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第十一章数字摄影测量系统

2）软件
（1）计算机操作系统
（2）专业软件
（3）辅助功能软件数据输入输出
数据格式转换
注记
辅助功能软件
质量报告图廓整饰
人机交互
二、数字摄影测量系统的组成与功能
影像数字化
影像处理
量测
单像双像多像
影核影像线像定影匹向像配
自建动立空数中字三高角程测模量型
内定向
相对定向绝对定向
选点、转点模型连接、区域网平差粗差剔除等
二、数字摄影测量系统的组成与功能
自动绘制等高线
制作
正射影像
两种方法
正射影像镶嵌与修补
数字测图
制
作制
制作
影像地图
透视图、景观图
作立体匹配片
几何色彩无缝镶嵌
要素半自动提取
正射影像的生成
等高线生成及自动注记
正射影像镶嵌
等高线编辑
四．数字摄影测量系统产品简介
正射影像图
等高线要素
地物要素
地图整饰
四．数字摄影测量系统产品简介
返回
作业：一、问答题
1.数字摄影测量系统分类有哪两种？ 2.数字摄影测量系统有哪些硬件组成？ 3.数字摄影测量系统有哪些软件组成？ 4.数字摄影测量系统有哪些硬件和哪些软件组成？ 5.数字摄影测量系统有哪些主要功能？ 6.数字摄影测量系统有哪些作业方式？ 7.“4D”产品包括哪些？ 8.目前混合型数字摄影测量系统有哪些？ 9.目前主要有哪些全数字型数字摄影测量系统？
第十一章数字摄影测量系统
本章提要

摄影测量PPT

共线方程—单片空间后方交会
已知值 x0 , y0 , f , m, X, Y, Z 观测值 x,y 未知数 Xs, Ys, Zs, , , , 泰勒级数展开
z
s(Xs, Ys, Zs)
y
x
Z Y
b
B
a
c C
V Ax l
x ( AT A) 1 ( AT l )
A
X
vx vy
S1 Z
x1
z2
a1(x1,y1)
y2 S2 x 2
a2(x2,y2)
V Ax l
x ( AT A) 1 ( AT l )
Y A(X,Y,Z)
X
共线方程—立体空间前方交会
2、点投影系数法
Z1
s1
Z1
Z2
Y1
Y2
X2
X1
X1
Ztp Ytp M
Zs1 Xs1 Y
Y1
XA- Xs1
s1
Xtp
）。）。
摄影测量投影关系

将空间点、线作中心投影，在投影平面 P 上得到一一对应的点、线，这种经中心投影取得的一）一对应的投影关系
透视变换（
J
Es i v S h i o h o h c T c i n h V v N hC o O c T
hP
W V
E
摄影测量坐标系

摄影测量中常用的坐标系有（像平面直角坐标系）、（像空间直角坐标系）、（像空间辅助坐标系）地面摄影测量坐标系）、（摄影测量坐标系）、（ Z 和（地面测量坐标系）。
vq
X 1Y 2 X 2Y1 1 X 1 1 2 Z1 Z1 YY (Z 1 1 2 ) 2 X 2 2 q Z1

《摄影测量测》课件

4 其他应用领域
摄影测量测可用于测量建筑物的尺寸、形态和变形等，为建筑设计和维护提供便利。
摄影测量测还广泛应用于城市规划、环境保护、灾害监测等各行业领域。
结论
摄影测量测对我们的意义不可忽视。它为我们提供了准确的地理信息，支持各行业的决策和规划。
未来，随着技术的不断发展，摄影测量测将在更多领域得到应用，为人类的发展做出更多贡献。感谢大家参与本次摄影测量测的PPT课件学习，希望对大家有所启发和帮助。
《摄影测量测》PPT课件
欢迎大家来到本次摄影测量测的PPT课件。今天我们将介绍摄影测量测的基础知识、方法、数据处理以及应用领域。让我们一起探索摄影测量测在地理信息领域的重要性和未来发展前景。
介绍
什么是摄影测量测？摄影测量测是利用相机、经纬仪、测距仪等设备通过测量影像几何信息来推算实地地物位置和形态的一门高科技技术。
基本原理
摄影测量测基于相机的光学成像原理，通过测量影像中的几何信息推算地物位置和形态。
主要内容
摄影测量测的主要内容包括摄影测量测仪器、方法和数据处理等方面。
摄影测量测的仪器和设备
相机
航空摄影机是摄影测量测中最常用的工具，用于获取地物的影像。
经纬仪
经纬仪用于测量相机在空间中的姿态，为影像几何校正提供基础。
测距仪
测距仪用于测量地面上地物与相机的距离，为影像测量提供距离信息。
其他仪器和设备
除相机、经纬仪和测距仪外，还有其他辅助设备，如航空平台、GPS等。
摄影测量测的方法
1
后方交会法
2
通过已知地物的三维坐标和对应影
像上的投影坐标，调整相机的姿态
参数。
3
尺法，还有其他影像处理和几何推

《摄影测量学》PPT课件

7-4 航测立体测图作业工序流程
精选ppt
6
目录
第八章数字地面模型概述
第九章像片纠正、正射投影技术及综合法测图
9-1 像片纠正的概念与分类 9-2 透视投影变换纠正（常规纠正） 9-3 数字纠正 9-4 综合法测图
精选ppt
7
目录
第十章数字摄影测量基础知识
10-1 10-2 10-3 10-4
精选ppt
17
第四章立体观察和立体量测返回目录
§4-5 立体坐标量测仪
⑸ p车架带动右像片相对左像片作x方向运动（左片不动）带动p读数装置（0.01mm）
⑹ q车架带动右光路相对左光路作y方向运动（左光路不动）带动q读数装置（0.01mm）
⑺ 像片盘
18cm×18cm 或23cm×23cm
坐标量测精度达1µm
具有坐标自动记录功能
2、解析立体测图仪（使用立体坐标量测功能）
1833年，惠斯通（英）证实，人眼的分辨远近的本质是生理视差。
设远近不同的两点A、B在人眼视网膜上产生的生理视差为σ
BAb1a1b2a2
BA0 BA0 BA0
感B 觉近 A远
rBrA
感B 觉远 A近
rBrA
感A 觉、 B等远近 rBrA
精选ppt
10
第四章立体观察和立体量测返回目录
精选ppt
18
第四章立体观察和立体量测返回目录
§4-5 立体坐标量测仪
⑻ 照明设备一般使用透明正片或负片
精选ppt
19
第四章立体观察和立体量测返回目录
§4-5 立体坐标量测仪
2、立体坐标量测作业过程 ⑴ 像片归心使像平面上坐标系

21 数字摄影测量

数字摄影测量系统是由计算机视觉（其核心是影像匹配与识别）代替人的立体量测与识别，完成影像几何与物理信息的自动提取。
1.数字摄影测量的定义数字地形图
数字正射影像
数字高景观
2.数字摄影测量的软件和系统
现在，数字摄影测量得到了迅速的发展，数字摄影测量工作站得到了越来越广泛的使用，它的品种也越来越多。如国内由原武汉测绘科技大学王之卓教授于1978年提出了发展全数字自动化测图系统的设想与方案，并于1985年完成了全数字自动化测图系统WUDAMS，也采用数字方式实现摄影测量自动化。再如北京四维远见信息技术有限公司的JX-4A等，国外有Helava的DPW等。目前国内较为常用的是MapMatrix系列、 DP-Modeler系统、等。
基于特征点的图像配准方法流程
7.数字摄影测量系统基本作业流程
（1）数据准备（2）参数设置（3）定向（内定向、相对定向、绝对定向）（4）核线采集与匹配（5）DEM、DOM、DLG产品生产（6）拼接与出图
课程小结与思考题
总结 1、数字摄影测量的定义、发展、系统 2、数字影像定向、核线几何解析与核线生成、影像匹配（重点） 3、数字摄影测量系统基本作业流程
4.数字影像定向
恢复影像内方位元素的过程称为影像内定向，目的是为了恢复影像摄影时的光束形状。
在数字摄影测量中，数字化影像内定向是通过输入像片主距和量测像片框标并进行相应计算来完成的，其目的是确定像片扫描坐标系与以像主点为原点的像平面坐标系之间的关系，以及影像可能存在的变形。
在数字摄影测量系统中，像点的位置是用扫描坐标表示的。
5.核线几何解析与核线生成
一般情况下，倾斜影像平面内的核线在像平面坐标系下，不是水平（即平行于x轴）的直线，如图(a)、(b)所示。但是如果对原始倾斜影像沿每一条核线进行重采样，形成一幅核线方向与离散数字影像的行方向一致的影像，就消除了视差，但视差仍然存在，这种视差正是场景中目标高差的反映。这种如图(c)、(d) 所示的新生成的影像就称为核线立体像对，有时也称为归一化立体像对。核线立体像对中的每一幅影像称为核线影像，形成核线影像的过程称为核线影像纠正或核线影像生成。

武汉大学数字摄影测量课件3定位算子

cos θ 0 + y 0 sin θ 0 − ρ 0 ) 2
(x0,y0)为直线附近任一点的坐标
•粗差的剔除
Wi, j
=
⎪⎧1,
⎨
⎪⎩σ
0
2
σ
2 0
/ v ij 2
<
σ
n
2 OR
σ
2 0
/ v ij 2
>1
采用选权迭代法，使粗差在平差的过程中自动地被逐渐剔除
• 窗口的选择
精确定位窗口在粗定位矩形窗口中确定
∇g (x, y) = α ⋅ exp[ −k (x cosθ + y sin θ − ρ )2 ]
v(x, y) = c0dα +c1dk +c2dρ +c3dθ +c4
线性化误差方程式中的系数
c0 = exp[ − k0 ( x cos θ 0 + y sin θ 0 − ρ 0 )2 ] c1 = − a0c0 ( x cos θ 0 + y sin θ 0 − ρ 0 )2 c2 = 2a0k0c0 ( x cos θ 0 + y sin θ 0 − ρ 0 ) c3 = c2 ( x sin θ 0 − y cos θ 0 ) c4 = a0 exp[ − k ( x cos θ 0 + y sin θ 0 − ρ 0 )2 ] − ∇ g ( x, y )
误差
梯度角
m∇g2 = cos2 β ⋅m2 +sin2 β ⋅m2 +sin2 β ⋅m2 +cos2 β ⋅m2
= 2m2
噪声误差
单位权中误差为
m0 = 2m
•初值确定
Hough变换确定直线参数初值ρ0，θ0。

摄影测量学ppt课件

3.特征匹配
5
7-5 基于特征的影像匹配
一、点特征提取算法
点特征：明显的点，如角点、圆点提取点特征的算子------兴趣算子或有利算子
1. Moravec 算子
---------利用灰度方差提取点特征。
通过逐像元量测与其邻元的灰度差，搜索相邻像元之间具有高反差的点。
6
1）计算各像元的有利值IV，按四个方向计算相邻像元间灰度差平方和，取最小的为该像元的有利值
影像分割：将
一维影像由若干影像段（特征段）组成。
影像分割成若干子区域，每个子区域都具有一定的均匀
特征段由三个特征点组成。一个灰度梯
度变化最大的点 Z ，两个“突出点”
（灰度很小） S1, S2
性质对应于某
利用特征提取算子，提取特征（依次提
一物体或物体的一部分。 S2
取三个特征点），将一行影像分割为若
Z
S1
22
2. 匹配窗口的构成
传统的影像匹配中，以影像窗口中心为匹配点。
跨接法的匹配窗口将两个窗口连接起来构成一个匹配窗口。
其中一个特征可以是已经匹配的特征 Fb，也可以是待匹配的
特征；另一个是待匹配的特征。
S2
S2
Z
Z
S1
S1
Fb Fe
Fb
Fe
这种窗口是随着影像的纹理结构而变化的。
23
1跨)待接匹法配匹的配特窗征始口终的位特于点边缘，不是窗口的中心；
配的特征
Fb 1 2
3 45
①构成目标窗口 Fb Fe
②确定 Fe 的备选特征 1，3 ③组成右影像的特征窗口 Fb 1; Fb 3
④右影像窗口重采样----以目标窗口为基准，使之于目标窗口的大小一致，消除几何变形 ⑤相关匹配-----计算 Fb Fe与 Fb 1; Fb 3的相关系数，取最大相关系数为匹配窗口，进而确定匹配的特征

《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。

摄影测量与遥感之综合知识ppt课件

灾害监测与评估
灾害预警
通过分析遥感影像，可以及时发现灾害隐患，如滑坡、泥石流等，为灾害预警提供支持。
VS
灾后评估
在灾害发生后，可以利用遥感技术评估灾害损失，如展
高光谱遥感
高光谱遥感是一种新型的遥感技术，通过获取地物的高光谱信息，实现对地物的精细分类和识别。随着遥感技术的不断发展，高光谱遥感的应用范围越来越广泛，在环境监测、城市规划、农业管理等领域发挥着重要作用。
监测环境和资源变化
通过定期的遥感监测，可以及时发现环境和资源的变化，为环境保护、资源管理和可持续发展提供决策依据。
提高生产力和效率
摄影测量与遥感技术能够提高生产力和效率，减少人力和物力的投入，缩短项目周期，降低成本。
促进科学研究
摄影测量与遥感技术能够提供大量的地理信息数据，为科学研究提供重要的数据支持，促进地理学、环境科学、地球科学等相关学科的发展。
高光谱遥感的优点在于能够获取地物丰富的光谱信息，从而更加准确地识别地物类型和特征。同时，高光谱遥感还可以通过分析地物的光谱曲线，推断出地物的物理和化学性质，为相关领域的研究和应用提供有力支持。
雷达遥感
雷达遥感是一种主动式遥感技术，通过向地面发射电磁波并接收反射回来的信号，实现对地面的观测。与传统的光学遥感相比，雷达遥感具有不受光照和时间限制的优点，因此在夜间和恶劣天气条件下具有更好的应用效果。
应用领域拓展
随着技术的发展和应用需求的增加，摄影测量与遥感技术的应用领域不断拓展，不仅应用于资源调查、环境监测等领域，还逐渐拓展到城市规划、智慧城市、自动驾驶等领域。
02 摄影测量技术
航空摄影测量
航空摄影测量的优点包括
覆盖范围广、信息量大、精度高、可重复性强等。

摄影测量像控课件

像控点坐标转换
地理坐标系转换为摄影测量坐标系
根据投影方式、基准面等参数，将地理坐标系下的像控点坐标转换为摄影测量坐标系下的坐标。
像片坐标系与地理坐标系转换
通过像片定位元素，将像片坐标系下的像点坐标转换为地理坐标系下的坐标。
像控数据平差方法
01
02
03
最小二乘法
采用最小二乘法进行平差计算，以求解像控点的最优解。
共线条件平差
根据摄影测量学中的共线条件，建立方程式并求解像控点的坐标。
多片平差
利用多张照片之间的几何关系，建立方程式并求解像控点的最优解。
04
像控测量误差分析
像控测量误差来源
仪器误差
摄影测量仪器本身存在的误差，如相机畸变、镜头失真等。
观测误差
观测过程中由于环境变化、观测条件不佳或观测方法不当引起的误差。
实践案例
某地区地形测量项目，采用传统的地形测量方法进行实地测量，通过像控测量技术提高地形数据的精度和可靠性，最终获得了高精度的地形数据成果。
06
总结与展影像的关键步骤，通过像控可以建立影像与实际地理坐标之间的联系，提高影像匹配精度和地图制作质量。
像控点布设方案
像控点布设方案需要根据不同的摄影测量任务和区域特点进行设计，包括像控点的数量、位置、密度等，以满足精度和成本的要求。
像控数据处理方法
像控数据处理包括坐标转换、误差分析和平差计算等步骤，需要采用合适的方法进行数据处理，以获得准确的坐标成果。
展望
01
像控技术发展趋势
随着摄影测量技术的不断发展，像控技术也在不断进步和完善，未来像控技术将更加智能化、自动化和精细化，提高摄影测量的效率和精度。

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（1）德国斯图加特大学Ackermann教授提出了一种新的影像匹配方法——最小二乘影像匹配。（2）最小二乘影像匹配可以达到1/10甚至1/100像素的高精度，即子像素级Subpixel。（3）实际应用中，一般将基于灰度的匹配或基于特征的匹配作为粗匹配，而将最小二乘影像匹配作为精匹配。
华北水利水电学院资源与环境学院测量教研室
( g2 )h0 ( g2 2 )h1
g1g2
g2 2
h1
g1
g2 n
(
g2 )2 n
g2 g1 g 22
1
h0

1( n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
g1
g2 (
g2 )h1 )
华北水利水电学院资源与环境学院测量教研室
对g1，g2中心化处理 g1 0; g2 0;
g2 (x)

g2 ( x
“灰度差的平方和最小”
vv min
V
华北水利水电学院资源与环境学院测量教研室
仅仅认为影像灰度只存在偶然误差
n1 g1(x, y) n2 g2 (x, y)
误差方程式
v g1(x, y) g2 (x, y)
华北水利水电学院资源与环境学院测量教研室
按vv＝min原则进行影像匹配的数字模型。若在此系统中引入系统变形的参数，按 vv＝min的原则，解求变形参数，就构成了最小二乘影像匹配系统。
2
(
g2 g1 )2
g1 2
g2 2
vv

g2 1

(
g
2
g 1
)
2
g 2 2
vv g12 (1 2 )
vv g1 2
1 2
vv是噪声的功率
g12为信号的功率
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信噪比
(SNR)2
g1 2
v h0 h1g2 ( g1 g2 )
vv

(g2

g
2
g 1
g2 2

g )2 1

(

g
2
g 1
g2 2
)2
g2 2

2

g
2
g 1

g 2
2

gg 21

g2 1

vv

g2 1

(
g
2
g 1
)2
g 2 2
华北水利水电学院资源与环境学院测量教研室
相关系数
优点:灵活,可靠和高精度; 缺点:如当初始值不太准时，系统的收敛性等问题有待解决。
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影像灰度的系统变形有两大类：辐射畸变；几何畸变。
1）辐射畸变
照明及被摄影物体辐射面的方向
大气与摄影机物镜所产生的衰减
摄影处理条件的差异以及影像数字化过程中所产生的误差等等
(c, r)
S gg S g S g / N
顾（4）差平方和
(S gg S g 2 / N )(S gg S g 2 / N )
mn
S 2 (c, r)
( g i, j g ir, jc ) 2
i1 j1
（5）差绝对值和
m
S(c, r)
h1
g1 g2 n ( g2 )2 n
g2 g1 g 22
1
h0

1 n
(
g1
g2 ( g2 )h1 )
h0 0
h1
g2 g1 g 22
1
华北水利水电学院资源与环境学院测量教研室
消除了两个灰度分布的系统的辐射畸变后，其残余的灰度差的平方和为
华北水利水电学院资源与环境学院测量教研室
2）几何畸变
摄影机方位不同所产生的影像的透视畸变影像的各种畸变竖直航空摄影的情况下，地形高差则是几何畸变的主要因素
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在影像匹配中引入这些变形参数（灰度畸变和几何畸变参数），同时按最小二乘的原则vv＝min，解求这些参数，以达到提高影像匹配精度的目的，就是最小二乘影像匹配基本思想。
n
g i, j g ir, jc
i1 j1
五种相似性测度都没有考虑几何变形；
协方差函数C考虑了部分灰度变形（常量b）；
相关系数ρ考虑了线性灰度畸变(ay+b)；
效果优劣依次： ρ，C，S2，S，R；
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内（重点）
容（重点）
安
排
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vv
相关系数与信噪比之间的关系
(SNR)2
1
(1 2)
可见，以相关系数最大作为影像匹配搜索同名点的准则，其实质是搜索“信噪比为最大”的灰度序
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假设两个一维灰度函数g1(x), g2(x), 除在随零机次噪几声何外变形，g—2—(x移)相位对量于xg。1(x)只存
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常见的五种基本匹配算法
（1）相关函数回
mn
R(c, r)
gi, j gir, jc
i1 j1
（2）协方差函数 m n
C(c, r)
(gi, j g )( gir, jc gr,c )
（3）相关系数
i1 j 1
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g1(x, y) n1 h0 h1g2 (x, y) g2 n2
误差方程：
v h0 h1g2 (g1 g2 )
按 vv＝min的原则
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法方程式
nh0 ( g2 )h1 g1 g2
（4）优点：
最小二乘影像匹配中可以非常灵活地引入各种已知参数和条件，从而可以进行整体平差。
既可解决“单点”的影像匹配问题，以求其 “视差”；也可以直接解求其空间坐标。
同时解决“多点”影像匹配或“多片”影像匹配。
可方便引入“粗差检测”，从而大大地提高影像匹配的可靠性。
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Δx
g1(x) n1(x) g2(x x) n2(x)
误差方程式
v(x) g2 (x x) g1(x)
线性化
v(x)

g
' 2
(
x)

x
[g1(x)

g2
(x)]
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离散的数字影像而言，灰度函数的导数g2′ (x)可
由差分代替