3-核线影像与核线重采样

数字影像的几何关系
z 表达像点与地面点之间关系
模型重建 几何量测 地物几何位置
影像中的几 何信息
x y
2013年3月17日
X Y Z
共线条件
Z
y
S(Xs, Ys, Zs)
x
a (x,y)
⎡X − X S ⎤ ⎡ x⎤ ⎢ y ⎥ = λR ⎢ Y − Y ⎥ S ⎥ ⎢ ⎢ ⎥ ⎢ ⎢ ⎦ ⎦ ⎣ Z − ZS ⎥ ⎣z⎥
线性内插示意图
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
k y1 Δ
核线
2013年3月17日
线性内插
核线的重排列（重采样）
• 线性内差
1 d = [( Δ − y1 ) d 1 + y1 d 2 ] Δ
• 最邻近法
n n＝ ＝1 1／ ／tg tgK K
′ d 1′ u ′ + d 2 x ′ = d 3′ u ′ + 1 ′ e 1′ u ′ + e 2 y ′ = ′u ′ + 1 e3
2013年3月17日
′ (kΔ, c) = g′(x0 , y0 ) g0 ′ ((k +1)Δ, c) = g′(x1, y1) g0
基于共面条件的同名核线几何关系
+ u + u + +
d 1 e 1
2
2
u
3
e
u=kΔ 采样间隔
2013年3月17日
核线的重排列（重采样）
是否是采 样点？
g 0 ( kΔ , c ) = g ( x 0 , y 0 ) g 0 (( k + 1) Δ , c ) = g ( x1 , y1 )
水平相片
2013年3月17日
倾斜相片
BY = B Z = 0
vp v
wp =0 w
v = b1 x + b 2 y − b 3 f w = c1 x + c 2 y − c 3 f
y = ( A/ B)x + (C / B) f
2013年3月17日
A = v p c1 − w p b1 B = w pb2 − v pc2 C = w pb3 − v pc3
Y
A(X,Y,Z)
2013年3月17日
X
中心投影构像方程式
x=−f a1 ( X A − X s ) + b1 (Y A − Ys ) + c1 ( Z A − Z s ) ⎫ a3 ( X A − X s ) + b3 (Y A − Ys ) + c3 ( Z A − Z s ) ⎪ ⎪ ⎬ a 2 ( X A − X s ) + b2 (Y A − Ys ) + c 2 ( Z A − Z s ) ⎪ y =−f a3 ( X A − X s ) + b3 (Y A − Ys ) + c3 ( Z A − Z s ) ⎪ ⎭
2013年3月17日
x = a0 + ax ' − by ' y = b0 + bx ' + ay '
y = b0 + b1 x ' + b2 y '
自动内定向
z 框标模版的建立； z 自动框标量测； z 内定向参数解算；
Create a fiducial mask
2013年3月17日
Record of the ficucial locations
式中：x, y为像点的像平面坐标； x0, y0，f为影像的内方位元素； XS ，YS ，ZS为摄站点的物方空间坐标； X，Y，Z为物方点的物方空间坐标； ai，bi, ci（i = 1，2，3）为影像的三个外方位角元素组成的九个方向余弦。 上式就是中心投影构像的基本公式，即共线方程，它是摄影测量中最基本、 最重要的公式，其逆算式为
同名核线的确定
同名核线的v坐标值相等
x ' = y ' = − − f f a ⋅ a a ⋅ a
1 3 2 3
'u 'u 'u 'u
'+ '+ '+ '+
b b b b
1 3 2 3
' v '− ' v '− ' v '− ' v '−
c 1 ' f c 3 ' f c 2 ' f c '3 f
在“水平”影像上获取核线影像
v = 某常数即表示某一核线
a 1 u + b1 v − c 1 f x = − f ⋅ a 3u + b3v − c3 f a 2u + b2v − c2 f y = − f ⋅ a 3u + b3v − c 3 f
x y = = d d e
1 1
v u
C=v
kΔ
u
3
{u, v,− f } ， {a1, b1, c1, a2, b2, c2, a3, b3, c3} {x, y}
2013年3月17日
倾斜影像
水平影像
示意图
摄影基线
S1 S2
焦距f
v
倾斜影像
P
y x p0
u
水平相片
a1u + b1 v − c1 f x=−f ⋅ a 3 u + b3 v − c 3 f a u + b2 v − c 2 f y=−f ⋅ 2 a 3 u + b3 v − c 3 f
Y’
X’
a’
a
A
2013年3月17日
π L2 S1 p1 l1 e1 e2 p2 S2 l2 M L1
基于影像几何纠正的核线解折关系
a1 u + b1 v − c1 f x=−f ⋅ a 3 u + b3 v − c 3 f a 2 u + b2 v − c 2 f y=−f ⋅ a 3 u + b3 v − c 3 f
x’
Photo Coordinates system
Affine Transformation: Affine Transformation:
Similarity Transformation : Similarity Transformation :
x = a0 + a1 x ' + a2 y '
共面条件
z1 y1 S1 Z x1 a1(x1,y1) y2 S2 a2(x2,y2) x2 z2
Y
2013年3月17日
A(X,Y,Z) X
共面条件
z 如图所示， S1a1 和 S2a2 为一对同名 射线，其矢量用 S1a1 和 S2a2 表示， 摄影基线矢量用 B表示。同名射线 对对相交，表明射线 S1a1, S2a2 。 及摄影基线 B位于同一平面内，亦 即三矢量S1a1, S2a2 ，B共面。根据 矢量代数，三矢量共面，它们的混 合积等于零，即：
已知量
X Y Z
未知量
2013年3月17日
2.核线几何关系解析
z 核线的概念 z 基于影像几何纠正的核线解折关系 z 基于共面条件的同名核线几何关系
2013年3月17日
核线的概念
z 通过摄影基线与地面所作的平面称为核面 z 核面与影像面交线称为核线 z 同名像点必定在同名核线上。
Z
Z’
Y
X S S’
− u u 'p u '
' s
− v v 'p v '
' s
− w s' − w 'p − f
= 0
v = ( A / B )u + (C / B ) f
' ' ' ' ' '
右核线的直线方程
2013年3月17日
参数的确定
A' = v w − w v
' p ' s ' p
' s ' s
B' = u w − w u
核线影像与核线重采样
遥感信息工程学院 摄影测量教研室
2013年3月17日
内容
1. 数字影像解析基础 2. 核线几何关系解析 3. 核线影像
2013年3月17日
1.数字影像解析基础
z 内定向是摄影测量的第一步； z 目的：1）确定扫描坐标系与像片坐标系之 间的关系；2）改正数字影像可能存在的变 形；
BX xp x
BY yp y
A = f ⋅ BY + y p ⋅ B Z BZ B = f ⋅ B X + x p ⋅ BZ − f =0 C = y p ⋅ B X − x p ⋅ BY
− f
y = ( A / B) x + (C / B) f
2013年3月17日
左核线 的直线 方程
右核线的确定
B • S1 a1 × S 2 a 2 = 0
共面条件方程
V = X Y
1 2 Q
()Leabharlann dϕ −1X Y Z
1
2 1
dϕ + f(1 +
2
YY
1 1
2
)d ω +
2
X Z
1
dκ −
1
X Z
2
dκ
Z
2
Z Z
2
−Q
Q=−f
Y Y1 +f 2 Z2 Z1
2
1
2
2013年3月17日
立体摄影测量：目的
x1 y1 x2 y2
2013年3月17日
摄影机检校参数
z f,(x0,y0) z 框标坐标 1，2，3…
2013年3月17日
影像坐标系
y’
Image Coordinates system
x’
2013年3月17日
像片坐标系
2013年3月17日
内定向参数解算
y’ y
O
x
Image Coordinates system
' p ' s ' p
C' = v w − u v
[u [u
' p
' s
' p
' p ' s
v v
' p
w
' s
' p
' s
w = [B X
]
] = [x
' s
p
yp BY
− f M 21 B Z ]M 21
]
2013年3月17日
单独像对相对定向
BX xp x BY yp y BZ − f =0 − f
直 直接 接 在 在倾 倾 斜 斜影 影 像 像上 上 获 获取 取 核 核线 线 影像 影像
2013年3月17日
a1 l1 S1 S2
a2 l2
A
示意图
z y
w x
s1
s2
v u
P
P’
r r r B⋅ (Sp×Sq) = 0
→
B⋅ ( Sp× Sp ′) = 0
→
→
左核线的确定
r r r B ⋅ (Sp × Sq) = 0
2013年3月17日
对每条核线 而言K是常数
核线影像
2013年3月17日
小结
z 数字化的航空影像必须进行内定向 z 数码影像不必进行内定向 z 核线是摄影测量的基本概念，只有在数字 摄影测量中得到充分的应用。
2013年3月17日
a1 x + a 2 y − a3 f ⎫ c1 x + c 2 y − c3 f ⎪ ⎪ ⎬ b1 x + b2 y − b3 f ⎪ Y A − Ys = ( Z A − Z s ) c1 x + c 2 y − c3 f ⎪ ⎭ X A − X s = (Z A − Z s )
2013年3月17日