第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)

?數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于數(shù)字影像與攝影測(cè)量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法，提取所攝對(duì)象用數(shù)字方式表達(dá)的幾何與物理信息的攝影測(cè)量學(xué)的分支學(xué)科。[Softcopyphotogrammetry(U.S.A),fulldigitalphotogrammetry(China)]?利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字化影像或數(shù)字影像進(jìn)行處理，由計(jì)算機(jī)視覺（ComputerVision）（其核心是影像匹配與影像識(shí)別）來(lái)代替人眼的立體量測(cè)與識(shí)別，完成影像幾何與物理信息的自動(dòng)提取。[此時(shí)，不再需要傳統(tǒng)的光機(jī)儀器與傳統(tǒng)的人工操作方式，而是自動(dòng)化的方式，處理的是數(shù)字影像]第八章全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量基礎(chǔ)§8-1概述o?

全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的主要內(nèi)容包括：方位參數(shù)的解算、沿核線重采樣、影像匹配、解算空間坐標(biāo)、內(nèi)插數(shù)字表面模型（DSM）、自動(dòng)繪制等值線、通過數(shù)字糾正產(chǎn)生正射影像及生成帶等值線的正射影像圖。?混合數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量：對(duì)要進(jìn)行量測(cè)的局部影像進(jìn)行數(shù)字化，由數(shù)字相關(guān)匹配獲得點(diǎn)的空間坐標(biāo)。?全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量（軟拷貝攝影測(cè)量：softcopyphotogrammetry）：處理的是完整的數(shù)字影像，若原始資料是像片，則要對(duì)影像進(jìn)行完全數(shù)字化。利用傳感器直接獲取的數(shù)字影像可直接進(jìn)入計(jì)算機(jī)，或記錄在磁帶上，通過磁帶機(jī)輸入計(jì)算機(jī)。§8-2數(shù)字影像及數(shù)字影像重采樣一、數(shù)字影像采樣?

數(shù)字圖像是指能夠被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和使用的圖像。?

影像數(shù)據(jù)的表示既有光學(xué)圖像（模擬量）也有數(shù)字圖像（數(shù)字量），二者可轉(zhuǎn)換。?

數(shù)字量與模擬量的本質(zhì)區(qū)別在于模擬量是連續(xù)變量而數(shù)字量是離散變量。?影像數(shù)字化1、空間采樣像元（pixel）2、量化?影像的灰度又稱為光學(xué)密度，在攝影底片上，影像的灰度值反映了它透明的程度，即透光的能力。設(shè)投射在底片上的光通量為F0，而透過底片后的光通量為F。則透過率T為：T=F/F0?透過率說(shuō)明影像的黑白程度，但人眼對(duì)明亮程度的感覺是按對(duì)數(shù)關(guān)系變化的，為了適應(yīng)人眼的視覺，在分析影像的性能時(shí)，不直接用透過率來(lái)表示其黑白的程度。而用對(duì)數(shù)值來(lái)表示。D=log(1/T)?影像灰度的量化就是把采樣點(diǎn)上的灰度數(shù)值轉(zhuǎn)化成為某一種等距的灰度級(jí)。

數(shù)字影像是一個(gè)灰度矩陣：圖4-1二、數(shù)字影像重采樣當(dāng)欲知不位于矩陣（采樣）點(diǎn)上的原始函數(shù)的數(shù)值時(shí)，就需要進(jìn)行內(nèi)插，此時(shí)稱為重采樣。意即在原采樣的基礎(chǔ)上再一次采樣。50um50um1、最臨近點(diǎn)法(P82)直接取與P（x,y）點(diǎn)位置最近的像元N的灰度值為采樣值。2、雙線性內(nèi)插法§8這-3基于減灰度翼的數(shù)畏字影演像相蓮關(guān)o問題燒的提搞出：攝影倦測(cè)量茂中立只體像謀對(duì)（鑄雙像央）的斑量測(cè)瘋是提勺取物月體三礙維信命息的斧基礎(chǔ)呼。在膛數(shù)字儉攝影朱測(cè)量走中是趁以影懷像匹媽配來(lái)品代替俘傳統(tǒng)闖的人遷工觀貍測(cè)，迅來(lái)達(dá)價(jià)到自毛動(dòng)確炭定同席名像份點(diǎn)的踏目的稀。一、影像原相關(guān)妙的概桐念利用爽影像家匹配絕獲得廢的同煉名點(diǎn)緣瑞進(jìn)行排解析局空三以獲軌得各童影像觸的外馬方位創(chuàng)元素頭和加嫂密點(diǎn)欺坐標(biāo)?

目標(biāo)區(qū)：二維相關(guān)時(shí)一般在左影像上先確定一個(gè)待定點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)稱為目標(biāo)點(diǎn)。以此待定點(diǎn)為中心選取個(gè)像素的灰度陣列，作為目標(biāo)區(qū)域（或稱目標(biāo)窗口）。?搜索區(qū)：為了在右影像上搜索同名點(diǎn)，必須估計(jì)出該同名點(diǎn)可能存在的范圍，為此，建立一個(gè)個(gè)像素的灰度陣列作為搜索區(qū)。目標(biāo)區(qū)搜索區(qū)二、基于狐灰度元的數(shù)雁字影冶像相透關(guān)目標(biāo)戰(zhàn)區(qū)搜索蔬區(qū)三、松基于鄰灰度煩的數(shù)旁字影邀像相購(gòu)關(guān)方齊法匹配異測(cè)度攔（評(píng)他價(jià)兩竄塊影貞像的失相似叫程度備）1、相雨關(guān)系真數(shù)2、差困平方飄和366538436目標(biāo)賓區(qū)搜索跪區(qū)3664273361250083027328481100.涼920.紗560.興38(4骨50偉,4漆50吧)(3床00令,3若00抄)(3遺40沫,2爬60園)(3鈔58面,3痕46皇)366538436目標(biāo)冒區(qū)搜索藏區(qū)3664273361250083027328481104>4>4(4愿50蔥,4厚50珠)(3廊00夢(mèng),3辜00談)(3孔40康,2爽60率)(3表58縮慧,3份46欠)補(bǔ)充謊：特凡征點(diǎn)厚提取目標(biāo)掉區(qū)搜索捎區(qū)點(diǎn)特幕征提水取算就法點(diǎn)特用征主室要指夫明顯再點(diǎn)，祝提取夏點(diǎn)特紫征的禁算子申稱為館興趣溉算子翼或有昆利算徑子*Mo伏ra鴿ve用c算子Mo糧ra亮ve揭c于19漂77年提輝出利略用灰或度方馬差提逮取點(diǎn)家特征披的算告子（1）計(jì)伐算各旺像元老的興弟趣值IV在以侮像素(c,世r)為中達(dá)心的w×釣w的影倉(cāng)像窗恢口中(如5×懶5的窗胞口),計(jì)算者圖1所示瞞四個(gè)監(jiān)方向告相鄰爐像素拾灰度塔差的管平方型和:（2）給甘定一默經(jīng)驗(yàn)黨閾值霜，將輕興趣低值大回于閾脈值的剃點(diǎn)作趣為候笑選點(diǎn)只。綜上鞋所述踢，Mo扣ra叫ve按c算子碗是在膊四個(gè)徐主要鞋方向暈上，般選擇劑具有稅最大――最小每灰度伴方差勾的點(diǎn)渡作為繁特征城點(diǎn)。（3）選滾取候船選點(diǎn)俗中的和極值匠點(diǎn)作緒為特要征點(diǎn)。55555555520(1,1)550510500015555IV貿(mào)=2嫁25IV兵=1眾6IV拾=0IV兩=2克6IV優(yōu)=0IV脾=5雙0*Ha獸rr召is算子(k–駐em輪pi抽ri溫ca香l算co伙ns槳ta阿nt御,k=險(xiǎn)0.姻04死-0傅.0黑6)022320012380210000111111111106731100002880001000013-1.5-30.5000.50.50xy-1-1-1.5-0.50.5-0.5-1-3.50.5-0.53、最牢小二瞧乘影肚像相待關(guān)24霧50隆01弦324梳50衡00銷124策64蠶14瞞224如64忍02坦624銀50裳00位124倉(cāng)65跑01匹524驢49掙08搞724疤49各08疫724輔65皇01拾524趁50預(yù)01圾324鴿64篇14合224鄙64岔02臉6同名點(diǎn)號(hào)x1y1x2y2左右視差(x1-x2)上下視差(y1-y2)24640265314.0001973.0001004.4092062.3004309.591-89.30024641425875.0009493.0001752.2789553.1674122.722-60.16724500136418.7316434.5002226.1926505.1004192.539-70.600xyxyAa1a2S1S2問題喜的提護(hù)出：在油前述紹的影鮮像匹遭配方墓法中駛沒有露考慮槍到影壘像灰求度的繳系統(tǒng)緣瑞變形恢情況就，LS頌M就是泳在影陵像匹都配的趣數(shù)字屠模型控中引極入系變統(tǒng)變啟形參戒數(shù)，宇按最蓮小二租乘原翁則解辣求變贈(zèng)形參犁數(shù)。充分滅利用所了影扮像窗普口內(nèi)櫻的信桑息進(jìn)冬行平稿差計(jì)抗算，菊使影爭(zhēng)像匹圍配可駕以達(dá)鑒到1/激10甚至1/完10睡0像素串的高狐精度丑。（追也稱右為高從精度就影像壟匹配羽或高熊精度艇影像尺相關(guān)忌）最小萍二乘毯影像半匹配德國(guó)Ac到ke牲rm醋an究n教授崇提出甩了一踐種新牽的影跡像匹他配方球法——最小鵝二乘稈影像企匹配著（Le煩as毯t馳Sq細(xì)ua翁re梳s駛Im曠ag煉e圾Ma淺tc淹hi況ng）影像插匹配租可以閑達(dá)到1/倡10甚至1/診10微0像素早的高病精度優(yōu)點(diǎn)秧如下最小觀二乘霜影像暢匹配別中可委以非臥常靈地活地蕉引入瓶各種鳴已知胃參數(shù)情和條捎件，冤從而臭可以蛋進(jìn)行執(zhí)整體誦平差塊。同時(shí)戶解決爽“多煎點(diǎn)”劑影像驕匹配閑或“摔多片片”影近像匹言配引入壟“粗裁差檢懲測(cè)”卸，從遺而大倚大地暢提高纖影像瓦匹配想的可民靠性最小悲二乘漫影像翼匹配脾原理影像垮灰度割的系過統(tǒng)變?cè)阈危寒a(chǎn)生擔(dān)影像煉灰度陶分布蓮之間合的差六異。（1）輻射工畸變：大蓬氣輻糕射的子影響納及影仇像數(shù)雖字化泛誤差德等。（2）幾何排畸變：影扔像的阻各種么畸變鋪及地略形高挺差的怠影響適等。“灰敞度差塞的平米方和掠最小慢”僅僅傲認(rèn)為刪影像終灰度描只存殲在偶泳然誤姑差最小環(huán)二乘優(yōu)影像策匹配謹(jǐn)?shù)臄?shù)它學(xué)模揭型按vv＝mi陶n原則進(jìn)行待影像烈匹配箭的數(shù)雜字模勇型。靈若在若此系份統(tǒng)中嚷引入飛系統(tǒng)變形逃的參董數(shù)，按vv＝mi祥n的原餓則，膽解求港變形棟參數(shù)攤，就午構(gòu)成含了最狀小二仍乘影喝像匹控配系痛統(tǒng)。靈活,可靠床和高勝精度是優(yōu)夸點(diǎn),缺點(diǎn)是，如厘當(dāng)初始圍值不滿太準(zhǔn)姜時(shí)，系綿統(tǒng)的妨收斂旨性等搏問題刷有待況解決臭。

影像灰度的系統(tǒng)變形：產(chǎn)生影像灰度分布之間的差異。

輻射畸變：幾何畸變：00002046800201000246000040x1y182111554789401970255403782x2y2yxyxxa1伸=8老0，ya1遺=2潤(rùn)19墳0；xa2苦=8驅(qū)3，ya2尼=1啞02陸0（單侮位：pi誤xe旨l）。初次不迭代父初始隆值:夸h護(hù)0=估0,昌h1臭=1芹,a史0=舟0,悔a1槳=1脅,a穴2=盡0，b0匹=0棒,b稱1=攀0,惠b2謠=100002046800201000246000040x1y182111554789401970255403782y2yxyxx282111554.026.578.12941.640.679.84702.034.815.56403782y2yxx200002046800201000246000040x1y1yx第1次迭朵代結(jié)宗果:砍h0對(duì)=0鐮.6勿,h霜1=尖0.警3,冰a0預(yù)=0汗.4籃,a現(xiàn)1=證0.醬3,聞a2灘=0矮.1，b0朗=-頑0.跪2,音b1戒=0舅.3圖,b孝2=稈0.唐282111554.026.578.12941.640.679.84702.034.815.56403782y2yxx200002046800201000246000040x1y1yx最終成迭代術(shù)結(jié)果:紛h0點(diǎn)=0婆.6偽,h岔1=沉0.助3,茅a0幼=0弱.4算,a芬1=容0.蘆3,魚a2鍛=0閑.1，b0輝=-求0.星2,竄b1雹=0尖.3寒,b跑2=持0.功2xa1門=8爪0，ya1在=2飼19順0；xa2桐=8鐵3，ya2熄=1豪02壁0（單助位：pi克xe遼l）。h0鴨=0罩.0淹32盼,h萬(wàn)1=肺1.紫08剃,激a0棒=-夜0.環(huán)21道,意a1忍=1地.1忌3,令a核2=比-0征.0繡6，b0指=-裳0.洋31凝,射b1豪=-月0.猛16斷,符b2厘=0拜.9某4。ρ=0.稀94耍5最小吳二乘歪影像薯匹配瘦的具牛體計(jì)濕算過顆程幾何燒變形多改正。根據(jù)揉幾何向變形自改正股參數(shù)a0,燭a1,溫a2,b0,蝕b1,速b2將左鼓方影泡像窗衫口的泳影像仿坐標(biāo)恰變換西至右鴨方影正像陣港列：重采蕩樣。由嚼于換隨算所公得之柳坐標(biāo)x2，y2一般輪不可叛能是喉右方撒影像可陣列殼中的努整數(shù)慰行列繁號(hào)，遞因此需重采四樣是雀必須啄的。輻射績(jī)畸變昂改正。利綁用由濤最小況二乘扇影像講匹配資所求奮得輻扭射畸旨變改擺正參屬數(shù)h0,尚h1；對(duì)上蹤蝶述重眨采樣繁的結(jié)首果作惱輻射唱改正若相關(guān)互系數(shù)小于由前一資次迭拿代后呢所求俘得的筑相關(guān)志系數(shù)找，則微可認(rèn)特為迭攝代結(jié)蒼束.也可智以根石據(jù)幾探何變狠形參昨數(shù)是棍否小崇于某餃個(gè)預(yù)蓄定的捧閾值裂。計(jì)算容最佳察匹配工的點(diǎn)糧位.可用挖梯度傍的平下方為務(wù)權(quán)，躲在左袍方影散像窗抓口內(nèi)兆對(duì)坐面標(biāo)作巴加權(quán)神平均撒：匹配菜精度芝取決耕于影方像灰析度的扛梯度影像斥匹配扶的精室度與萬(wàn)相關(guān)歉系數(shù)釀?dòng)嘘P(guān)絨，相膀關(guān)系屢數(shù)愈省大則句精度可愈高競(jìng)。它叫與影青像窗血口的肯“信廚噪比水”有客關(guān)，調(diào)信噪芝比愈晌大，上則匹定配的救精度解愈高條。影像沫匹配妙的精奏度還臂與影曬像的寬紋理胖結(jié)構(gòu)叛有關(guān)漢，標(biāo)細(xì)窗口旋內(nèi)灰獄度沒癢有變睡化時(shí)煩，則嘴無(wú)法簽進(jìn)行漫影像嗓匹配砌。§8右-4核線燃相關(guān)記與同紹名核守線的示確定問題的提出：確定同名點(diǎn)是DP的一項(xiàng)重要任務(wù)。由核線的幾何定義可知，同名像點(diǎn)必然位于同名核線上。因此，同名核線的確定是確定同名點(diǎn)的前提。一、核線楊相關(guān)具的概規(guī)念水平眾校正掀誤差暗大二、節(jié)同名遣核線申的確貼定確定贈(zèng)同名晝核線勁的方曲法很里多，烘但基趨本上攀可以性分為娘兩類襖：一鴉是基歷于數(shù)索字影文像的燭幾何咽糾正償；二遵是基奔于共藏面條偵件。1、基啟于數(shù)友字影犯像幾芒何糾幅正的照核線雜解析數(shù)關(guān)系?核線辯在航象空攝聽影像舒片上舟的掃喇描行而與核江線不據(jù)重合任（是互相鍋不平挪行的），接它們逆交于唇一個(gè)信點(diǎn)-核點(diǎn)，但厘是如尿果將典像片叔上的許核線符投影陜到一衛(wèi)對(duì)相對(duì)對(duì)水親平的宴像片這對(duì)上秧（平架行于然攝影籮基線牽的像鵝片對(duì)礙）則叮核線禾相互謝平行殃。?此方隆法的依實(shí)質(zhì)禽是將咳傾斜盡像片毅上的控核線屋投影姓到“水平創(chuàng)像片”對(duì)牧上，叉求得蘇“水先平像季片”萬(wàn)對(duì)上構(gòu)的同廁名核礦線。P2P1S1S2a1a2J1J2O1O2A核面同名核線A核線海重排暖列vu2、基戒于共萌面條舉件的穗同名造核線鬼幾何閉關(guān)系§8窗-5數(shù)字謊攝影炕測(cè)量殿系統(tǒng)一、DP制W的組桶成1、硬潑件組描成：號(hào)計(jì)算斧機(jī)及青其外陽(yáng)部設(shè)噸備外部橫設(shè)備婚：①立體土觀測(cè)及操作妨控制設(shè)備偉。旱②牛輸入伐輸出笛設(shè)備一、牲數(shù)字豆攝影吵測(cè)量邊系統(tǒng)遠(yuǎn)的概調(diào)念二、控主要傭功能系及硬癢件設(shè)即備1、硬胳件組分成：蜂計(jì)算從機(jī)及炭其外仔部設(shè)看備外部趟設(shè)備鍋：①立體火觀測(cè)及操作邊控制設(shè)備丑。匯②掀輸入斯輸出敲設(shè)備2、軟域件組頸成：數(shù)字技影像家處理、模式捷識(shí)別、解析旬?dāng)z影桑測(cè)量、輔助影功能舒軟件數(shù)字影像處理軟件影像旋轉(zhuǎn)影像濾波特征提取影像增強(qiáng)模式識(shí)別軟件特征識(shí)別與定位（包括框標(biāo)的識(shí)別與定位）影像匹配目標(biāo)識(shí)別解析攝影測(cè)量軟件定向參數(shù)計(jì)算空中三角測(cè)量解算數(shù)值內(nèi)插核線關(guān)系解析數(shù)字微分糾正1、影鋪像數(shù)傷字化利用達(dá)高精驅(qū)度的牧影像努數(shù)字蹈化儀亮（掃烘描儀套）將怎像片梨轉(zhuǎn)化動(dòng)為數(shù)貼字影葛像2、影出像處積理使影愁像的第亮度昏與反落差合住適、侄色彩包適度銅、方只位正萬(wàn)確。3、影溪像量唇測(cè)?單像貝量測(cè)踩：特征濫提取包與定料位?雙像承量測(cè)怒：影像勸匹配叼及交監(jiān)互立罵體量介測(cè)?多像患量測(cè)經(jīng)：多影借像間獨(dú)的匹助配4、影亞像定午向?內(nèi)定劣向：在播框標(biāo)害的自獲動(dòng)與憤半自繩動(dòng)識(shí)讀別與隸定位診的基綱礎(chǔ)上支利用堂框標(biāo)縣的檢校坐揚(yáng)標(biāo)與觀定位雹坐標(biāo)剪，計(jì)軋算掃規(guī)描坐翁標(biāo)系堂與像改片坐丙標(biāo)系吵間的擠變換幅參數(shù)申。?相對(duì)風(fēng)定向：提喬取影玻像中廚的特姻征點(diǎn)犯，利端用二舒維相還關(guān)提堵取同應(yīng)名點(diǎn)香，計(jì)裹算相對(duì)勁定向草參數(shù)巾。傳貝統(tǒng)的對(duì)攝影拍測(cè)量螞一般鎮(zhèn)只在