数字摄影测量学要点
数字摄影测量学
R(c, r )
i m j n
g
m
n
ij
gir , j c
是两个窗口内对应灰度值乘积的代数和
若R（c0, r0）＞ R（c, r）（cc0， rr0），则c0, r0为搜索区影像相对于目标 区影像的位移参数。对于一维相关应有r 0。
15
三．基于灰度影像匹配的相似性测度
25
四.基于灰度影像匹配的计算过程
3、匹配的例子
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 6
26
四.基于灰度影像匹配的计算过程
3、匹配的例子
27
六. 基于灰度影像相关的精度
1. 整像素相关精度
影像相关是左影像为目标区与右影像
上搜索区内相对应的相同大小的一影像 相比较，求得相关系数，代表各窗口中 心像素的中央点处的匹配测度
33
五. 基于灰度影像相关的精度
取相邻像元3个相关系数进行抛物线拟合时
( S ) A BS CS
将坐标原点移至i点，可得：
2
i 1 A B C i A i 1 A B C
34
五. 基于灰度影像相关的精度
i 1 A B C i A i 1 A B C
4
二．基于灰度影像匹配的定义
Area-Based Matching(ABM)
1. 定义 以数字影像局部范围内（窗口）的灰度值及 其分布作为匹配实体，通过计算相似性测度确定 共轭实体的影像匹配方法。 共轭实体：可以是点、线和其它物体图像
匹配实体：影像的局部灰度值及分布
相似性测度：基于局部灰度值的某种度量函数
18
三．基于灰度影像匹配的相似性测度
测绘技术中的数字摄影测量技巧与实践
测绘技术中的数字摄影测量技巧与实践随着科技的不断进步和数字化的广泛应用，数字摄影测量成为测绘技术中的重要组成部分。
数字摄影测量技术通过将摄影测量与计算机技术相结合，实现了对地球表面三维信息的高精度获取和分析。
本文将从摄影测量的基本原理、数字化摄影测量的发展历程以及实践应用等方面，探讨数字摄影测量技巧与实践。
一、摄影测量的基本原理摄影测量是一种通过摄影测量仪器对地面进行拍照，并通过图像分析来获取地表三维信息的方法。
基于摄影测量的原理，我们可以通过测量影像中物体在两个不同位置的位置关系，来计算物体的空间坐标。
这一过程主要包括相对定向和绝对定向两个步骤，其中相对定向是指通过比较不同图像的特征点位置，确定摄影测量测得的像对的相对位置关系；而绝对定向则通过控制点的测量和反算，将摄影测量坐标系与地面坐标系进行转换。
二、数字化摄影测量的发展历程数字化摄影测量技术自20世纪80年代初期开始发展，并迅速得到了广泛应用。
最初，数字摄影测量技术主要依赖于高分辨率的遥感卫星影像和空中摄影图像。
随着计算机技术的发展，数字化摄影测量逐渐实现了从硬件设备到软件工具的全面转变。
同时，数字化摄影测量技术也不再局限于航空摄影，而是扩展到了地面摄影和无人机摄影等各个领域。
三、数字摄影测量技巧的实践应用1.地形测量作为测绘技术的重要应用领域，数字摄影测量技术在地形测量中发挥着重要作用。
传统的地形测量方法主要依靠现场测量和地面勘测，而数字摄影测量技术能够通过高分辨率的影像，快速获取地形数据，并生成数字高程模型和三维地图，为地质研究与土地规划提供重要的参考依据。
2.城市规划数字摄影测量技术在城市规划中扮演着重要角色。
通过对城市影像的获取和分析，可以实现对城市的全面检测和分析，包括建筑物的高度、形态以及地理位置等方面。
同时，数字摄影测量技术还能够生成真实感十足的三维模型，帮助规划师进行城市可视化设计和模拟。
3.灾害监测数字摄影测量技术在灾害监测和应急响应方面也发挥着重要作用。
数字摄影测量技术的原理和数据处理方法
数字摄影测量技术的原理和数据处理方法引言：数字摄影测量技术是一种重要的测绘、遥感和地理信息系统应用技术，它以数字照片为基础，借助计算机技术进行测量和分析，可以获取目标物体的三维坐标和属性信息。
本文将介绍数字摄影测量技术的原理和数据处理方法，以及其在不同领域的应用。
一、原理：数字摄影测量技术基于摄影测量原理，通过计算机对数字照片进行处理和分析来实现测量和建模。
其原理主要包括相对定向、绝对定向和三维点的计算。
1. 相对定向：相对定向是指通过特征点匹配和图像的几何变换，确定不同照片之间的相对位置关系。
在数字摄影测量中，常用的相对定向方法有自动匹配、手动匹配和光束法平差等。
通过相对定向，可以获取不同照片之间的旋转角度、平移量等参数。
2. 绝对定向：绝对定向是指确定数字照片在地面上的绝对位置和方向，并与地面坐标系统建立联系。
绝对定向通常使用控制点来实现，这些控制点的地面坐标已知。
利用这些控制点的像点坐标和物方坐标之间的关系，可以计算出照片的外方位元素，进而确定照片在地面上的位置和方向。
3. 三维点的计算：在相对定向和绝对定向完成后，可以通过三角测量或最小二乘法计算出物体上各个点的三维坐标。
其中，三角测量法是一种常用的方法，它利用多个照片中同一点的像点坐标和照片的外方位元素，通过三角关系计算出该点的三维坐标。
最小二乘法则通过对物方坐标和像方坐标之间的误差进行最小化，求解出最优的三维点。
二、数据处理方法：数字摄影测量技术需要进行一系列的数据处理来获取目标物体的三维坐标和属性信息。
主要的数据处理方法包括图像预处理、特征点提取与匹配、相对定向与绝对定向、数字表面模型（Digital Surface Model，DSM）生成和点云处理等。
1. 图像预处理：图像预处理是指对数字照片进行去噪、几何校正和色彩增强等操作，以优化图像质量。
常见的图像预处理方法包括平滑滤波、尺度变换和直方图均衡化等。
这些操作可以提高特征点的提取效果，减少后续处理的误差。
数字摄影测量学备课教案
数字摄影测量学备课教案一、教学目标1. 了解数字摄影测量学的定义、发展历程和基本原理。
2. 掌握数字摄影测量学的基本操作方法和技巧。
3. 能够运用数字摄影测量学解决实际工程问题。
二、教学内容1. 数字摄影测量学的定义和发展历程2. 数字摄影测量学的基本原理3. 数字摄影测量学的基本操作方法4. 数字摄影测量学的应用领域5. 数字摄影测量学的前景展望三、教学重点与难点1. 教学重点：数字摄影测量学的定义、发展历程、基本原理和基本操作方法。
2. 教学难点：数字摄影测量学的原理和操作方法在实际工程中的应用。
四、教学方法1. 讲授法：讲解数字摄影测量学的定义、发展历程、基本原理和基本操作方法。
2. 案例分析法：分析数字摄影测量学在实际工程中的应用案例。
3. 实践操作法：引导学生进行数字摄影测量学的实际操作。
五、教学准备1. 教材或教学资源：《数字摄影测量学》等相关教材或教学资源。
2. 投影仪或白板：用于展示PPT或教学案例。
3. 计算机和投影仪：用于实际操作演示。
4. 摄影测量仪器：如数码相机、三脚架等。
六、教学过程1. 引入新课：通过展示数字摄影测量学的实际应用案例，引发学生兴趣，引出本节课的主题。
2. 讲解基本概念：讲解数字摄影测量学的定义、发展历程和基本原理。
3. 演示操作方法：利用投影仪或白板，演示数字摄影测量学的基本操作方法。
4. 实践操作：学生分组进行数字摄影测量学的实际操作，巩固所学知识。
5. 案例分析：分析数字摄影测量学在实际工程中的应用案例，引导学生学会运用所学知识解决实际问题。
6. 总结与反思：对本节课的内容进行总结，引导学生反思学习过程中的不足，提出改进措施。
七、教学评价1. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状态。
2. 实践操作：评价学生在实践操作中的技能水平和解决问题的能力。
3. 课后作业：检查学生的课后作业，了解学生对课堂内容的掌握情况。
八、教学拓展1. 数字摄影测量学在工程领域的应用：如建筑设计、土地管理、矿产资源调查等。
数字摄影测量学讲义
数字摄影测量学 每一篇 摄影测量基础每一章 绪论主要内容：摄影测量学的定义，摄影测量学的分类，摄影测量要解决的基本问题，航空摄影测量的成图方法，摄影测量的成图作业工序，摄影测量的发展历程。
重点：摄影测量学的定义、分类，摄影测量要解决的基本问题，航空摄影测量测图方法，摄影测量的发展历程。
一、摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所获得的构像信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。
二、分类：(一)、按研究对象：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧交向摄影测量等倾摄影测量等偏摄影测量正直摄影测量非地形摄影测量地形摄影测量 1、地形摄影测量：研究的对象是地区表面的形态，以物体与构像之间的几何关系为基础，最终根据摄影像片测绘出摄影区域的地形图。
2、非地形摄影测量一般是指近景摄影测量，顾名思义，研究的对象在体积和面积上较小，摄影机到摄影目标的距离较近，一般小于300m ，测量的精度相应地要求较高。
基本理论也是根据物体与构像之间的几何关系，但在处理技术上有着其特殊性。
测量成果乃是表示研究对象的一系列特征点的三维坐标值，即研究对象的数字模型可绘制所摄物体的立面图、平面图和显示立体形态的等值图。
(二)、按摄影站的位置：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧水中摄影测量地面摄影测量航空摄影测量航天摄影测量1、航天摄影测量 ：利用航天器和人造卫星、高空飞机进行摄影。
2、航空摄影测量：指的是地形摄影测量，从航摄飞机上对地面进行摄影，目的在于测绘地形图。
3、地面摄影测量：包括地面立体摄影测量和近景摄影测量。
前者在测绘特殊地区的地形图时常采用，后者是对科学技术专题科目进行研究时采用。
4、水中摄影测量是将摄影机置于水中，对水下地表进行摄影以绘制水下地形图，这属于双介质摄影测量。
三、摄影测量要解决的基本问题：将中心投影的像片转换为正射投影的地形图。
四、航空摄影测量绘制地形图的方法：⎪⎩⎪⎨⎧全能法微分法分工法综合法)(1、综合法：是摄影测量和地面地形测量相结合的测图方法。
数字摄影测量知识点总结
数字摄影测量知识点总结第一章绪论摄影测量和遥感的概念：摄影测量和遥感是一门记录、测量和解释非接触式传感器系统获得的图像及其数字表达，从而获得可靠的自然物体和环境信息的技术、科学和技术。
摄影测量与遥感的主要特点：①在像片上进行量测和解译；② 它不需要接触物体本身，受自然和地理条件的限制较小；③ 可拍摄瞬时动态物体图像；④像片及其它各类影像提供物体的大量几何信息和物理信息摄影测量学的三个发展阶段：① 模拟摄影测量（1851-1970）利用光学/机械投影方法实现摄影过程的反转。
用两个/多个投影器模拟摄影机摄影时的位置和姿态，构成与实际地形表面成比例的几何模型，通过对该模型的量测得到地形图和各种专题图。
② 分析摄影测量学（1950-1980）是一门以计算机为主要手段，通过摄影照片测量和分析计算方法的交叉，研究和确定物体的形状、大小、位置、性质和关系，并提供各种摄影测量产品的科学。
③ 数字摄影测量（1970年至今）基于摄影测量的基本原理，通过对所获取的数字/数字化影像进行处理，自动(半自动)提取被摄对象用数字方式表达的几何与物理信息，从而获得各种形式的数字产品和目视化产品。
摄影测量学三个发展阶段的特点：摄影测量分类：按距离：航空航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量、微距摄影测量。
根据目的：地形摄影测量、非地形摄影测量按处理手段：模拟摄影测量、解析摄影测量、数字摄影测量单幅图像摄影测量的理论基础：共线方程和共面条件摄影测量的任务：地形测量场c各种比例尺的地形图、专题图、特种地图、正射影像地图、景观图。
c建立各种数据库。
C提供地理信息系统和土地信息系统所需的基础数据。
非地形测量领域C生物医学C公共安全检测c古文物、古建筑c建筑物变形监测c军事侦察c矿山工程第二章单张航相机胶片分析航摄机主距：航空摄影机物镜中心至底片面的距离是固定值，常用f表示。
摄影机的主距分为：长焦距(主距≥200mm)中焦距(主距100～200mm)短焦距(主距≤l00mm)对应的像场角分为：恒定角度（低于75°）广角（75°~100°）超广角（高于100°）摄影比例尺：是指航摄像片上一线段为l与地面上相应线段的水平距l之比。
摄影测量知识点集合
1.数字摄影测量：基于摄影测量基本原理，利用计算机对满足视觉立体条件的数字影像进行处理，获取被摄对象在目标空间的几何或物理信息的摄影测量学的分支学科。
2.数字影像：物体对太阳光电磁波的反射，以数字形式记录形成的影像。
3.数字摄影测量基本研究内容：数字影像预处理、数字影像自动定向以及数字摄影测量产品生成等阶段所涉及的理论与技术。
4.数字影像有哪些特点？这些特点反应了数字影像的哪些性质？（1）数字影像的均值与方差,均值反应了一副影像的整体亮度。
方差度量了影像的对比度。
（2）数字影像的信息熵，信息熵度量了随机变量集合的随机性程度。
（3）数字影像的矩，矩在一定条件下，关于平移、旋转及尺度是不变的。
5.什么是数字影像金字塔？怎么生成？在数字摄影测量中有哪些应用？（1）影像金字塔是数字影像分析中一种有效的数据组织和处理结构，它是一副数字影像在按一定规则递减的不同分辨率下的多个影像版本的集合。
（2）金字塔的最底层是原始数字影像。
金字塔的每一上层都可由相邻的下一层经过滤波及亚采样生成。
（3）影像处理和分析的多分辨率技术。
6.什么是数字影像重采样？他有那几个主要步骤？（1）在已有离散样本值的基础上重建连续信号，然后再利用不同的小单元对重建的连续信号进行新的细分。
最后经量化得到得到重采样的新的样本值。
这种连续信号重建再加上新的采样，在离散信号处理中即相当于原有采样格点的坐标变换。
这种采样格点的坐标变换与内插就称为数字影像的重采样。
（2）步骤：影像重建（将作为输入的离散数字影像样本重建为连续的灰度表面），几何变换或变形，滤波，采样7.同名核线：同一核面与左右影像相交形成的两条核线。
8.核面：物方点与摄影基线所确定的平面。
9.Forstner算子基本原理：将那些在影响匹配中所估计的视差精度高且精度分布均匀的点认为是兴趣点。
10.Forstner算子计算步骤：（1）计算窗口内各像素的Robert梯度（2）计算一定大小窗口中影像灰度的协方差矩阵（3）计算兴趣值q和w（4）确定待选点（5）选取极值点11.Forstner角点定位算子的原理：该算子以原点到窗口内边缘直线的距离为观测值，以梯度模平方为权，通过最小二乘原理估计交点的坐标。
.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。
数字摄影测量-第一讲(基本原理)
I
D3 D1 2 D1 D3 2 D0
若 D0、D3 为扫描方向的像元灰度，则计算得 J 。框标的坐标为
I I 0 I J J 0 J
这样就使得框标的扫描坐标 I、J 达到子像元的精度。
2
<数字摄影测量>
第一讲
基本原理
昆明冶专 GIS 教研室
3
<数字摄影测量>
第一讲
基本原理
昆明冶专 GIS 教研室
形成数字等高线：根据地面规则格网 DEM，在 DEM 中跟踪每一条等高线与格网的交点， 形成离散等高线点列， 并通过对这些离散点进行光滑处理得到密集的光滑的等高线点列， 形 成数字等高线。将等高线点所经过的像元灰度赋以最大灰度值（加黑） ，计曲线不仅加黑， 还要加粗，则形成等高线图像或带等高线的数字图像。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.3 图像核线数字相关
数字相关：对于图像核线数字相关，开始几条核线采用分频道的多层相关算法。开始相关 时，由于缺乏预测相关点位的视差信息，在连续的几条核线上使用分频道相关。选择其中相 关结果最好的一条核线， 并用其相邻的几条核线的相关结果剔除相关粗差和进行视差平滑处 理。以后核线的相关以此作为预测的基础，在已知核线上的视差预测待相关点位，并根据这 个预测点位对搜索区内预测点和其左右各 3 个像元位置上计算 7 个相关系数。 用几条相邻核 线组成二维目标窗口和搜索区， 搜索仍沿核线做一维搜索。 其作用是在目标区长度有限的条 件下，增加目标区和搜索区信息容量，提高相关结果的可靠性。 采用多重判据提高相关结果的可靠性： 根据分析， 单一判断可能会产生相关结果出现粗差， 可以采用相关系数、相位系数的一阶差分、目标区与搜索区像元灰度的方差、相邻相关点的 视差之差以及相关点位与预测点为之差等判据，综合确定相关点位。 粗差剔除：相关结果中粗差是难以避免的，对于相关结果必须进行粗差检测和改正。对于 低反差区域， 难以得到正确的视差； 对于一般地区， 每一个点都可以用附件若干个点的视差， 按二次曲线拟合， 检测该点的视差， 若拟合值与相关结果之差大于 3 倍标准差， 则视为粗差， 并相应地进行改正，这种方法属于后处理，可有效剔除粗差。
7全数字摄影测量基础解析
第三节 基于灰度的 数字影像相关
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
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。
左片
几何改正
右片
最
重采样
小
二
辐射畸变改正
乘
法
匹是否迭代ຫໍສະໝຸດ 配流计算最佳
程
计算参数值
匹配的点位
图
结束
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
c4
g2 x2
x2 a1
xg x
c6
g2 y2
y2 b0
g y
c8
g2 y2
y2 b2
yg y
c3
g2 x2
x2 a0
三. 基于灰度的数字影像相关方法
➢二维最小二乘影像相关
➢数学模型：
➢几何变形的一次畸变 x2 a0 a1x a2 y y2 b0 b1x b2 y
(8-17)
➢线性灰度畸变
g1(x, y) n1(x, y) h0 h1g2 (x2 , y2 ) n2 (x, y)
(8-18)
h0 h1g2 (a0 a1x a2 y, b0 b1x b2 y) n2 (x, y)
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。
首先，取出其中以待定点为中心的小区域中的影像 信号，然后，取出其在另一幅影像中相应区域的影 像信号，计算两者的相关函数，以相关函数最大值 对应的相应区域中心点为同名点。
数字摄影测量学考试习题
数字摄影测量学重点总结一：名词解释1、影像匹配：通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点，如二维影像匹配中通过比较目标区和搜索区中相同大小的窗口的相关系数，去搜索区中相关系数最大所对应的窗口中心点作为同名点。
2、金字塔影像：对二维影像进行低通滤波，并逐渐增大采样间隔，形成的影像像素依此减少的影像序列。
3、立体正射影像对：由正射影像和通过该正射影像生成的立体匹配片两者组成的立体相对。
4、同名核线：同一核面与左右影像相交形成的两条核线，其中核线面指物方点与摄影基线所确定的平面。
5、立体透视图：运用透视原理和一定的数学模型，将物方具有三维信息的点转换到指定的平面上，并通过消隐处理获得立体透视效果。
6、数字微分纠正：根据有关的参数与数字地面模型，利用相应的构象方程式，或按一定的数学模型用控制点结算，从原始非正射投影的数字影像获取正射影像。
7、重采样：8、影像相关：利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名点。
9、数字相关：利用计算机对数字影像进行数值计算完成影像的相关。
10、数字高程模型：是数字地面模型DTM 只考虑地形分量时的结果,表示某一区域 D 上地形的三维向量有限序列{Vi=(Xi,Yi,Zi),i=1,2,…，n},其中（Xi,Yi）∈D 是平面坐标，Zi 是（Xi,Yi）对应的高程。
11、核线重排列:由于一般情况下数字影像的扫描行与核线并不重合，为了获取核线的灰度序列，对原始数字影像灰度进行的重采样，亦即对原始灰度函数值进行内插。
12、单片修测：利用单张像片与DEM 对地图进行修测，主要内容为地物的增减，相比于传统方法可以节省资金与工时，是一个迭代求解的过程。
二：简答题1、相关函数估计：a较小，S（f）较平缓，高频信息较丰富相关函数R（τ）较陡峭，相关精度高拉入范围较小出错率高；a较大功率谱S（f）较陡峭，低频信息占优势，相关函数R（τ）较平缓，相关精度较差，拉入范围较大，出错率低。
数字摄影测量关键技术
数字摄影测量的关键技术3.1共线方程式在摄影测量学中，为了从获得的影像确定被研究物体的位置、形状和大小及其相互关系等信息，需要了解和掌握物方和像方之间的解析关系，这对于摄影测量的解析数据处理是十分重要的。
3.1.1摄影测量中常用的坐标系摄影测量主要靠代数的方法来研究中心投影的几何问题，这主要用坐标值来表示像点和地面点，首先要选择适当坐标系。
1.像平面坐标系像平面坐标系用以表示像点在像平面上的位置。
通常以像主点为坐标原点，并采用右手坐标系，x、y轴的方向按需要而定。
2.像空间坐标系为了便于进行空间坐标的变换，需要建立起描述像点在像空间的坐标系。
以投影中心S为坐标原点，x、y轴与像平面上所选定的x、y轴平行，z轴与摄影方向重合，形成像空间右手直角坐标系S—xyz，如图2-1所示。
在这个坐标系中，每个像点的z坐标都等于—f，而x、y坐标也就是像平面上的像点坐标x、y，即像点的像空间坐标为x、y、—f。
像空间坐标系是随着像片所处的空间位置而定，因此每张像片的像空间坐标系是各自独立的。
3.像空间辅助坐标系（S－XYZ）以摄站点（或投影中心）S为坐标原点，坐标轴可根据需要选定，一般以铅垂方向（或设定的某一树直方向）为Z轴，航线方向为X轴，如图2-2所示。
应用像片测图的过程中，像空间辅助坐标系是一种过渡性坐标系，它的Z轴可以取铅垂方向，也可以是某一设定的方向，而X轴通常与航线方向相适应。
4.物方空间坐标系描述物点在物方空间位置所建立的空间直角坐标系。
坐标轴系与像空间辅助坐标轴系相平行，也是一种空间右手直角坐标系，如图2-1中的A－Xp YpZp。
这也是一种过渡性的坐标系，也称摄影测量坐标系。
5.地面坐标系指地图投影坐标系，也就是国家测图所采用的高斯－克吕格三度带或六度带投影的平面直角坐标系，两者组成的空间直角坐标系是左手坐标系。
3.1.2影像的内外方位元素为了由像点反求物点，必须知道摄影是摄影物镜（或投影中心）、像片与地面三者之间的相关位置，而确定它们之间相关位置的参数称为相片的方位元素。
数字摄影测量知识要点
数字摄影测量知识要点1、在数字摄影测量中生成基于矩形网格的数字高程模型的方法有哪些？包括几个主要步骤？(P198)2、什么是正射影像的GSD？它与正射影像的比例尺和影像分辨率有何关联？用数学关系如何表达？GSD=0.1mm*Scale；Scale=f\\H；3、金字塔影像中层与层之间的坐标变换与金字塔影像的生成方法有何关系，并根据金字塔影像的生成方法，用数学方法描述金字塔影像中层与层之间的坐标变换关系4、单点最小二乘影像匹配需要何已知条件？为什么说最小二乘影像匹配方法是一种高精度的影像匹配方法？说明其理由。
已知条件：像素的灰度值作为观测值；P161最小二乘考虑像素与像素或其他地面目标之间的关系，应用这些控制条件，使其精度和可靠性有所提高，可达子像素级，并使它的解的形式不仅仅局限于传统的左右位移。
P161-162 一、简答题。
1、当量测了3、4和8个框标时，影像内定向可相应采用什么数学变换公式？并分别说明其理由。
P362、什么是金字塔影像？基于金字塔影像进行相关有什么好处？为什么？3、什么是面元素纠正，线元素纠正与点元素纠正？数字微分纠正属于哪一种纠正？（P212）4、简述机助测图数据采集的主要过程？(P241)5、影像重采样的常用方法有哪些？分别描述其计算过程，试比较他们的优缺点。
并列举出数字摄影测量中需要进行影像重采样的三个以上的不同场合？双线性插值法、双三次卷积法、最邻近像元法。
核线重采样、数字微分纠正、立体透视图的制作、DEM的生成、等高线跟踪。
P1266、在已知了哪些条件以后可生成核线影像对？如何直接在原始倾斜影像上获取核线影像？ P121; P607、为什么最小二乘影响匹配和达到很高精度？它的缺点是什么？试述单点最小二乘影像匹配的主要过程？P161-1628、如何利用含有地貌特征点，线的采样数据，建立矩形格网DEM？(P190) 二、综合1、由航空量测摄影机（航空量测摄影机的内方位元素一直）获取的一对航空立体一项对，经扫描后变成数字化数字影像，在数字摄影测量工作站上进行自动相对定向，试述：1）、自动相对定向的基本步骤有哪些，与传统的相对定向步骤有何不同？P143 and P58 2）同名点的自动量测过程和策略(p169)3）采用了哪些特征点的提取算法 (P128-130) 和高精度影像匹配算法？ 4）解求的相对定向元素有几个？如何描述？(P54)2、数字摄影测量工作站有哪几部分组成？（P262硬件+软件）其中由立体影像匹配生成数字地面模型是数学摄影工作站的重要功能，获得立体模型定向参数的主要步骤有哪些？应采用了哪些特征点的提取算法和高精度影像匹配算法实现数据的点采集？矩形网格数字地面模型是如何生成的？（P211笔记）1、模型定向模型定向分为内定向、相对定向、绝对定向，定向过程即解算其定向参数。
数字摄影测量技术的原理与使用方法
数字摄影测量技术的原理与使用方法概述：随着科技的快速发展，在数字化时代，数字摄影测量技术成为了现代测绘领域中不可或缺的重要工具。
本文将介绍数字摄影测量技术的基本原理以及应用方法，着重探讨其在测绘、建筑、地理信息系统等领域的实际运用。
1. 数字摄影测量技术的基本原理数字摄影测量技术是利用数字摄影仪获取图像信息，并通过计算机软件将图像转换为真实地物的三维坐标的测量技术。
它主要包括三个基本原理：立体视觉原理、重建原理和空间定位原理。
立体视觉原理是指通过两个或多个摄影机同时拍摄同一目标物，通过计算机软件将不同视角下的图像进行匹配，确定目标物在图像中的位置和形状。
重建原理是指利用多视角的图像信息进行三维模型的重建。
通过对不同视角下的图像进行特征点匹配和三维投影，可以建立起真实物体的三维模型。
空间定位原理是指利用已知点或已知物体作为控制点，通过图像的几何关系和数学计算，推算出其他未知点或物体在三维空间中的坐标。
2. 数字摄影测量技术的使用方法数字摄影测量技术的应用方法主要包括数据采集、图像处理和数据分析。
数据采集是指通过数字摄影仪进行图像拍摄。
在进行采集前，需要选定拍摄区域、确定拍摄参数、设置地面控制点等。
随着无人机技术的普及，无人机航拍成为了目前最常见的数据采集方式。
图像处理是指将采集到的图像进行处理和优化，以提高图像的质量和精度。
图像处理主要涉及图像校正、几何纠正、镜头畸变校正等步骤。
通过这些处理，可以消除图像中的畸变，使其更加符合实际场景。
数据分析是利用图像处理后的图像数据进行测量、分析和建模。
通过对图像数据的数字化，可以获取真实物体的三维坐标、尺寸、形状等信息。
这些数据可以用于测绘、建筑设计、城市规划等领域。
3. 数字摄影测量技术的应用领域数字摄影测量技术被广泛应用于测绘、建筑、地理信息系统等领域。
以下是一些典型的应用案例：测绘领域：数字摄影测量技术能够高效地获取地表的三维数据，可以用于制图、地形分析、遥感影像匹配等方面。
数字摄影测量技术的基本原理与操作要点
数字摄影测量技术的基本原理与操作要点引言随着科技的发展，数字摄影测量技术在测绘、建筑、地理信息系统等领域得到了广泛应用。
它相对于传统的摄影测量技术拥有更高的精度和效率，可以快速获取大量的三维数据，并进行准确的测量与分析。
本文将介绍数字摄影测量技术的基本原理与操作要点，帮助读者更好地了解并应用该技术。
一、数字摄影测量技术的基本原理1.1 相机投影原理数字摄影测量技术是利用相机的投影原理进行测量的。
相机将三维空间中的景物投影到二维的成像平面上，通过测量成像平面上的像点的位置和对应的三维坐标信息，可以计算出景物在空间中的几何形状和位置。
1.2 特征点匹配与跟踪为了确定像点在成像平面上的位置，需要通过特征点匹配与跟踪的方法来找到对应的像点。
这个过程要求图像中的特征点在不同图像中能够稳定地被识别和跟踪。
1.3 空间三角法在确定了像点在成像平面上的位置后，通过空间三角法可以计算出景物在空间中的几何形状和位置。
根据不同的摄影测量需求，可以采用不同的三角法进行测量。
二、数字摄影测量技术的操作要点2.1 相机校准在进行数字摄影测量前，需要对相机进行校准。
相机的校准主要包括内部参数与外参数的标定。
内部参数是指相机的焦距、主点位置等固有参数，而外参数是指相机的旋转角度、平移向量等位置参数。
相机的校准对测量精度和稳定性至关重要。
2.2 像点提取在进行特征点匹配与跟踪前，需要从图像中提取出有用的特征点。
常用的特征点提取算法包括Harris角点检测、SIFT和SURF等算法。
根据实际情况选择合适的算法，提取出稳定而且具有代表性的特征点。
2.3 特征点匹配与跟踪特征点匹配与跟踪是数字摄影测量的关键步骤。
在进行特征点匹配时，可以采用基于特征描述子的算法，如SIFT、SURF等进行匹配。
匹配成功后，使用光流法或追踪算法进行特征点的跟踪。
2.4 空间三角法测量在特征点的匹配与跟踪得到了像点的位置信息后，可以利用空间三角法进行测量。
数字摄影测量重点
摄影测量的三个阶段：模拟测量、解析摄影测量、数字摄影测量。
数字摄影测量定义：以数字影像为数据源，根据摄影测量原理，通过计算机软件处理获取被摄物体的形状、大小、位置及其性质的技术。
数字影像获取方式主要有两种：模拟像片的数字化与数字相机直接获取数字影像。
数字化过程两个离散过程：采样、量化。
数字影像的均值与方差：均值反映了一幅影像的整体亮度，方差度量了影像的对比度。
信息熵:信息熵度量了随机变量集合的随机性程度，这种随机性程度说明了影像所包含的信息容量。
将熵的概念应用于数字影像，它度量了灰度值的不确定性程度。
数字影像内插:根据已有的离散样本值确定不位于采样格点位置处影像函数值的过程。
内插利用内插函数对离散信号样本进行平滑，从而重建原始信号在采样过程中丢失的信息。
数字影像的重采样:在已有离散样本值的基础上重建连续信号，然后再用不同的小单元对重建的连续信号进行新的细分，最后经量化得到重采样后新的样本值。
这种采样格点的坐标变换和内插称为数字影像的重采样。
插值与重采样的联系与区别：插值：在已知坐标系统内，估计未知点的函数值，不涉及坐标变换；重采样：先将已知坐标系统变换到另一坐标系统，然后估计函数在新坐标系统下的数值；数字影像重采样两个步骤：影像重建和采样。
影像重建：将作为输入的离散数字影像样本重建为连续灰度表面。
重采样方法有:最邻近内插法、双线性内插法、双三次卷积法。
点特征：就是影像曲面上具有确定的、明显表现（或特殊性质）的像点，如灰度值变化明显的点或亮度特别明显的小区域、边缘的交点及一些区域或轮廓的角点等。
有时也称为兴趣点。
什么是好的角点检测算法？检测出图像中“真实的”角点；准确的定位性能；很高的重复检测率（稳定性好）；具有对噪声的鲁棒性；具有较高的计算效率。
Moravec Operator算法流程（1）以像素点(x,y)为中心的w×w窗口内，计算该像素在各个方向上的强度变化：（2）得出每个点的强度变化（3）将所有C(x,y)低于阈值T的像素点的像素值置为0，大于阈值T的像素点为候选点；（4）运用“局部抑制非最大”求得局部最大值，即为角点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数字摄影测量复习要点（2016.5）1、摄影测量发展历程模拟摄影测量(1851-1970)模拟摄影测量主要是根据摄影过程的几何反转，反求地面点的空间位置。
它所采用的仪器为光学投影器、机械投影器或光学-机械投影器模拟摄影过程，用光线交会被摄物体的空间位置。
解析摄影测量(1950-1980)1957年，Helava提出用“数字投影代替”物理投影，数字投影就是利用电子计算机实时的进行共线方程的解算，从而交会出被摄物体的空间位置。
数字摄影测量(1970-现在）利用数字影像相关技术，实现真正的自动化测图。
➢数字摄影测量与模拟、解析摄影测量的最大区别：1)处理的原始信息主要是数字影像；2)以计算机视觉代替人眼的立体观测。
2、数字摄影测量的任务、特点主要任务：使用星载(机载)传感器所获取的可见光影像对地球陆地区域进行信息提取，具体包括：目标量测、影像解译、地形图测绘、正射影像图制作、数字高程模型生成。
特点：数据量大、计算机运算速度快、技术精度高。
3、数字摄影测量定义：数字摄影测量是利用影像相关技术来代替人眼的目视观测，自动识别同名点，实现几何信息的自动提取。
主要内容：影像及特征点的识别、同名像点的自动相关和匹配、数字影像纠正技术、数字高程模型（DEM）的制作、数字摄影测量系统的完整操作和测绘产品的生产。
4、计算机辅助测图计算机辅助测图（又称数字测图）是利用解析测图仪或具有机助系统的模拟测图仪，进行数据采集和数据处理，测绘数字地图，制作数字高程模型，建立测量数据库。
计算机辅助测图系统所处理的依旧是传统像片，且对影像的处理仍然需要人眼的立体量测，计算机则起数据记录与辅助处理的作用，是一种半自动化的方式。
计算机辅助测图是摄影测量从解析化向数字化的过渡阶段。
5、影像的点、线、面特征点特征主要指明显点，如角点、圆点等。
提取点特征的算子称为兴趣算子或有利算子，即运用某种算法从数字影像中提取我们感兴趣的即有利于某种目的的点。
常用的兴趣算子有Moravec算子、Hannah算子和Forstner算子等。
线特征是指线状或面状地物的边缘在像片上的构像。
线特征提取算子也称边缘检测算子。
边缘检测通常是检测一阶导数（对离散数据为差分）最大或二阶导数（差分）为零的点。
常用检测算子有差分算子、拉普拉斯算子、LOG算子等。
6、影像定向1)定义在传统摄影测量中，是将模拟像片放到仪器承片盘进行量测，所量测的像点坐标为影像架坐标或仪器坐标，随后，应基于平面相似变换将仪器坐标变换为以像主点为原点的像平面坐标系坐标，这个变换过程称为影像内定向。
在数字摄影测量中，在扫描数字化时，模拟像片在扫描仪上的放置具有一定的随意性，也就是说，扫描后得到的数字化影像的像素坐标应转换为像平面坐标系坐标，这同样是影像内定向。
（严密内定向还包括透镜畸变改正）2)如何进行内定向(实例见PDF Lec2)内定向实际上是确定像素坐标(I,J)与像平面坐标(x,y)转换关系——即多项式变换的过程。
一般可采用6参数的仿射变换，其模型为：为确定a i和b i (i=0,1,2)这6个参数，需要借助影像的框标来解决。
所有框标坐标已知(由相机检定提供)，且可通过量测数字影像上所有框标的像素坐标，因此根据这框标上的这两套坐标和最小二乘来求解这6个参数。
7、影像灰度的量化如把有黑-灰-白连续变化的灰度值量化为256个灰度级，灰度值的范围为0-255，表示亮度从深到浅，对应图像中的颜色为从黑到白。
8、像点位移当地面起伏、像片倾斜时，地面点在像片上的构像相对理想情况。
9、金字塔影像（分频道相关）1)定义对于二维影像逐次进行低通滤波，并增大采样间隔，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像一座金字塔，因而称之为金字塔影像结构。
2)建立每2×2＝4个像元平均为一个像元构成第二级影像，在第二级影像的基础上构成第三级影像。
3)计算方法可采用移动平均这种最简单的低通滤波方法，也可以采用较复杂、理想的低通滤波，如高斯滤波等。
4)相关过程●从粗到精的相关策略：即先通过低通滤波，进行初相关，找到同名点的粗略位置，然后利用高频信息进行精确相关。
●金字塔影像序列是实现由粗到精相关（匹配）的基础。
●先在最上一层影像进行相关，将其结果作为初值，再在下一层影像相关，最后在原始影像上相关，实现一个从粗到精的处理过程。
10、影像采样1)相关概念采样：指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，即“像素”。
采样间隔：采样矩形的大小，一般由扫面分辨率和数码相机的分辨率所确定，也决定了仪器的价格。
重采样：在遥感和摄影测量中，经常需要对数字化影像进行几何变换，如：时序遥感影像的空间配准、核线影像的提取、正射影像图生成等。
几何变换后的影像矩阵元素位置一般不与原始数字影像矩阵的元素位置一一对应。
因此，遥感和摄影测量中经常需要基于原始影像矩阵使用局部内插的方法来估计灰度值，即影像重采样。
一幅大小为M×N、灰度级数为G的图像所需的存储空间，即图像的数据量，大小为：M×N×g（bit）。
2)重采样方法最邻近点法（最简单、计算小、精度差）、双线内插法（最常用）、双三次卷积法（精度高、计算大）11、影像匹配影像匹配（又叫影像相关）是利用互相关函数，评价两块影像的相似性以确定同名点。
常用的数字影像匹配算法包括一般匹配、基于物方坐标直接解的匹配、最小二乘匹配与特征匹配。
12、影像灰度灰度图像指每个像素由一个量化的灰度值来描述的图像。
13、数字高程模型表达形式：规则矩形格网、不规则三角网TIN、Grid-TIN混合网。
数据获取方式：地面测量（利用自动记录的全站仪在野外实测）、现有地图数字化（用数字化仪对已有地图进行数字化的方法，如：手扶跟踪数字化仪、扫描数字化仪）、空间传感器（利用GPS、合成孔径雷达干涉和激光测高仪等进行数据采集）。
数据采集方式：1)沿等高线采样:沿等高线采样可按等距离间隔记录数据或按等时间间隔记录数据方式进行；2)规则格网采样：方法简单、精度较高、作业效率也较高，特征点可能丢失。
内插方法：局部加权平均法、移动曲面拟合法、多面函数法DEM内插、有限元法DEM内插、克立格内插、整体函数拟合法。
应用：1)在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图与地图的修测；2)在遥感中可作为分类的辅助数据，是地理信息系统的基础数据；3)在军事上可用于导航及导弹制导；4)在工业上可利用DSM (Digital Surface Model)绘制出表面结构复杂物体的形状。
14、数字正射影像原理：数字正射影像是利用数字高程模型对扫描处理的数字化的航空像片/遥感影像（单色/彩色），经逐个象元进行投影差改正，再按影像镶嵌，根据图幅范围剪裁生成的影像数据。
定义：数字正射影像图是对航空(或航天)像片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。
特点及应用：DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息，也可从中提取自然资源和社会经济发展的历史信息或最新信息,为防治灾害和公共设施建设规划等应用提供可靠依据；还可从中提取和派生新的信息，实现地图的修测更新（评价其它数据的精度、现实性和完整性都很优良）15、核线影像定义：从原始图像沿核线重采样得到的没有上下视差的图像。
16、数字影像的像方、物方匹配方法与策略●基于像方的匹配基本算法影像匹配实质上是在两幅（或多幅）影像之间识别同名点，影像匹配是数字摄影测量(DP)的核心问题之一，也是DP与模拟或解析摄影测量相区别的关键所在。
常用方法有五种：相关函数（矢量数积）、协方差函数（矢量投影）、相关系数（矢量夹角）、差平方和、差绝对值和。
●基于物方的影像匹配（VLL法）影像匹配的目的是提取物体的几何信息，确定其空间位置。
能够直接确定物体表面点空间三维坐标的影像匹配方法得到了研究，这些方法也被称为“地面元影像匹配”。
待定点平面坐标(X, Y)已知，只需确定其高程Z，因而基于物方的影像匹配可理解为高程直接解求的影像匹配方法。
铅垂线轨迹法在物方有一条铅垂线轨迹，它在影像上的投影是一直线。
就是说VLL与地面的交点A在影像上的构像必定位于相应的“投影差”上。
VLL法影像匹配具体步骤1) 给定地面点的平面坐标(X，Y) 与近似最低高程Z min。
2) Z i＝Z min＋i·Z, 高程搜索步距Z可由所要求的高程精度确定。
3) 由共线方程计算左右像点坐标：（x i', y i'）与（x i''，y i''）。
4) 分别以（x i', y i'）与（x i''，y i''）为中心在左右影像上取影像窗口，计算其匹配测度，如相关系数p i。
(5) 将i的值增加1，重复(2)、(3)两步，得到0、1、2……n取其最大者k：k＝max{0、1、2……n}。
(6) 还可以利用K及其相邻的几个相关系数拟合一抛物线，以其极值对应的高程作为A点的高程，以进一步提高精度，或以更小的高程步距在一小范围内重复以上过程。
17、光束法空中三角测量的优缺点与意义优点及意义光束法区域网平差的数学模型是共线条件方程式，平差单元是单个光束，每幅影像的像点坐标为原始观测值，未知数是各影像的外方位元素和待定点的地面坐标。
光束法区域网平差也称“一步定向法”，是最严密的解算方法。
误差方程式直接对原始观测值列出，能方便地顾及影像系统误差的影响(自检校光束法区域网平差)，最便于引入非摄影测量附加观测值。
缺点需对共线方程线性化，且需对未知数提供初始值，计算量大。
18、影像相关测度计算方法19、影像内插的基本方法与实现策略20、核线影像含义、特点定义：从原始图像沿核线重采样得到的没有上下视差的图像。
特点：21、DEM数据采集质量控制方法的优缺点22、数字高程模型的表述方法23、最小二乘影像匹配的理论灰度差的平方和最小。
按Σvv＝min原则进行影像匹配的数学模型。
若在此系统中引入系统变形的参数，按Σvv＝min的原则，解求变形参数，就构成了最小二乘影像匹配系统。
24、相关系数法影像相关的计算原理与计算方法若(p0, q0)＞(p, q)(p≠p0，q≠q0)，则p0, q0为搜索区影像相对于目标区影像的位移参数。
对于一维相关应有q＝0。
25、相关系数与信噪比的关系26、DEM、DTM、DOM数字高程模型（DEM或DHM）是表示区域D上地形的三维向量有限序列｛V i=(X i, Y i, Z i) i=1, 2, …, n｝其中(X i, Y i)∈D是平面坐标，Z i是(X i, Y i)对应的高程。