水利工程全数字摄影测量基础共52页文档
第八章 数字摄影测量基础PDF
灰度： D = log O = log 1
T
二、数字影像及获取方法
数字影像是一个灰度矩阵g：
⎡ g0,0
g0,1
"
g
=
⎢ ⎢
g1,0
⎢#
g1,1
"
#
⎢
⎢⎣ gm−1,0 gm−1,1
"
g0,n－1 ⎤
g1,n−1
⎥ ⎥
#⎥ ⎥
gm−1,n−1 ⎥⎦
每个像元素 g j,i 是一个灰度值 每个元素称为一个像元素(对应着实体的一个微小区域)
字 化
x = h0 + h1 x + h2 y
的 步
进
y = k0 + k1x + k2 y
方 向
h0，h1，h2，k 0，k1，k 2
y
o
x
内定向参数，利用四个框标
点平差解算
O
数字化的扫描方向
x
影像重采样理论 非
采
样
•••••
点
• • •• • •
的
••••• •••••
灰 度 ？
•••••
五、数字影像重采样
39 40 66 159 251 252 159 127
数字影像的获取：
9采样 9 量化 采样：每隔一个间隔 Δ 获取一个 点的灰度值 。 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，通常是矩 形或正方形的的微小影块----像素
采样间隔 Δ
矩形的长与宽通常称为像素的大小 9 精度要求 9 影像分辨率 9 数据量
Δx＝Δy : 采样间隔
0 39 127 251 251
全数字摄影测量基础
三种重采样方法比较
最邻近像元法最简单，计算速 度快且能不破坏原始影像的灰 度信息，但其几何精度较差。 前两种方法几何精度较好，但 计算时间较长，特别是双三次 卷积法较费时，在一般值况下 用双线性插值法较宜。
7.3 基于灰度的数字影像相关
主要内容：
影像相关概念
基于灰度的数字影像相关方法
一、影像相关的概念
探求左右像片影像信号相似程度，确定同名影像或目标
的过程。
分类 电子相关：利用电子电路解算相关函数的影像相关。 光学相关：利用光学方法确定相关函数的影像相关。 数字相关：利用计算机对数字影像进行数值计算方式完
成影像的相关。
基于灰度的影像相关：利用目标区和搜索区内 影像灰度矩阵进行的同名点的搜索。
误差方程式
v( x) g 2 ( x x) g1 ( x)
为解求相对移位量x，需上式进行线性化
v( x) g2 ( x) x [ g1 ( x) g2 ( x)]
离散的数字影像而言，灰度函数的导数g,2(x) 可由差分代替
g 2 ( x ) g 2 ( x ) g 2 ( x) 2
一、核线相关
同名核线
通过摄影基 线与地面所 作的平面称 为核面 核面与影像 面交线称为 核线 同名像点必 定在同名核 线上。
a1 l1 S1 S2 a2 l2
A
核线相关：沿核线方向搜索同名像点的过程。
同名像点一定位于同名核线上。因此可以将二维相 关转化为一维相关，大大减少计算工作量。
二、确定同名核线的方法
设投射在透明像片上的光通量为F0，而通过透明像片后 的光通量为F
F0
底 片
F
T O
F 透过率 F0 F0 阻光率 F
全数字摄影测量基础解析PPT课件
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
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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
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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
全数字摄影测量基础
0
V1
( g1i,1 g1i1,1 ) 2
i 1
0
V2
( g1i,1i g1i 1,1i1 ) 2
i 1
0Leabharlann V3 ( g1,1i g1,1i1 ) 2
i 1
V4
0
( g1i,1i
g1i 1,1i 1 ) 2
i 1
IV=0 IV=50
* Harris算子
M
I Ix
2 x
• 数字量与模拟量的本质区别在于模拟量是连续变量而数字 量是离散变量。
• 影像数字化 1、空间采样
o( x0 , y0 )
y x
x x0 i x(i 0,1..., n 1) y y0 j y( j 0,1,...m 1)
像元（pixel）
2、量化
• 影像的灰度又称为光学密度，在摄影底片上，影像的灰度值 反映了它透明的程度，即透光的能力。设投射在底片上的光通 量为F0，而透过底片后的光通量为F。则透过率T为：T=F/F0
y
B
x f (x, y)
f (i 1, y)
y
f (i, j 1)
在x方向,以f (i, y)和f (i 1, y)为边组成的梯形来内插f (x, y) : f (x, y) x f (i 1, y) (1 x) f (i, y) f (x, y) (1 x)(1 y) f (i, j) (1 x)y f (i, j 1) x(1 y) f (i 1, j) xy f (i 1, j 1)
“灰度差的平方和最小”
S 2 X Y 2 ( x1 y1 )2 ( x2 y2 )2 .... ( xN yN )2 min
vv min
仅仅认为影像灰度只存在偶然误差
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。
水利工程测量资料
L=6六度带中央子午线经度Lo=6N-3 L=3三度带中央子午线经度Lo=3n
我国在大地坐标系中的经度位置74°～135°
六度带编号N在我国:在13～23之间。 三度带编号n在我国:在25～45之间。
34
一、水准点：用水准测量的方法测定的高程控制点，记为BM。
有永久性水准点和临时性水准点两种。 永久性水准点：用砼预制而成，顶面嵌入半
球的金属标志表示该水准点的点位。 临时性水准点：选在地面突出的坚硬岩石或
房屋勒脚、台阶上，用红漆做标记，或用木 桩打入地下，桩顶上钉上一半球形钉子作为 标志。 埋设水准点后，须绘制说明点位的平面图， 在图上注明水准点的编号和高程。
结论：在半径为10km的面积范围内进行距离测量时，可以
不考虑地球曲率对其的影响，把水准面当作水平面看待。
26
2、对高程的影响
高程误差：△h=Bb-Bb′ =D2/2R
影响：当D=1Km时， △h≈8cm ，影响很大。
结论：在高程测量中应考虑 地球曲率的影响，可通过改 正计算或采用正确的观测方 法，来消减影响。
Ⅰ
Ⅱ
大地水准面
36
Ⅲ
Ⅳ
（一）观测Ⅰ方法（一个Ⅱ测站的观测顺序）
1、安置仪器于与后视（大地A水）准面、前视（TP1）两点间的等 距离处。
2、粗平仪器。
3、照准后视A，精平仪器，读取后视读数a1。
4、照准后视TP1，精平，读取后视读数b1，则第1站高
差h1=a1-b1。
37
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ
Ⅱ
大地水准面
测站
方向
7
1.2 地球的形状和大小
数字摄影测量
数字摄影测量基本知识目录一．测绘基本概念Ⅰ.一些常用术语1.误差2.精度(精确度)3.测量平差4.三角测量5.摄影比例尺6.像片的内方位元素和外方位元素7.4D产品8.3SⅡ.坐标系统1.大地坐标系2.高斯平面直角坐标系3.其它坐标系：4.高程基准Ⅲ.空中三角测量1.立体观测2.内定向3.相对定向4.绝对定向5.区域平差6.联合平差7.加密成果二．数字摄影测量基本概念1.数字摄影测量的定义2.数字影像获取与重采样3.影像匹配的基本概念4.影像相关原理5.二维相关与一维相关6.金字塔影像7.特征匹配与整体匹配8.影像匹配的精度9.数字微分纠正原理三．数字摄影测量系统一．测绘基本概念Ⅰ.常用术语1.误差e r r o ra.系统误差s y s t e m a t i c e r r o r测量的误差在大小和符号上趋于一致,或按一定规律变化,或保持为常数.b.偶然误差r a n d o m e r r o r偶然误差也叫随机误差.其误差量值和符号的变化是没有规律的.c.粗差G r o s s e r r o r o r b l u n d e r粗差也称错误,一般大于5倍的中误差.2.精度(精确度)a c c u r a c y评定测量成果质量的数量指标.a.平均误差a v e r a g e e r r o rM a v=∑Δ/n;b.中误差R M S E(R o o t M e a n S q u a r e E r r o r)M=s q r t(∑ΔΔ/n);c.极限误差L i m i t e r r o r2Md.相对误差r e l a t i v e e r r o r中误差与观测值之比叫做相对中误差.航测中常用航高的几千分之一来表示高程精度,例如H/8000.e.标准偏差s t a n d a r d d e v i a t i o n与中误差类似,欧美国家常用的评定精度指标.3.测量平差S u r v e y a d j u s t m e n t对一组观测值的误差进行合理配赋,求出最可靠的计算值作为终值,并对结果的精度进行评定。
摄影测量技术在水利工程中的应用
摄影测量技术在水利工程中的应用引言：摄影测量技术作为一种高精度、高效率的测量方法，已经在各个领域得到广泛应用。
尤其是在水利工程领域，摄影测量技术的应用不仅可以提高测量精度，还可以节省时间和人力成本。
本文将探讨摄影测量技术在水利工程中的应用，并展望其未来发展。
一、摄影测量技术在水利工程测量中的应用1. 水利工程规划和设计中的应用摄影测量技术可以通过无人机航拍获取大范围的地理信息，进而为水利工程规划和设计提供准确的基础数据。
通过无人机航拍可以获取高分辨率的影像，结合地形导航系统可以实现快速而准确的三维地形模型构建。
这对于大型水利工程项目的规划和设计具有重要意义。
2. 水利工程施工中的应用摄影测量技术可以在水利工程施工过程中提供精确的测量数据，为施工人员提供准确的引导和参考。
特别是在水坝、桥梁等大型工程的施工中，摄影测量技术可以快速获取工程的几何形状和地貌特征，帮助施工人员合理安排工作，提高施工效率和质量。
3. 水利工程监测与管理中的应用摄影测量技术可以通过定期监测水利工程的变化情况，及时发现问题并进行处理。
通过无人机航拍可以获取高清晰度的影像，通过影像比对和分析可以及时了解工程的变化情况，为工程的管理和维护提供科学依据。
二、摄影测量技术的优势与挑战1. 优势摄影测量技术相比传统的测量方法具有以下优势：（1）高精度：摄影测量技术可以实现亚米级别的测量精度，远远超过传统的测量方法。
（2）高效率：通过无人机航拍可以快速获取大范围的影像，大大提高了测量工作的效率。
（3）低成本：相比传统的测量方法，摄影测量技术可以节省人力和物力成本，降低了工程的测量成本。
2. 挑战摄影测量技术在水利工程中的应用也面临一些挑战：（1）设备依赖性：摄影测量技术需要依靠高精度的设备和先进的软件支持，对设备的依赖性较强。
（2）操作复杂性：摄影测量技术需要专业的技术人员进行操作和处理，对操作者的技术水平要求较高。
（3）环境限制：摄影测量技术在实际操作过程中可能会受到天气、地形等因素的限制，对环境要求较高。
《摄影测量基础知识》课件
摄影测量基本原理包括相对定 向、绝对定向、影像立体模型 构建、影像测量及精度分析。
摄影测量的数据获取
摄影测量的设备 摄影测量的数据处理流程
摄影测量中的摄影参数
航空及卫星遥感影像、数字相机、扫描影像仪等。
包括相对定向、绝对定向、立体模型构建、三维 测量以及误差分析和精度评价。
包括焦距、主距、透镜畸变、像点坐标等。
摄影测量的数据处理
数据处理方法
数字摄影测量使用计算机对影像 进行处理，包括同名点测量、影 像匹配、立体三角测量、DEM生 成等。
错误分析和精度评价
摄影测量中的误差来源包括影像 畸变、摄影量测误差和DEM精度 误差等，需要进行错误分析和精 度评价。
摄影测量的应用
摄影测量在地图制图、建筑设计、 环境监测、城市规划等领域上都 有广泛的应用。
摄影测量基础知识
本PPT课件将介绍摄影测量的基础知识，包括定义、基础原理、数据处理、应 用以及未来趋势和影响。
什么是摄影测量
1 定义
2 作用
摄影测量是一种基于摄影 的测量方法，用于从影像 中测量物体的坐标、形状、 大小和位置等特征。
摄影测量可用于制作高精 度地图、评估路网、监测 建筑物变形、计算土地利 用、测量水体面积等众多 领域。
3 应用
摄影测量广泛应用于地理 信息、测绘、城市规划、 环境监测、农业等领域。
摄影测量的基础知识
光学基础知识
摄影测量需要了解光学基础知 识，例如相机的光学结构、感 光几何基础知 识，例如坐标和距离的计算、 三角形成像原理、投影变换等。
摄影测量的基本原理
1
最新进展
数字化、智能化、自动化、精确化是摄
未来趋势
2
影测量技术的最新趋势，立体匹配和对 象提取等技术将得到更广泛的应用。
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。