第8章--像片纠正与正射影像图

第八章像片纠正与正射影像图8.1像片纠正的概念与分类8.2数字微分纠正8.3正射影像图的制作8.1像片纠正的概念与分类一、像片纠正的概念定义消除因像片倾斜产生的像点位移，限制或消除因地形起伏产生的投影差，同时归化影像比例尺工作。实质：将中心投影的像片变成具有正射投影性质的像片1、光学机械纠正以单张像片作为纠正单元，根据透视变换原理进行像片纠正。使用的常用仪器为纠正仪。适用于平坦地区及地形起伏较小的丘陵地区。2、光学微分纠正（正射投影技术）光学微分纠正是利用光学投影类的正射投影装置对像片影像逐个纠正单元进行扫描晒像的微分纠正。光学微分纠正的纠正单元是呈线状的小块面积，即使用一个一定长度的缝隙，因为缝隙的宽度极小，因此也称为缝隙纠正。适用于地形起伏地区与山地制作正射影像图。二、像片纠正方法分类3、数字（微分）纠正以像元（像素）为纠正单元。利用计算机对数字影像通过图像变换来完成像片纠正，属于高精度的逐点纠正。不仅适用于航片，还适用于遥感图像的纠正。三、像片纠正原理1、投影变换纠正根据透视变换原理建立像点与图点的对应关系。2、数学解析纠正采用数学公式建立像点与图点的对应关系。四、平坦地区的像片纠正（光学机械纠正）平坦地区的概念：由于地形起伏产生的像点位移在图上不超过0.4mm。1132312322213231131211yaxaayaxaYyaxaayaxaXmm此公式称为透视变换公式，反映了像片面与平坦地面的中心投影构像关系，是像片纠正的理论依据。平坦地区的构像方程平坦地区的像片纠正至少需要4对点（像点与其物点）坐标对点纠正BCDEAaSbcd图面通过人工平移、旋转图面，以及操作纠正仪纠正仪(HJ-24)具有两个方向倾斜的复倾斜式国产仪器。仪器结构轴与主光轴重合，即物镜主平面始终水平，可用于纠正的最大像幅为24×24（平方厘米），缩放系数（影像放大率）为0.5-3.0。五、光学微分纠正按像片和纠正基准面的关系直接投影方式（中心投影关系）：像片平面与纠正基准面是处在满足相似光束像片纠正的几何条件和光学条件的位置上，投影晒像光线是使用恢复了像片的内、外方位元素的中心投影光线。间接投影方式：像片平面与纠正承影面的位置是任意的，一般采取两平面相互平行，且垂直于纠正单元基准面的投影晒像光线，图点与像点间的关系通过函数关系表达。直接式光学投影的微分纠正特点：用定向好的投影器所投射的中心投影光束作为晒印正射投影像片的光线。由一台双像投影测图仪与具有相同投影器的正射投影仪联系在一起直接投影式光学正射投影仪结构图正射投影仪立体测图仪这种方法可以使缝隙内的各投影点消除像片倾斜引起的像点位移；小缝隙中心点的投影晒像，由于紧贴着地面能消除地形起伏产生的投影差，而得到完全纠正，但缝隙内的其它点还存在着投影差。传统方法的局限性经典的光学纠正仪进行像片纠正，在数学关系上受到了很大的限制，因此在实现过程中作了不同程度的似近。近代遥感技术中许多新的遥感器的出现，产生了不同于框幅式摄影像片的影像，使得经典的光学纠正仪器难以适应这些影像的纠正任务。数字微分纠正的概念框幅式中心投影影像的数字微分纠正主要内容8.2数字(微分)纠正一、数字微分纠正的概念根据已知影像的参数（内、外方位元素）与数字地面模型，利用相应的构像方程式，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的数字影像获取正射影像。这种过程是将影像化为很多微小的区域逐一进行。二、数字（微分）纠正的基本原理基本任务：实现两个二维图像之间的几何变换。通过解求像素的位置，然后进行灰度内插与赋值运算，实现像素与相应地面元素的几何变换。数字纠正有两种解算方案：间接法（反解法）数字纠正直接法（正解法）数字纠正设任意像元在原始影像与纠正影像中的坐标分别为（x，y）、（X，Y），它们之间存在着映射关系：YXfyYXfxyx,,yxYyxXYX,,或从空白的纠正影像出发，按行列的顺序依次由每个纠正像素点位反求其在原始影像中的位置，将所算得的原始影像上的灰度值赋予纠正影像上的像元。YXfyYXfxyx,,yxff,为间接纠正变换函数，为共线方程式。反解法（间接法）数字微分纠正由于计算出的（x,y)并不一定恰好落在原始像元的中心，需经过灰度值内插。yxgYXg,,0纠正影像格网的获取由于纠正影像是地面模型的正射投影，两者之间仅存在比例尺的差异。因此，首先按成图比例尺的要求将作业范围内的地面模型格网的间隔重新确定，并将地面模型格网缩小为成图比例尺大小，即得到纠正影像格网。反解法解算流程XY纠正影像原始影像xy灰度内插反算1、计算地面点坐标X＝X0+M·X’Y＝Y0+M·Y’2、计算像点坐标)()()()()()()()()()()()(33322203331110ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxxDEM(X0,Y0)具体步骤：X‘及Y‘为正射影像上像点的坐标3）灰度内插一般可采用双线性内插。4）灰度赋值最后将像点p的灰度值赋给纠正后像元素P，即yxgYXG,,xyayaxaayxg11011000),(2、直接法数字纠正从原始图像出发，按行列顺序依次对每个原始像元点位求出其在纠正影像中的正确位置yxYyxXYX,,正解法解算流程原始影像纠正影像XY•••••••••••••••••••••••••xyfcycxcfbybxbZZYYfcycxcfayaxaZZXXSSSS321321321321直接纠正变换函数纠正像点是非规则排列的二维图像三维空间（X，Y，Z）正解法缺点数字高程模型的应用SZ2X0,Y0Z0近似ZZ1(X,Y)DEM内插X1,Y1正解公式四、数字纠正实际解法以“面元素”作为“纠正单元”，一般以正方形作为纠正单元反算公式计算该纠正单元4个“角点”的像点坐标，而纠正单元内的坐标则用双线性内插求得])()())([(1),(])()())([(1),(3421234212ijyjyinyjniyjninnjiyijxjxinxjnixjninnjix数字正射影像与一般航片资料的区别比较项目数字正射影像一般像片投影方式正射投影中心投影比例尺固定不固定坐标系统存在不存在倾斜误差无有投影差地面上不存在有影像拼接易、精确难、粗略与矢量叠加能不能正射影像精度的检查与质量控制野外检测：检查正射影像的绝对精度，与等高线图或线划地图套合后进行目视检查左影像和右影像制作同一地区的两幅正射影像，量测两幅正射影像上同名点的视差。正射影像的影像质量一般采用目视检查，有合适的反差，均匀的色调接边不仅涉及几何方面的精度问题，还涉及不同影像之间色调的不一致正射影像精度的检查与质量控制无缝镶嵌Seamline正射像片是指成像物体的影像具有正射投影性质的像片，即像片上的像点消除了因像片倾斜和地形起伏的产生的像点位移。正射影像图是指用正射像片编制的带有公里格网、图廓内外整饰和注记的平面图。正射影像地图指带有等高线的正射影像图。8.3数字正射影像图的制作一、基本概念数字正射影像图（DigitalOrthophotoMap）是以航片或遥感影像为基础，经扫描处理并经逐像元进行辐射纠正、微分纠正和镶嵌，按地形图范围剪裁生成的影像数据，并将地形要素信息以符号、线画、注记、公里格网、图廓整饰等形式填加到该影像平面上，形成以栅格数据形式存储的影像数据库。二、DOM的制作方法1、全数字摄影测量法通过数字摄影测量系统实现。通过对数字影像进行内定向、相对定向、绝对定向后，形成DEM，按反解法进行单片数字微分纠正，将单片正射影像进行镶嵌，最后按图幅裁切得到一幅数字正射影像图，并进行地名注记、公里格网及图廓整饰等。2、单片数字微分纠正如果一个区域内已有DEM数据，以及像片控制成果，就可以直接使用该成果数据制作DOM。先对航摄影负片进行影像扫描后，根据控制点坐标进行数字影像内定向，再由DEM成果进行数字微分纠正。精品课件！精品课件！3、正射影像图扫描若已有光学投影制作的正射影像图，可直接对光学正射影像图进行影像扫描数字化，再经几何纠正就能获取数字正射影像数据。几何纠正是直接针对扫描图像变形进行数字模拟。39282736254232103928273625423210YbXYbYXbXbYbXYbXbYbXbbyYaXYaYXaXaYaXYaXaYaXaax