02数字摄影测量w-数字影像的定义采样定理

模拟影像数字化
①空间离散--采样(Sampling) 空间离散--采样(Sampling) --采样 ②强度离散--量化(Quantizing ) 强度离散--量化(Quantizing --量化
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三．采样定理(Sampling 三．采样定理(Sampling theorem)
1. 模拟影像数字化概述 连续灰度图像：二维 区域上的连续曲面 离散灰度图像：二维 区域上的离散格点
傅立叶 变换
频率域
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一．数字影像 一．数字影像
3、数字图像的表示
0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
10
0 0 1 1 0
ADS40数字成像系统主要参数 ADS40数字成像系统主要参数
焦距f 焦距 像素大小 62.5mm 6.5um×6.5um × 26º 全色扫描 RGB彩色和近红外扫描 彩色和近红外扫描 立体底点视角 立体后视角 2×12000像素 × 像素 12000像素 像素 16º 42º 0.533~0.587um 0.703~0.757um
6
#2 数字影像获取与采样定理
一．数字影像(Digital images) 数字影像(Digital 二．数字影像的获取方式(Image acquisition means) 数字影像的获取方式(Image 三．采样定理(Sampling theorem)（难点） 采样定理(Sampling theorem)（难点） 四．实际采样分析(Practical sampling procedure) 实际采样分析(Practical 二元函数的采样(Sampling 五．二元函数的采样(Sampling 2D function) 六．采样定理的实际作用 采样孔径与颗粒噪声(Aperture 七．采样孔径与颗粒噪声(Aperture vs. noise) 数字影像的量化（ 八．数字影像的量化（Quantization of Digital Image ） 小结(Summary) 九．小结(Summary)
13
一．数字影像 一．数字影像
3、数字图像的表示 表示之外， 数字图像除了用矩阵表示之外，还常常用向量表
示。通常是按照行的顺序，使所有的元素依序堆成一 通常是按照行的顺序， 列： T
F = [F1
Fi = [ f (i ,1)
F2
L
FM ]
fБайду номын сангаас(i , 2 ) L
f (i , N ) ]
T
这种组成法称为堆叠表示法（stacking representation) ) 或字典表示法（ 或字典表示法（lexicographical representation)。 )
34
35
36
SWDC数字航空摄影仪 数字航空摄影仪
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
2. 模拟影像数字化
RC10
RC30
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
2. 模拟影像数字化
扫描仪
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
0 0 0 0 0
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0 1 1 1 0
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一．数字影像 一．数字影像
5、数字图像的数据量 a、与像元的大小有关。 b、与表示像元灰度的灰度级数有关。 c、与数字图像的编码方式有关。
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一．数字影像 一．数字影像
5、数字图像的数据量 a、与像元的大小有关。
5X6 10 X 12
20
一．数字影像 一．数字影像
5、数字图像的数据量 a、与像元的大小有关。 b、与表示像元灰度的灰度级数有关。
0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 1 0 0 0
0 0 1 1 0
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一．数字影像 一．数字影像
4、数字图像的分辨率
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0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
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0 0 1 1 0
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一．数字影像 一．数字影像
4、数字图像的分辨率
20 X 24
5X6
16
一．数字影像 一．数字影像
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一．数字影像 一．数字影像
4、数字图像的分辨率
单位长度内包含可分辨 的黑白“线对”数表示 （线对/毫米）
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一．数字影像 一．数字影像
5、数字图像的数据量
5X6 10 X 12
线阵CCD 线阵
面阵CCD 面阵
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
1. 数字传感器(数字相机) 数字传感器(数字相机) 线阵列数字相机 面阵列数字相机
面 阵 列 数 字 相 机
线阵列 数字相机
24
二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
44
三．采样定理(Sampling 三．采样定理(Sampling theorem)
g(x,y)
·· · g(x,y) ·· · ·· · · · y x x
43
y
三．采样定理(Sampling 三．采样定理(Sampling theorem) 几个概念
采样
对实际连续函数模型离散化的量测过程
样点
被量测的“ 被量测的“点”是小的区域----像素 是小的区域 像素
采样间隔
矩形的长与宽通常称为像素的大小 样点之间的距离
第二章 数字影像获取与重采样
《数字摄影测量学》 数字摄影测量学》
Digital Photogrammetry
1
数字影像或数字化影像
2
3
引
言
4
引
言
5
第2讲 数字影像获取与采样定理
问 题 的 提 出
•什么是数字影像？ 什么是数字影像？ 什么是数字影像 •怎样获取数字影像？ 怎样获取数字影像？ 怎样获取数字影像 •数字影像采样时有哪些条件？ 数字影像采样时有哪些条件？ 数字影像采样时有哪些条件
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0 1 1 1 0
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0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
UCD相机主要性能参数 相机主要性能参数
全色影像尺寸 全色像元大小 全色镜头焦距f 全色镜头焦距 全色视场角（旁向、航向） 全色视场角（旁向、航向） 彩色影像尺寸 彩色像元大小 彩色镜头焦距 彩色视场角（旁向、航向） 彩色视场角（旁向、航向） 行高为500m（300m）时像元地面分辨率（GSD） （ 行高为 ）时像元地面分辨率（ ） 最小影像间隔 影像几何精度 相机单元的物理尺寸 重量 115000×7500像素 × 像素 9um 100mm 55º×37º × 4008×2672像素 × 像素 9um 28mm 65º×46º × 4.5cm（2.7cm） （ ） 0.75秒每幅 秒每幅 约±2um 45cm×45cm×60cm × × 30kg
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0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0
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沈阳新民（50cm） 沈阳新民（50cm）
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
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传感器单元SU 传感器单元
存储和计算单元SCU 存储和计算单元
移动存储单元MSU 移动存储单元 接口控制面板IP 接口控制面板
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
模拟影像数字化
①空间离散--采样(Sampling) 空间离散--采样(Sampling) --采样 ②强度离散--量化(Quantizing ) 强度离散--量化(Quantizing --量化
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
3、数字图像的表示 数字图像（影像）是一个整数矩阵，其 中的每个元素表示其下标所指位置处物体电 磁波辐射的强度。
g 0,0 g 1, 0 g= M g M −1,0
g 0,1 g1,1 gi, j g M −1,1
L L
g 0, N −1 g1, N −1 M M L g M −1, N −1
视场角（FOV） 46º 视场角（ ） 立体前视角 红色波段 蓝色波段 近红外2 近红外 动态范围 辐射分辨率
0.608~0.662um 绿色波段 0.428~0.492um 近红外 0.833~0.887um 12bit 8bit
地面采样间隔（3000米高度） 16cm 地面采样间隔（ 米高度） 米高度 地面幅宽（ 米高度） 地面幅宽（3000米高度） 米高度 实时存储能力 3.75km 200~500G
每条线读出频率 200~800Hz
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
ADS80数字航摄仪 数字航摄仪
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
DMC
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山东潍坊安丘(30cm) 山东潍坊安丘(30cm)
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辽宁阜新(60cm) 辽宁阜新(60cm)
把模拟图像分割成同样形状的小单元(像元)， 并把各小单元的平均亮度值或中心部分的亮度 值变换成“灰度级”作为该单元的亮度等级值 的图像就是数字图像。
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采样与量化 Sampling and Quantizing
0 0 0 0 0
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一．数字影像 一．数字影像
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一．数字影像 一．数字影像
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一．数字影像 一．数字影像
3、数字图像的表示 矩阵中的每个元素称为像素 像素（pixel）,下标i,j 像素 分别表示该像素的行、列数，0≤i≤M, 0≤j≤N。 M,N分别称为影像的高和宽。 如果是灰度影像，则只有一个整数矩阵，其整数 值的大小范围由量化的bit数确定。如果是彩色影 像，则由3个同样大小的整数矩阵，分别表示其R， G，B三个分量。 数字影像的数据文件组织有多种方式，常用的有 BMP,JPEG,TIFF等。
7
一．数字影像（digital image） 一．数字影像（digital image）
1、为什么要研究数字影像 数字摄影测量的主要数据源 摄影测量自动化的必然要求 2、数字影像的定义 物体电磁波辐射能量的二维数字阵列表示。 是便于计算机处理的图像形式。（海洋测绘词典）
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一．数字影像 一．数字影像
0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
7 3 8 7 8 0 1 0 2 2 4 4 1 0 3 4 2 4 0 1 2
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二、数字影像的获取方式(Acquisition means) means)
1. 数字传感器(数字相机) 数字传感器(数字相机) 随着数字摄影技术的不断发展，电荷耦合器(CCD： 随着数字摄影技术的不断发展，电荷耦合器(CCD： (CCD Device)正在取代传统的软片摄影和 Charge Coupled Device)正在取代传统的软片摄影和 光导摄像技术而被广泛应用于航空航天遥感。 光导摄像技术而被广泛应用于航空航天遥感。