第13课：基于遥感的三维重建理论与方法

1、 XYZa (x,y)xyzS(Xs, Ys, Zs)A(X,Y,Z)1110333()()()()()()sssssSaXXbYYcZZxxfaXXbYYcZZ 2220333()()()()()()sssssSaXXbYYcZZyyfaXXbYYcZZ 1110333()()()()()()ssslssSaXXbYYcZZrxfaXXbYYcZZ 2220333()()()()()()ssslssSaXXbYYcZZcyfaXXbYYcZZ 1110333()()()()()()sssrssSaXXbYYcZZrxfaXXbYYcZZ 2220333()()()()()()sssrssSa

2、XXbYYcZZcyfaXXbYYcZZ rrrcllrcXYZ二、高分辨率遥感影像三维重建二、高分辨率遥感影像三维重建 3.常用影像定位方法v多项式法v共线方程式法v直接线性变换法v仿射变换法v有理函数模型法3.常用影像定位方法v多项式法v共线方程式法)()()()()()(39282736254232103928273625423210YbXYbYXbXbYbXYbXbYbXbbyYaXYaYXaXaYaXYaXaYaXaax)()()()()()()()()()()()(332313322212332313312111ZsZpaYsYpaXsXpaZsZpaYsYpaXsXpafyZsZ

3、paYsYpaXsXpaZsZpaYsYpaXsXpafx3.常用影像定位方法v直接线性变换法v仿射变换法8参数法0101111098765111094321ZLYLXLLZLYLXLyZLYLXLLZLYLXLxiiiiiiiiZBYBXBByZAYAXAAx321032103.常用影像定位方法严密仿射变换公式v有理函数模型法ZbYbXbbyyZaYaXaaxxtgxxfmZfm32100321000)()(cos),(),(),(),(4321HYXPHYXPcHYXPHYXPr3.常用影像定位方法),(),(),(),(4321HYXPHYXPcHYXPHYXPrrr),(),(),()

4、,(4321HYXPHYXPcHYXPHYXPrll有理函数模型有理函数模型 (RFM) ),(),(),(),(4321HYXPHYXPcHYXPHYXPrijka称为有理多项式系数称为有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficients,RPC)，简称，简称RPC参数参数 3.常用影像定位方法有理函数模型系数（RPC）的解算方法：与地形无关的RPC系数求解 传感器的严密物理模型已知 空间格网+最小二乘法 与地形有关的RPC系数求解 传感器的严密物理模型未知 GCP选点+最小二乘法3.常用影像定位方法有理函数模型的优化直接优化法利用新增GCPs对RPC系数重新解算

5、 新增的新增的GCPs作为作为RPC系数解算的系数解算的 强制附合条件强制附合条件权阵赋值权阵赋值条件平差条件平差附有条件的间接平差附有条件的间接平差新新RPC系数系数原始原始RPC系数系数原始原始GCPs新增新增GCPs3.常用影像定位方法间接优化法 利用新增GCPs计算仿射变换系数， 改变像方空间坐标值原始像素坐标原始像素坐标原始原始RPC系数系数新增新增GCPs像方仿射变换系数像方仿射变换系数新像素坐标新像素坐标新增新增GCPs用于像用于像方仿射变换系数方仿射变换系数的计算的计算3.常用影像定位方法v不同空间坐标系之间的坐标转换高斯正反算广义大地坐标微分公式3.常用影像定位方法ddaBB

6、eaMBeaNBBaHMBeMBBeaHMNmBeNBBeMNLBBNeLBBNeLLLtgBLtgBZYXBLBLBHMBHMLBHMLBBHNLBHNLdHdBdLZYX2222222222222000sin)sin1 (1)sin1 (cossin)1)()sin2(cossin)(00)sin1 (cossin00coscossinsincossin0cossin1sincossinsincoscoscoscossinsincossin0cos)(coscos)(sin三、近景影像三维重建三、近景影像三维重建 123491 01 1567891 01 10101l Xlyl ZlxlX

7、lYlZlXlylZlylXlYlZ四、单张遥感影像三维重建四、单张遥感影像三维重建1、单张影像基于、单张影像基于RFM三维重建三维重建3192182172163152142132123111029282765432104319218217216315214213212311102928276543210331921821721631521421321231110292827654321023192182172163152142132123111029282765432101),(),(),(),(ZdZYdZXdYZdYdYXdXZdXYdXdYXZdZdYdXdYZdXZdXYdZdYdX

8、ddZYXpZcZYcZXcYZcYcYXcXZcXYcXcYXZcZcYcXcYZcXZcXYcZcYcXccZYXpZbZYbZXbYZbYbYXbXZbXYbXbYXZbZbYbXbYZbXZbXYbZbYbXbbZYXpZaZYaZXaYZaYaYXaXZaXYaXaYXZaZaYaXaYZaXZaXYaZaYaXaaZYXp),(),(),(),(4321HYXPHYXPcHYXPHYXPr建筑物影像高度与实际高度之间的关系建筑物影像高度与实际高度之间的关系 0)(0),(),(0),(),(0),(),(0),(),(122423222114131211HhhchYXPhYXPrh

9、YXPhYXPchYXPhYXPrhYXPhYXProofroofgroundground22*12*)()(cosroofgroundroofgroundccrrGSDHhhHH空间分辨率传感器的成像高度角GSD卫星传感器扫描方向与太阳照射方向相同卫星传感器扫描方向与太阳照射方向相同0),(),(0),(),(0),(),(0),(),(222242223222222221111141113111121111cZYXPZYXPrZYXPZYXPcZYXPZYXPrZYXPZYXP)tan(/ )sin(*)(1221AltAzZZXX)tan(/ )sin(*)(1221AltAzZZYY0

10、),(),(0),(),(0),(),(0),(),(0),(),(0),(),(222242223222222221111141113111121111000040003000020001cZYXPZYXPrZYXPZYXPcZYXPZYXPrZYXPZYXPcZYXPZYXPrZYXPZYXP卫星传感器扫描方向与太阳照射方向相反卫星传感器扫描方向与太阳照射方向相反20201221,)tan(/ )sin(*)(YYXXAltAzZZXX)tan(/ )sin(*)(1221AltAzZZYY)(YXYXyyxxfoXYZXYZx yS fYYYYXXZZyxyxfyxfyxftantantan22222222 3333231332313333323133231322322213222122232221322212)0()()()()()(0)0()()()()()()0()()()()()(