件 解析摄影测量软件 辅助功能软件等
5
§6.2 工作站的组成与功能
二、工作站的功能
（1）定向参数的计算
内定向。框标的自动与半自动识别与定位，利用框标检 校坐标与定位坐标，计算扫描坐标系与像片坐标系间的 变换参数。
相对定向。将左影像分区提取特征点，利用二维相关寻 找同名点，计算相对定向参数。金字塔影像数据结构与 最小二乘影像匹配方法一般都要用于相对定向的过程， 人工辅助量测有时也是需要的。