工业数字摄影测量技术及应用42页PPT

字符编辑：在图上作出数字与文字注记。 屏幕检索表：根据光标在屏幕上的位置，检索出
光标所指物体的序号。 图形编辑方式：删除、插入、修改任意一点、直
角化处理、SNAP功能、复制、移动
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§6.4 数字测图
本模块为交互式数字影像测图系统（Interactive Graphics System，IGS），主要用于地物量测。 用户可在立体影像或正射影像上，进行地物数据 采集及编辑，生成数字测图文件（.xyz），并按 标准的制图符号将之输出为矢量地形图。
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§6.4 数字测图
四、数字影像测图的优点
A． 可将测量的结果叠加在立体影像上，便于检查遗漏的 地物，并进行地图修测。
B． 可提供自动、半自动测图的功能。 C． 可以从影像匹配产生的视差格网中内插出高程，并进
1、实验报告 2、各类产品成果图
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实验10 影像镶嵌和DEM拼接
一、目的
掌握软件影像镶嵌和DEM拼接操作
二、内容
1、影像镶嵌 2、DEM拼接
三、成果
1、实验报告 2、DE、矢量数据采集的主要过程
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§6.4 数字测图
二、矢量数据采集与存贮 1、属性码的输入
数字影像的立体观察方式
将立体反光镜置于显示屏幕前，对并列显示的两幅影像进行观 察
利用互补色影像显示，如左片为红色、右片为绿色并叠加在屏 幕上，然后利用红绿眼镜进行观察
利用偏振光及闪闭法进行立体观察，这种专用于立体观测的监 视器已得到迅速发展，它必将替代前两种立体观测方式。
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§6.2 工作站的组成与功能
（1）编码：顺序编码和按类别编码 （2）属性码输入方式：键盘输入、菜单输入、
音响输入
2、属性码表ACL 3、坐标表CL

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§1.5 当代的若干典型问题
可以利用各种传感器精确获取多种频带多时域的 辐射信息，即直接获取数字影像
也可利用影像数字化仪将像片上的影像数字化获 取数字化影像。
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§1.5 当代的若干典型问题
二、数据量
数字影像的每一个数据代表了被摄物体(或光学影 像)上一个“点”的辐射强度(或灰度)，这个“点” 称为“像元素”，通常称为“像素”。像素的灰 度值常用八位二进制表示，在计算机中为lbyte。
利用全数字摄影测量立体量测DTM速度可达100～200 点／s，甚至更高，这是人工量测无法比拟的。
精度问题，利用采样间隔50um的数字影像进行相对 定向，其残差的中误差(均方根误差)可达±3um～ ± 5um，这相当于在1台分辨率为2um的解析测图仪上进 行人工量测的结果。
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§1.5 当代的若干典型问题
像素的间隔即采样间隔根据采样定理由影像的分 辨率确定。因而“数据量大”是全数字摄影测量 的一个特点与问题，要处理这样大的数据量,必然 依赖于计算机的发展。
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§1.5 当代的若干典型问题
三、速度与精度
数字摄影测量已经获得了迅速的发展，无论在量测的 速度还是达到的精度，都大大超过了人们最初的想象。
四、影像匹配
影像匹配的理论与实践，是实现自动立体量测的 关键，也是数字摄影测量的重要研究课题之一。 影像匹配的精确性、可靠性、算法的适应性及速 度均是其重要的研究内容，特别是影像匹配的可 靠性一直是其关键之一。
近年发展起来的整体匹配是提高影像匹配可靠性 的极其重要的进展。从“单点匹配”到“整体匹 配”是数字摄影测量影像匹配理论和实践的—个 飞跃。提高了匹配结果的可靠性与结果的相容性、 一致性。
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§1.2 模拟摄影测量

组成
一、计算机辅助测图
计算机辅助测图是利用解析测图仪或模拟光机型测图仪与计算机相连的机助（或机控）系统，进行数据采集、 数据处理，形成数字高程模型DEM与数字地图，最后输入相应的数据库。根据需要也可利用数控绘图仪输出线划 图，或利用数控正射投影仪输出正射影像图，或利用打印机打印各种表格。这种情况所处理的依然是传统的像片， 且对影像的处理仍然需要人眼的立体量测，计算机则起进行数据的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。
二、影像数字化测图
影像数字化测图是利用计算机对数字影像或数字化影像进行处理，由计算机视觉（其核心是影像匹配与影像 识别）代替人眼的立体量测与识别，完成影像几何与物理信息的自动提取。此时不再需要传统的光机仪器的人工 操作方式，而是自动化的方式。若处理的原始资料是光学影像（即像片），则需要利用影像数字化仪对其数字化。 按对影像进行数字化的程度，又可分为混合数字摄影测量与全数字摄影测量。
处理步骤
数字摄影测量处理的过程一般包括如下6个步骤。 第1步：图像数字化转换 图像数字化转换的目的是将航空或航天的摄影类图像数字化为数字图像，并以二维像元灰度矩阵表示。 第2步：数字图像的定向 数字图像的定向包括整幅数字图像的内定向、相对定向和绝对定向，以确定相关参数。 内定向：确定扫描坐标系和像平面坐标系的关系。 相对定向：用图像匹配算法自动确定立体数字图像中的相对定向点的像坐标，用解析摄影测量相对定向解算 相对方向参数。 绝对定向：用已知控制点的像坐标和内定向参数计算控制点在一幅数字图像中的坐标，用图像匹配算法自动 确定它们在另一幅数字图像中的坐标。 第3步：数字图像处理 数字图像处理包括数字图像像元按扫描坐标系排列变换为按核线方向排列，且对图像进行增强和特征提取。

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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

数字摄影测量技术在构建数字城 市中的应用
1、数字摄影测量技术 2、数字城市 3、数字摄影测量技术的应用
一、数字摄影测量技术
数字摄影测量（Basic concept of digital photogrammetry）是基于数字影像和摄影测量的 基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像 匹配、模式识别等多学科的理论与方法，提取所摄 对像以数字方式表达的几何与物理信息的摄影测量 学的分支学科。美国等国称之为软拷贝摄影测量 （Softcopy Photogrammetry），我国王之卓教 授称为全数字摄影测量（Full Digital Photogrammetry）。这种定义认为，在数字摄影 测量过程中，不仅产品是数字的，而且中间数据的 记录以及处理的原始资料均是数字的。
二、数字城市
• 随着数字城市技术的发展，以二维数据为肢体的 GIS应用，已经不能满足城市专业应用的空间数 据表现形式； • 一种更加直观的，所见既所得的三维空间数据逐 渐成为一种崭新的，客户热衷的数据表达方式， 它将成为数字城市乃至数字地球的核心数据。
三维数字城市建设中的关键及问题
• • • • 三维数字城市中 1、数据是数字城市的核心物质基础 数据标准 数据生产工艺 2、软件平台是系统运行的基础保障: • E都市、都市圈、城市猎人到Google Earth, Skyline、 World Wind • 国内:京国遥新天地信息技术有限公司开发的EV-Globe、 适普软件有限公司的IMAGIS，灵图软件技术有限公司的 VRMaP、武汉地大信息科技发展有限公司的 InfoEarth,TelluroMap、高德等。 • 3、行业应用是系统的生命力所在
3.2建立数字正射影像图(DOM)
1.2.2城市建模
• 随着城市信息化的发展，数码城市与城市建模越来越受到重视。其基本原还是利用 DSM与相应的影响结合，实现城市建模。 • 三维城市模型，又称为城市三位模型，它的构建与应用是目前国际遥感。地理信息系 统及相关学科研究的热点，目前三维建模大致有如下解决方法：一是直接使用三维制 作软件，比如计算机辅助绘图设计软件（AUTOCAD）、三维动画设计软件 （3DMAX）等建模，这种方法能逼真地表达城市的精细结构和材质特征，基本上能 够满足虚拟现实技术的3I（immersion、interactive、imagination，即沉浸、交互、 构想）的要求，特别是对于那些自然景物和不规则建筑物等效果比较好，但是对于大 范围的区域，如果每个模型都这样建立，不仅费时费力，而且也不经济；而是直接利 用传统GIS的二维线划数据及其相应的高度属性进行三维建模，各建筑物表面还可以 加上相应的纹理， • 但是采用此方法只局限于较规则建筑物的三位模型，此外还有一种方法就是利用数字 摄影技术进行三维建模，这种方法具有自动化程度高、建模速度快、 • 易于实时更新等特点，利用数字摄影测量技术能方便快捷地进行数字线划矢量图 （DLG）的测绘、数字高程模型（DEM）的建立、数字正摄影像图（DOM）的制作、 3DCM的建立，甚至还可以提取建筑物的纹理，建立纹理库等。

影
系
费用较低，适合于一般爱好者使用，现在的彩色喷墨打印机有的甚
统
至有智能化识别、处理等功能。
第
二
三、输出设备
节
数 字
用户可以将拍摄的数字化图像文件送到彩扩服务店去扩印照片，
化
彩扩服务店使用数字彩扩机输出照片，数字彩扩机输出照片色彩绚
摄
丽、质量一般也比喷墨打印机输出的照片要高。世界主要影像设备
影
系
厂商近年来研制出了一系列的数字彩色扩印机和数字激光放大机，
摄
影
如一幅长、宽均为10cm，分辨率为300dpi的位图图像，它在计算机中
基 本
存储文件的大小约为4000KB左右，而同样的长、宽，分辨率为50dpi的
概
位图图像，它在计算机中存储文件大小就只有100KB了，两者的文件大
念
小相差为40倍。因为计算机每记录一个像素点，都会用同样多的字节空
间，这使得相同面积大小的图像，分辨率大的，像素点就更多，所需存
摄
影
它的作用是运用计算机和图像处理软件对数字化图像进行加工、修
系
饰、调整或者对数字化图像进行再创作的一个重要手段。
统
第
二
二、后期处理系统
节
数
字
数字化图像的后期处理设备利用计算机技术对影像修饰
化
加工和处理，操作上方便、灵活、简单，能够根据想象创造
摄 影
出多种多样的视觉效果，它可以对数字化图像进行修描、放
储空间就会更大。
第
三
二、图像分辨率
节
数
图像分辨率（Image Resolution）:指图像中存储的信息量。使用的
字
化
单位为ppi（每英寸像素Pixel per inch）和dpi(每英寸点数Dot per inch)。

❖ 而数字摄影测量系统则又在解析测图仪的基础上前进了一大步： 集各种功能于一体，且其应用范围也将大大扩展。
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➢ 数字摄影测量工作站DPW除了能胜任解析测图仪的一切 任务外，尚具有许多新的功能，如：
● 影像位移的去除、任意方式的纠正、反差的扩展、多幅影像的 比较分析、图像识别、影像数字相关、以及数据库的管理等等；
● 通过显示器还可观察数字图像以及框标、控制点、连接点、 DEM及其它所需特征；
● 易于实现用于整体检查和质量控制的图形显示或叠合，甚至进 行立体显示；可对图像自动进行所需要的特征提取；具有实时 数据获取和处理的能力。等等。
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➢ 目前数字摄影测量系统仍处于发展的时期，其自动化功能 仅限于几何处理，即可进行自动内定向、相对定向，自动 建立DEM、制作DOM。其它工作要作采用自动或人工的 方式进行。
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Vexcel Ultra5000专业航片扫描仪
二、影像数字化过程
1. 影像的灰度
▪ 设投影在透明像片上的光通量为F0，而透过透 明像片后的光通量为F，则F与F0之比称为透过 率T，F0与F之比称为不透过率O：
T
F F0
O
F0 F
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▪ 因此，像点愈黑，则透过的光通量愈小，不透
➢ 数字摄影测量系统DPS之所以受到广泛重视，是因为它的 功能优越于解析测图仪，更远远超过模拟测图仪。
❖ 模拟时代的摄影测量作业大部分依赖于各种各样的摄影测量仪 器。如坐标量测仪、纠正仪、正射投影仪等等。每种仪器均各 具不同的用途，其设计、结构、通用性、灵活性、精度、输入 输出等亦各异。
❖ 解析测图仪则前进了一大步：在一台解析测图仪上便可完成多 种不同类型的任务。

Z轴位于左主核面内 ( S1 S 2及 o1所在平面)
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单独法相对定向系统
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第五章 双像解析摄影测量
相对定向元素为: 1 , 1 , 2 , 2 , 2 显然, 在 S1 XYZ 中，
X S1 YS1 Z S1 0
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§5-4 解析相对定向及模型坐标计算
摄影测量学
1
目
第一章
1-1 1-2 1-3
录
绪论
摄影测量的定义和任务 影像信息科学的形成与内涵 影像信息科学的组成
第二章
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
摄影的基本知识与影像误差处理
摄影原理与摄影机 黑白感光材料 摄影处理与像片晒印 航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求 像片影像的误差及其处理
2
目
第三章 单张航摄像片解析
3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 中心投影的基本知识 摄影测量常用坐标系 像片的内外方位元素 像点在不同坐标系中的变换 中心投影的构像方程(共线方程) 像点位移 单像空间后方交会
录
3
目
第四章 立体观察和立体量测
4-1 4-2 4-3 4-4 人眼的立体视觉 人造立体视觉 像对的立体观察 像对的立体量测
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第五章 双像解析摄影测量
为什么BX不是相对定向元素?
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§5-4 解析相对定向及模型坐标计算
B 'Y BX
'
Z
Y
s2
a '2 BX
'
s2
B Z a2
'
s1
BZ X BY
a1
Am
35
A

05
摄影测量实践与技能提升
掌握基本操作技能与规范要求
摄影测量仪器设备使用
熟悉各类摄影测量仪器设备的性能、特点和操作流程，能 够准确设置参数和操作流程，确保测量数据的准确性和可 靠性。
摄影测量软件应用
掌握摄影测量软件的基本功能和应用技巧，包括数据处理 、图像拼接、三维建模等，提高数据处理和图像分析的效 率。
THANK YOU
像片控制测量与空中三角测量
像片控制测量
像片控制测量是摄影测量的重要环节之一，通过在像片上选择控制点并测定其坐标，为后续的空中三角测量提供 基础。控制点的选择应遵循一定原则，如分布均匀、覆盖整个拍摄范围等。
空中三角测量
空中三角测量是摄影测量的核心环节，通过在多张像片上确定像片之间的几何关系，从而实现对目标点的三维定 位。空中三角测量需要借助像片控制点坐标和相机内外参数等信息，通过一定的算法计算出目标点的空间位置。
摄影测量基础知识课件
目 录
• 摄影测量概述 • 摄影测量基本技术 • 摄影测量应用领域与案例 • 摄影测量新技术与发展趋势 • 摄影测量实践与技能提升
01
摄影测量概述
摄影测量的定义与分类
定义
摄影测量是指通过使用摄影机或其他传感器系统获取图像，并通过测量和分析 这些图像来获取目标物体的形状、大小、位置和运动信息的一门技术。
03
摄影测量应用领域与案例
城市规划与土地利用调查
城市规划
摄影测量技术可以提供高精度的地形 数据和空间信息，有助于城市规划师 合理规划城市空间布局，合理安排公 共设施、交通网络和绿地等。
土地利用调查
通过摄影测量技术，可以获取各类土 地利用数据，包括建设用地、农业用 地、林地等，为土地资源管理和利用 提供基础数据。