摄影测量重点知识汇总6页

1、一、定向 内定向：简单的说内定向就是根据像片的框标和相应的摄影机检定参数，恢复像片与摄影机的相关位置，即建立像片坐标系。 内定向的目的：是将像片纠正到像片坐标，通常方法是像片的周边有一系列的框标点，通常有4个或8个，它们的像片坐标是事先经过严格校正过的，利用这些点构成一个仿射变换的模型（或多项式），把象素纠正到像片坐标系。通过这一步基本上消除了像片因扫描、压平等因素导致的变形。 外定向：恢复像对的外方位元素，包括相对定向和绝对定向。相对定向：恢复或确定立体像对两个光束在摄影瞬间相对位置关系的过程。绝对定向：确定立体模型在物方坐标系中所处方位和比例的作业过程。二、特征提取与定位 特征提取：是从图

2、像中提取图像特征的技术过程，或说是从原始图像中提取区分某类目标图像依据的技术过程。 特征提取的方法：1、兴趣值的选定兴趣值是判定所检测像元是否为感兴趣的特征的基本依据。2、阈值的选定阈值是判定所检测像元是否为感兴趣的特征的标准。一、点特征提取算子点特征提取算子：是指运用某种算法使图像中独立像点更为突出的算子，它又被称为兴趣算子或有利算子，主要用于提取我们感兴趣的点（如角点、圆点等）。 二、线特征提取算子线特征提取算子：是指运用某种算法使图像中的“线”更为突出的算子，通常也称边缘检测算子。线特征：是指影像的“边缘”与“线”，“边缘”可定义为影像局部区域特征不相同的那些区域间的分界线，而“线”则可

3、以认为是具有很小宽度的、其中间区域具有相同的影像特征的边缘对，也就是距离很小的一对边缘构成一条线。重要性：线特征存在于目标与背景、目标与目标、区域与区域之间因此它是图像分割所依赖的重要特征，也是纹理特征的重要信息源和形状特征的基础。特性：沿边缘走向的灰度变化平缓，而垂直于边缘走向的灰度变化剧烈。三、面特征提取（影像分割）影像中的物体,除了在边界表现出不连续性之外,在物体区域内部具有某种同一性。 根据这种同一性,把一整幅影像分为若干子区域,每一区域对应于某一物体或物体的某一部分,这就是影像分割。方法：1、边界检测 2、阈值分割 3、区域生长 4、聚类分割 特征定位的原因：（1）离散造成的误差（2

4、）特征提取算子本身误差（3）随机噪声的影响 定位的基本方法：离散空间-连续空间，在连续空间中确定特征点坐标。 定位算子：指运用某种算法来精确确定图像中特征的具体位置的算子三、影像匹配 影像匹配：影像匹配是在两幅(或多幅)影像之间识别同名元素(点)的过程,它是计算机视觉及数字摄影测量的核心问题。 数字影像匹配：自动地在数字立体像对中建立同名元素之间对应关系的过程。 匹配的方法：1、基于灰度的匹配2、基于特征的匹配3、关系匹配或整体匹配一、基于灰度的影像匹配(Area-Based Image Matching，Gray-Scale Based Image Matching)：以数字影像局部范围内的

5、灰度值及其分布作为匹配对象，通过计算相似性测度确定立体像对上同名对象的影像匹配方法。常用的相似性测度有：相关函数测度，协方差函数测度，相关系数测度，差平方和测度，差绝对和测度。基于灰度的影像匹配中的匹配对象是一个窗口，称为“目标窗口”；而在另一张像片上移动的窗口称为“搜索窗口”；搜索窗口遍历的范围称为“搜索区域”。 基于灰度影像匹配的计算过程：1、在左影像上选一个要匹配的点，称为目标点。2、以目标点为中心，开取一定大小的窗口，称为目标窗口。3、以影像的重叠范围以及其他的先验知识，确定右影像上同名点可能存在的范围，称为搜索区域。4、以搜索区域内的每一点为中心，开取同样大小的窗口，称为搜索窗口。5

6、、对于每一个搜索窗口，计算目标窗口与搜索窗口之间的相似性侧度-相关系数。6、以相关系数最大值所对应的匹配窗口作为目标窗口的配准窗口，即共轭窗口；同时配准窗口的中心像素就作为目标点的配准点，或共轭点。7、进行精度评定,如要求达到子像素精度，可采取内插措施。二、基于特征的影像匹配：以影像上提取的特征为匹配对象，以特征的描述参数为基础，通过计算不同影像上特征之间的相似性测度实现同名特征相对应的影像匹配方法，称为基于特征的影像匹配(Feature-Based Image Matching)。主要过程：特征提取-利用一组参数对特征进行描述-利用参数进行特征匹配。三、整体匹配：是一类顾及共轭实体之间的相容

7、性、一致性和整体协调性的影像匹配方法。它具有匹配可靠性高的特点。一般情况，地形可认为是连续的，因此邻近点的高程（或视差）就有很强的相关性。如何顾及它们之间的相关性，产生最佳的整体匹配结果，这是提高影像匹配可靠性、匹配结果之间的一致性的重要途径。 数字影像匹配的一般过程：1. 在一张影像上选取待匹配的目标,选择匹配实体,确定目标区域2. 在另一张影像上确定搜索区域,计算相似性测度3. 依据相似性测度,确定共轭实体4. 进行匹配质量评价 影像匹配在摄影测量中的应用：1、内定向：框标影像同二维的框标模型相匹配的过程。2、相对定向：一张影像的局部同另一张影像的局部匹配的过程。3、数字空三中的转点：一张

8、影像的局部同另一张影像的局部匹配的过程。4、绝对定向：影像或模型局部同控制特征描述相匹配的过程，最常用的控制特征是地面控制点。5、DEM获取：一张影像的局部同另一张影像的局部相匹配，用以生成3维目标点。6、影像解译：影像局部同目标模型相匹配的过程，用以对目标进行识别与定位。四、DEM 数字地面模型（DTM）：是地形表面形态等多种信息的一个数字表示。严格地说,DTM是地形、资源、环境、土地利用、人口分布等多种信息的定量或定性描述。 数字高程模型（DEM）：是DTM的地形分量，主要描述地面起伏情况，可以用于提取各种的地形参数，进行应用分析；比如提取坡度、坡向等，进行通视分析、表面积计算、储量计算等

9、。 DEM数据表现形式：1、规则格网 优点是：存储量小，便于使用且容易管理。缺点是：有时不能准确表示地形结构与细部。2、不规则格网（TIN）优点是：能较好顾及地貌特征点、线，表示复杂地形较规则格网精确。缺点是：数据量大，数据结构复杂，因而使用与管理复杂。3、等高线模型 4、层次模型 DEM数据的采集方式：地面测量（野外直接测量）、现有地图数字化、空间传感器、数字摄影测量方法。 数字摄影测量中DEM的采集方式：沿等高线采样、规则格网采样、沿断面扫描、渐进采样、选择采样、混合采样、自动化DEM数据采样。 DEM数据预处理：DEM格式转换、DEM坐标转换、DEM数据编辑、栅格数据转化为矢量数据、数据

10、分块、子区边界的提取。 DEM内插方法：1、移动曲面拟合法内插：在局部较小范围内，认为地形是连续光滑的，邻近的数据点之间存在较大的相关性。因此，在该范围内，可以用一个二次曲面来拟合地形的起伏。2、多面函数法：任何一个圆滑的数学表面总是可以用一系列有规则的数学表面的总和，以任意的精度进行逼近。 DEM在测绘中的应用：1、 绘制等高线2、 绘制坡度、坡向图3、 绘制立体透视图4、 制作正射影像图5、 地形图修测五、数字空中三角测量 解析空中三角测量：利用计算的方法，根据航摄像片上所量测的像点坐标以及极少量的地面控制点求出地面加密点的物方空间坐标，称之为解析空中三角测量，俗称摄影测量加密。 解析空中

11、三角测量的方法：按数学模型分为：1、光束法2、航带法3、独立模型法按平差范围分为：1、单模型法2、航带法3、区域网法 光束法空中三角测量的基本思想：以一张像片组成的一束光线作为一个平差单元，以中心投影的共线方程作为平差的基础方程，通过各光线束在空间的旋转和平移，使模型之间的公共光线实现最佳交会，将整个区域最佳地纳入到控制点坐标系中，从而确定加密点的地面坐标及像片的外方位元素。 光束法空中三角测量的基本流程：1、获取像片内方位元素、像点坐标和地面控制点坐标。2、确定像片外方位元素和加密点地面坐标近似值。3、逐点建立误差方程式并法化。4、建立改化法方程式。5、采用循环分块法解求改化法方程。6、求出

12、像片的外方位元素。7、计算加密点坐标。 航带法空中三角测量的基本思想：把许多立体像对构成的单个模型连结成一个航带模型，将航带模型视为单元模型进行解析处理，通过消除航带模型中积累的系统误差，将航带模型整体纳入到测图坐标系中，从而确定加密点的地面坐标。 航带法空中三角测量的基本流程：1、像点坐标系统误差预改正。2、立体像对相对定向。3、模型连接构建自由航带网。4、航带网的概略绝对定向。5、航带模型非线性改正。6、加密点坐标计算。 GPS辅助空中三角测量：是指利用机载GPS接收机与地面基准站的GPS接收机，至少两台GPS信号接收机同步、快速、连续地观测GPS卫星信号、同时获取航空摄影瞬间航摄仪快门开

13、启脉冲，经过GPS载波相位测量差分定位技术的离线数据后处理，获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标，然后将其视为附加观测值引入摄影测量区域网平差中，以取代(或减少)地面控制，经采用统一的数学模型和算法来整体确定目标点位和像片方位元素，并对其质量进行评定的理论、技术和方法。六、数字微分纠正 数字微分纠正的概念：根据有关的参数与数字地面模型，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纠正，且使用的是数字方式处理，故叫做数字微分纠正。 正射影像：消除了倾斜误差和投影误差具有统一比例尺的影像，利用正射投影技术得到的

14、影像。 数字正射影像地图：将航空摄影正射影像或航天遥感正射影像与重要的地形要素符号及注记叠置，并按相应的地图分幅标准分幅，以数字形式表达的地图。 数字正射影像图的制作：一、正射影像的拼接与色调调整1、正射影像的拼接拼接线的选择-沿拼接线裁剪-沿拼接线拼接（拼接线两边无几何错位）2、色彩调整用匀光技术消除同一幅图内多个影像之间和同一影像内部的色调差别，使得拼接后的影像色调均匀一致。二、相关信息的叠置与图外整饰1、相关信息的叠置部分等高线、重要但影像难以识别的地物的符号、必要的文字和数字注记。2、图外整饰七、数字摄影测量系统 数字摄影测量系统的分类：按设计原理分为：混合型数字摄影测量系统和全数字型数字摄影测量系统按功能分为：多用途数字摄影测量系统和专用数字摄影测量系统 数字摄影工作站的组成：1、 硬件2、 软件数字影像处理：影像旋转/影像滤波/影像增强/特征提取 模式识别：特征识别与定位/影像匹配/目标识别 解析摄影测量：定向参数计算/空中三角测量解算/核线关系解算/数值内插/投影变换辅助功能软件：数据输入输出/数据格式转换/注记/质量报告/图廓整饰/人机交互 数字摄影测量系统的功能