數字攝影測量復習要點（.5）1、攝影測量發展歷程模擬攝影測量(1851-1970)模擬攝影測量重要是根據攝影過程的幾何反轉，反求地面點的空間位置。它所采用的儀器為光學投影器、機械投影器或光學-機械投影器模擬攝影過程，用光線交會被攝物體的空間位置。解析攝影測量(1950-1980)1957年，Helava提出用“數字投影替代”物理投影，數字投影就是運用電子計算機實時的進行共線方程的解算，從而交會出被攝物體的空間位置。數字攝影測量(1970-現在）運用數字影像有關技術，實現真正的自動化測圖。數字攝影測量與模擬、解析攝影測量的最大區別：1)解決的原始信息重要是數字影像；2)以計算機視覺替代人眼的立體觀察。2、數字攝影測量的任務、特點重要任務：使用星載(機載)傳感器所獲取的可見光影像對地球陸地區域進行信息提取，具體涉及：目的量測、影像解譯、地形圖測繪、正射影像圖制作、數字高程模型生成。特點：數據量大、計算機運算速度快、技術精度高。3、數字攝影測量定義：數字攝影測量是運用影像有關技術來替代人眼的目視觀察，自動識別同名點，實現幾何信息的自動提取。重要內容：影像及特性點的識別、同名像點的自動有關和匹配、數字影像糾正技術、數字高程模型（DEM）的制作、數字攝影測量系統的完整操作和測繪產品的生產。4、計算機輔助測圖計算機輔助測圖（又稱數字測圖）是運用解析測圖儀或含有機助系統的模擬測圖儀，進行數據采集和數據解決，測繪數字地圖，制作數字高程模型，建立測量數據庫。計算機輔助測圖系統所解決的仍舊是傳統像片，且對影像的解決仍然需要人眼的立體量測，計算機則起數據統計與輔助解決的作用，是一種半自動化的方式。計算機輔助測圖是攝影測量從解析化向數字化的過渡階段。5、影像的點、線、面特性點特性重要指明顯點，如角點、圓點等。提取點特性的算子稱為愛好算子或有利算子，即運用某種算法從數字影像中提取我們感愛好的即有助于某種目的的點。慣用的愛好算子有Moravec算子、Hannah算子和Forstner算子等。線特性是指線狀或面狀地物的邊沿在像片上的構像。線特性提取算子也稱邊沿檢測算子。邊沿檢測普通是檢測一階導數（對離散數據為差分）最大或二階導數（差分）為零的點。慣用檢測算子有差分算子、拉普拉斯算子、LOG算子等。6、影像定向1)定義在傳統攝影測量中，是將模擬像片放到儀器承片盤進行量測，所量測的像點坐標為影像架坐標或儀器坐標，隨即，應基于平面相似變換將儀器坐標變換為以像主點為原點的像平面坐標系坐標，這個變換過程稱為影像內定向。在數字攝影測量中，在掃描數字化時，模擬像片在掃描儀上的放置含有一定的隨意性，也就是說，掃描后得到的數字化影像的像素坐標應轉換為像平面坐標系坐標，這同樣是影像內定向。（嚴密內定向還涉及透鏡畸變改正）2)如何進行內定向(實例見PDFLec2)內定向事實上是擬定像素坐標(I,J)與像平面坐標(x,y)轉換關系——即多項式變換的過程。普通可采用6參數的仿射變換，其模型為：為擬定ai和bi(i=0,1,2)這6個參數，需要借助影像的框標來解決。全部框標坐標已知(由相機檢定提供)，且可通過量測數字影像上全部框標的像素坐標，因此根據這框標上的這兩套坐標和最小二乘來求解這6個參數。7、影像灰度的量化如把有黑-灰-白持續變化的灰度值量化為256個灰度級，灰度值的范疇為0-255，表達亮度從深到淺，對應圖像中的顏色為從黑到白。8、像點位移本地面起伏、像片傾斜時，地面點在像片上的構像相對抱負狀況。9、金字塔影像（分頻道有關）1)定義對于二維影像逐次進行低通濾波，并增大采樣間隔，得到一種像元素總數逐步變小的影像序列，將這些影像疊置起來像一座金字塔，因而稱之為金字塔影像構造。2)建立每2×2＝4個像元平均為一種像元構成第二級影像，在第二級影像的基礎上構成第三級影像。3)計算辦法可采用移動平均這種最簡樸的低通濾波辦法，也能夠采用較復雜、抱負的低通濾波，如高斯濾波等。4)有關過程從粗到精的有關方略：即先通過低通濾波，進行初有關，找到同名點的粗略位置，然后運用高頻信息進行精確有關。金字塔影像序列是實現由粗到精有關（匹配）的基礎。先在最上一層影像進行有關，將其成果作為初值，再在下一層影像有關，最后在原始影像上有關，實現一種從粗到精的解決過程。10、影像采樣1)有關概念采樣：指對實際持續函數模型離散化的量測過程。樣點：被量測的“點”是小的區域，即“像素”。采樣間隔：采樣矩形的大小，普通由掃面分辨率和數碼相機的分辨率所擬定，也決定了儀器的價格。重采樣：在遙感和攝影測量中，經常需要對數字化影像進行幾何變換，如：時序遙感影像的空間配準、核線影像的提取、正射影像圖生成等。幾何變換后的影像矩陣元素位置普通不與原始數字影像矩陣的元素位置一一對應。因此，遙感和攝影測量中經常需要基于原始影像矩陣使用局部內插的辦法來預計灰度值，即影像重采樣。一幅大小為M×N、灰度級數為G的圖像所需的存儲空間，即圖像的數據量，大小為：M×N×g（bit）。2)重采樣辦法最鄰近點法（最簡樸、計算小、精度差）、雙線內插法（最慣用）、雙三次卷積法（精度高、計算大）11、影像匹配影像匹配（又叫影像有關）是運用互有關函數，評價兩塊影像的相似性以擬定同名點。慣用的數字影像匹配算法涉及普通匹配、基于物方坐標直接解的匹配、最小二乘匹配與特性匹配。12、影像灰度灰度圖像指每個像素由一種量化的灰度值來描述的圖像。13、數字高程模型體現形式：規則矩形格網、不規則三角網TIN、Grid-TIN混合網。數據獲取方式：地面測量（運用自動統計的全站儀在野外實測）、現有地圖數字化（用數字化儀對已有地圖進行數字化的辦法，如：手扶跟蹤數字化儀、掃描數字化儀）、空間傳感器（運用GPS、合成孔徑雷達干涉和激光測高儀等進行數據采集）。數據采集方式：1)沿等高線采樣:沿等高線采樣可按等距離間隔統計數據或按等時間間隔統計數據方式進行；2)規則格網采樣：辦法簡樸、精度較高、作業效率也較高，特性點可能丟失。內插辦法：局部加權平均法、移動曲面擬正當、多面函數法DEM內插、有限元法DEM內插、克立格內插、整體函數擬正當。應用：1)在測繪中被用于繪制等高線、坡度坡向圖、立體透視圖，制作正射影像圖與地圖的修測；2)在遙感中可作為分類的輔助數據，是地理信息系統的基礎數據；3)在軍事上可用于導航及導彈制導；4)在工業上可運用DSM(DigitalSurfaceModel)繪制出表面構造復雜物體的形狀。14、數字正射影像原理：數字正射影像是運用數字高程模型對掃描解決的數字化的航空像片/遙感影像（單色/彩色），經逐個象元進行投影差改正，再按影像鑲嵌，根據圖幅范疇剪裁生成的影像數據。定義：數字正射影像圖是對航空(或航天)像片進行數字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范疇裁剪生成的數字正射影像集，它是同時含有地圖幾何精度和影像特性的圖像。特點及應用：DOM含有精度高、信息豐富、直觀逼真、獲取快捷等優點，可作為地圖分析背景控制信息，也可從中提取自然資源和社會經濟發展的歷史信息或最新信息,為防治災害和公共設施建設規劃等應用提供可靠根據；還可從中提取和派生新的信息，實現地圖的修測更新（評價其它數據的精度、現實性和完整性都很優良）15、核線影像定義：從原始圖像沿核線重采樣得到的沒有上下視差的圖像。16、數字影像的像方、物方匹配辦法與方略基于像方的匹配基本算法影像匹配實質上是在兩幅（或多幅）影像之間識別同名點，影像匹配是數字攝影測量(DP)的核心問題之一，也是DP與模擬或解析攝影測量相區別的核心所在。慣用辦法有五種：有關函數（矢量數積）、協方差函數（矢量投影）、有關系數（矢量夾角）、差平方和、差絕對值和?；谖锓降挠跋衿ヅ洌╒LL法）影像匹配的目的是提取物體的幾何信息，擬定其空間位置。能夠直接擬定物體表面點空間三維坐標的影像匹配辦法得到了研究，這些辦法也被稱為“地面元影像匹配”。待定點平面坐標(X,Y)已知，只需擬定其高程Z，因而基于物方的影像匹配可理解為高程直接解求的影像匹配辦法。鉛垂線軌跡法在物方有一條鉛垂線軌跡，它在影像上的投影是始終線。就是說VLL與地面的交點A在影像上的構像必然位于對應的“投影差”上。VLL法影像匹配具體環節1)給定地面點的平面坐標(X，Y)與近似最低高程Zmin。2)Zi＝Zmin＋i·Z,高程搜索步距Z可由所規定的高程精度擬定。3)由共線方程計算左右像點坐標：（xi',yi'）與（xi''，yi''）。4)分別以（xi',yi'）與（xi''，yi''）為中心在左右影像上取影像窗口，計算其匹配測度，如有關系數pi。(5)將i的值增加1，重復(2)、(3)兩步，得到0、1、2……n取其最大者k：k＝max{0、1、2……n}。(6)還能夠運用K及其相鄰的幾個有關系數擬合一拋物線，以其極值對應的高程作為A點的高程，以進一步提高精度，或以更小的高程步距在一小范疇內重復以上過程。17、光束法空中三角測量的優缺點與意義優點及意義光束法區域網平差的數學模型是共線條件方程式，平差單元是單個光束，每幅影像的像點坐標為原始觀察值，未知數是各影像的外方位元素和待定點的地面坐標。光束法區域網平差也稱“一步定向法”，是最嚴密的解算辦法。誤差方程式直接對原始觀察值列出，能方便地顧及影像系統誤差的影響(自檢校光束法區域網平差)，最便于引入非攝影測量附加觀察值。缺點需對共線方程線性化，且需對未知數提供初始值，計算量大。18、影像有關測度計算辦法19、影像內插的基本辦法與實現方略20、核線影像含義、特點定義：從原始圖像沿核線重采樣得到的沒有上下視差的圖像。特點：21、DEM數據采集質量控制辦法的優缺點22、數字高程模型的表述辦法23、最小二乘影像匹配的理論灰度差的平方和最小。按Σvv＝min原則進行影像匹配的數學模型。若在此系統中引入系統變形的參數，按Σvv＝min的原則，解求變形參數，就構成了最小二乘影像匹配系統。24、有關系數法影像有關的計算原理與計算辦法若(p0,q0)＞(p,q)(p≠p0，q≠q0)，則p0,q0為搜索區影像相對于目的區影像的位移參數。對于一維有關應有q＝0。25、有關系數與信噪比的關系26、DEM、DTM、DOM數字高程模型（DEM或DHM）是表達區域D上地形的三維向量有限序列｛Vi=(Xi,Yi,Zi)i=1,2,…,n｝其中(Xi,Yi)∈D是平面坐標，Zi是(Xi,Yi)對應的高程。數字地面模型（DTM）是地形表面形態等多個信息的一種數字表達。DTM是定義在某一區域D上的m維向量有限序列：{Vi,i=1,2,…,n}其向量Vi=(Vi1,Vi2,…,Vin)的分量為地形(Xi,Yi,Zi)((Xi,Yi)∈D)、溫度、資源、環境、土地運用、人口分布等多個信息的定量或定性描述。數字正射影像圖（DOM）是對航空（或航天）相片進行數字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范疇裁剪生成的數字正射影像集。27、比例尺與地面分辨率航攝像片比例尺：設攝影像片水平且取平均地面高程，則攝影比例尺為像片上的線段了l與地面上對應的水平距離L之比為：1/m=l/L=f/H（f為攝影機主距，H為航高）地面空間分辨率：數字影像每一像元所代表實地面積的大小。28、點特性算子空中三角測量中，普通使用點特性提取算法來檢測出聯系點。點特性提取算法重要有：Moravec算子（計算窗口中心的愛好值→根據閾值擬定特性點）、Forster算子。29、線特性算子線特性提取算法重要有：一階差分算子（梯度算子、Roberts梯度算子、方向差分算子、Sobel算子、Prewitt算子）；二階差分算子（方向二階差分算子、拉普拉斯算子）30、最小二乘影像匹配的優缺點優點