摄影测量考研综述题Word下载.docx
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●航摄像片与地形图的区别:
航摄像片
地形图
中心投影
正射投影
比例尺
无统一比例尺
有统一比例尺
表示方法
影像图
线划图
表示内容
所见即所得
需要综合取舍
几何差异
可组成立体相对进行立体观测
●航片中重要的点线面(不在重点内,略)
●摄影测量中的各种坐标系(见PPT上总结)
像平面、像空间、像空辅、摄影测量、物方
●什么是内、外方位元素?
R怎么算?
如何获取?
内方位元素如何检校?
(1)内方位元素:
描述物镜后节点与像片之间位置关系的参数。
(2)外方位元素:
描述摄影瞬间像片在地面坐标系中的位置和姿态的参数。
(3)R的计算:
(4)如何获取?
外方位元素:
后方交会、光束法平差、GPS/POS
内方位元素:
摄影机检校
(5)内方位元素如何检校?
●共线条件方程:
(1)共线条件方程:
描述摄影中心、像点和对应地面点三者位于一条直线上的数学方程。
(2)图片、推导、公式、各项含义:
见草稿纸
(3)共线方程的应用:
求像底点坐标;
单像空间后方交会及多像空间前方交会;
光束法平差的函数模型;
摄影测量的投影基础;
航空影像的模拟仿真;
利用DEM制作正射影像;
利用DEM进行单像测图(前3个为上册内容,后三个涉及DEM以及数字微分纠正)
●投影差的作图与计算:
δ=rh/H(补图)书P34
●内定向:
(1)内定向:
解析内定向/数字内定向
解析内定向:
利用平面多项式变换,将仪器坐标变换为以像主点为原点的像平面坐标。
数字内定向:
从扫描坐标到像平面坐标的转换。
(2)方法步骤:
获取框标点的理论坐标;
选用合适的变换模型;
建立误差方程v=Ax-l;
建立法方程并解算;
由变换参数计算像点坐标。
(3)多项式变换模型:
正形4、仿射6、双线性8、投影
其中仿射变换公式:
x=a0+a1x’+a2y’y=b0+b1x’+b2y’
(4)一般情况下,量测4个框标坐标,建立8个方程,6个未知数,2个多余观测。
(5)像片系统误差的来源(7):
摄影机的系统误差、底片变形、航摄飞机的系统误差、大气折光、地球曲率、摄影处理与底片复制的系统误差、观测系统误差。
●框幅式相机与线扫描相机的比较:
(1)不同点:
框幅式相机
线扫描相机ADS40
成像方式
一次成像
扫描成像
辐射信息
单一
不同波段分别成像
投影方向
单一(竖直)
不同投影方向(前视、后视、下视),且任意两个方向都可以组成立体像对
(2)相同点:
获取的都是数字影像
●数码相机之间的比较:
(1)单面阵:
彩色影像、影像幅面小、分辨率高、有的还装有GPS和IMU(可提供高精度的外方位元素)、无框标但像元排列规则。
(2)多面阵:
由于技术原因,大多大面阵由多个小面阵合成。
代表:
DMC、UCD
DMC:
4台全色、4台多光波,同时曝光,4幅影像有重叠
UCD:
4台全色、4台多光波,按航线顺序等间隔排列,按照飞行顺序曝光
(3)三线阵:
CCD相机、能够为每一条航带连续获得不同的投影方向(前视、后视、下视)、不同波段的影像,且任意两个方向都可以组成立体像对。
●光学、数码像机的比较:
光学相机
数码像机
影像形式
胶片(显影定影水洗)
是否进行数字化
要进行数字化扫描,造成影像信息损失
否
光谱敏感范围
窄
宽
单波段影像
ADS40红黄绿蓝同时成像,分像成像
●有理函数模型RFM:
(1)有理函数模型:
直接建立起像点和空间点坐标关系,不需要外方位元素的模型。
(2)优点:
能得到比多项式更高的精度;
不会产生震荡。
无需加入像点坐标改正数。
独立于摄影平台和传感器。
独立于坐标系统,无需坐标转换。
(3)缺点:
无法为影像的局部变形建立模型。
模型中很多参数没有物理意义,无法解释其作用和影响。
计算过程中可能出现分母过小,影响模型的稳定性。
有理多项式系数之间可能存在相关性,影响模型的稳定性。
若影像范围过大或有高频的影像变形,则定位精度无法保证。
(4)与共线方程比较:
共线方程更准确,能够严格描述摄影中心、像点和对应地面点的位置关系。
有理函数模型不是很精确。
●数码像机检校:
●什么叫立体观测?
为什么能进行立体观测?
(1)人造立体视觉:
当人用双眼观察左右影像时,会产生生理视差而获得与观察地面景物相似的立体感觉,叫做人造立体视觉。
(2)立体观测原理:
自然界中,当人用两眼同时观察远近不同的两个物体时,由于远近不同而形成的交会角的差异,便在人的两眼中产生了生理视差,得到一个立体视觉,能分辨出物体的远近。
若将实际地物换成从P1、P2拍摄的同一地物的左右影像,左眼看左片,右眼看右片,也会产生生理视差,从而感觉到实物一样的存在,可以分辨物体的远近。
●观测立体的条件:
(1)立体像对:
由两个不同摄站点摄取同一景物的立体像对;
(2)分像条件:
左眼看左片,右眼看右片;
(3)平行条件:
两张影像上的同名像点的连线与眼基线大致平行;
(4)尺度条件:
两张影像的比例尺要相近;
(5)像片间距:
两张相片间的距离要与双眼的交会角相适应。
●立体观测方法:
(1)立体镜式立体观察:
桥式立体镜、反光立体镜、互补色法
(2)叠映影像立体观察:
光闸法、偏振光法
(3)双目镜观测光路法
●共面方程:
见手写总结
●单像空间后方交会:
【每张相片3个控制点】
(1)单像空间后方交会:
利用影像覆盖范围内一定数量的控制点(已知其像点坐标和地面点坐标),根据共线条件方程求解影像的外方位元素。
(2)已知值:
x0,y0,f(内方位元素);
m(摄影比例尺分母);
X,Y,Z(控制点地面坐标)
观测值:
x,y(控制点对应的像点坐标)
未知数:
Xs,Ys,Zs,φ,ω,κ(外方位元素)
(3)误差方程式:
V=Ax-l(展开写)l=x-x0y-y0
(4)步骤:
获取已知数据:
X,Y,Z(控制点地面坐标);
量测像点坐标x,y;
确定未知数初始值;
形成误差方程式,法化求解;
解求外方位元素改正数;
检查迭代是否收敛。
●多像空间前方交会:
【有待求同名点即可】
(1)前方交会:
由立体像对中的两张影像的外方位元素和像点坐标,利用共线条件方程确定相应点在物方空间坐标系中的坐标。
(2)两种方法:
点投影系数法、共线方程严密解法
(3)点投影系数法:
公式:
步骤:
1)获取已知数据x0,y0,f(内方位元素);
Xs1,Ys1,Zs1,φ1,ω1,κ1;
Xs2,Ys2,Zs2,φ2,ω2,κ2(两套外方位元素)
2)量测像点坐标x1,y1,x2,y2(同名点在两张像片上的像点坐标)
3)利用外方位线元素计算基线分量Bx=Xs2-Xs1,By=Ys2-Ys1,Bz=Zs2-Zs1;
4)利用外方位角元素计算像空间辅助坐标X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2;
5)求解点投影系数N1,N2;
6)计算地面点坐标X,Y,Z。
(4)共线方程严密解法:
3)给定地面坐标初始值X0,Y0,Z0
4)建立误差方程并法化求解地面坐标增量ΔX,ΔY,ΔZ
5)计算地面坐标X,Y,Z
6)判断迭代是否收敛。
(5)两种解法的比较:
方法
理论
计算过程
优点
缺点
点投影系数法
不严格
直接算法
计算简单
只能单个立体计算
共线方程严密解法
严格
迭代算法
不受像片数限制
需提供初始值
●相对定向:
【5个同名像点】
(1)相对定向元素:
描述立体像对中两张影像相对位置和姿态关系的参数。
(2)连续法相对定向元素(左片无倾斜):
By,Bz,φ,ω,κ
单独法相对定向元素(以基线为x轴):
φ1,κ1,φ2,ω2,κ2
(3)相对定向:
利用立体像对同名光线对对相交的几何关系,根据量测的像点坐标,利用共面条件方程,解算相对定向元素的过程。
(4)连续法相对定向:
其中
像点坐标x1,y1,x2,y2;
2)假定摄影基线Bx=x1-x2
3)设定相对定向元素的初值u,v,φ,ω,κ=0
4)利用相对定向元素计算像空间辅助坐标X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2;
5)建立误差方程式并法化求解相对定向元素增量
6)求相对定向元素的新值
7)判断迭代是否收敛
(5)单独法相对定向:
公式:
步骤同连续法相同,将相对定向元素改变即可。
●绝对定向:
【两个平高控制点+一个高程控制点(必须都是同名点)】
(1)绝对定向:
将相对定向建立的立体模型进行平移、旋转和缩放,最终达到其绝对位置的过程。
(2)绝对定向元素:
描述立体模型在摄影瞬间的绝对位置和姿态的参数。
(3)绝对定向元素(相似变换参数):
比例尺缩放系数λ
旋转量ΦΩΚ
平移量ΔX,ΔY,ΔZ
(4)公式:
【摄影测量坐标系→地面摄影测量坐标系】
1)获取控制点的两套坐标Xtp,Ytp,Ztp,Xp,Yp,Zp;
2)设定绝对定向模型参数的初值λ=1,ΦΩΚ=0,X0,Y0,Z0;
3)计算重心化坐标;
4)建立误差方程并法化求解出绝对定向元素的改正数;
5)求绝对定向元素的新值;
6)检查迭代是否收敛;
7)利用相似变换参数求解地面点的坐标。
(5)坐标重心化:
计算重心坐标:
计算重心化坐标:
坐标重心化的目的:
减少模型点坐标在计算中的有效位数,保证计算的精度;
使法方程的系数简化,提高了计算速度。
(精度和速度)
●一步定向法:
(1)一步定向法:
将相片的外方位元素与地面点坐标在平差过程中整体求解。
(2)三种方法的比较:
严密性
控制点要求
像点坐标观测值
适用场合
后交-前交
点位精度取决于外方位元素的精度
没有利用多余条件
3个平高点
8
已知相片内方位元素
相对-绝对
点位精度取决于相对定向和绝对定向的精度
2个平高点+1个高程点
10
单个立体模型
航带法平差
一步定向
理论最严密
精度最高
光束法平差
●GPS辅助空中三角测量:
【重点!
!
】
(1)定义:
利用安装在航摄飞机上与航摄仪相连的GPS接收机连续观测GPS卫星信号、获取航空摄影瞬间航摄仪快门开启脉冲,经GPS载波相位测量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,然后将其视为带权观测值引入摄影测量区域网平差中,经采用统一的数学模型来整体确定地面目标点位和像片外方位元素,并对其质量进行评定的理论、技术和方法。
(2)构架航线:
进行空中三角测量时,在区域两端的垂直于航向的航线。
为何引入构架航线:
有何有关措施可以取代:
在区域两端垂直于航线方向布设两排高程地面控制点。
(3)1)摄影机中心:
航摄仪物镜后节点。
2)GPS天线相位中心偏心:
由于机载GPS接收机天线的相位中心不可能与航摄仪物镜后节点重合而产生的偏心矢量。
3)如何量测、计算偏心值:
4)如何由GPS信号获取时刻的天线相位中心坐标得到摄影曝光时刻的摄影中心坐标:
将航摄仪固定安装在飞机上后,机载GPS接收机相位天线中心与摄影中心的偏心矢量为一个常数,且在像方坐标系中的三个坐标分量可以测定出来。
利用相片姿态角构成的正交变换矩阵R,并引入系统漂移误差改正模型,即可得到机载GPS天线相位中心与摄影中心坐标的严格几何关系式。
(4)GPS空三发展趋势:
【初始值、减少对地面控制点的要求】
1)确定摄站的三维坐标可行,可满足各种比例尺地图的精度要求;
2)可以大大减少地面控制点的数量,但为了进行GPS摄站坐标的变换和改正各种系统误差,平差时引入少量地面控制点是必需的;
3)可以大大减少野外控制工作量,缩短航测成图周期;
4)区域四角要布设4个平高控制点,且区域两端要加两条构架航线,或在区域两端垂直于航线方向增加两排高程控制点;
5)涉及GPS航摄系统的偏移处理、地球曲率的影响、大地测量坐标系的转换、地面控制点的布设、系统误差的补偿、粗差的检测。
●POS辅助空中三角测量:
利用安装在航摄飞机上与航摄仪相连的POS系统连续观测GPS卫星信号、同时测定航空摄影瞬间航摄仪的位置和姿态,经GPS载波相位测量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及影像的姿态角,然后将其视为带权观测值引入摄影测量区域网平差中,经采用统一的数学模型来整体确定地面目标点位和像片外方位元素,并对其质量进行评定的理论、技术和方法。
(2)用POS得到的数据参与光束法平差的重要性?
(3)控制点、定向点、连接点、检查点用途?
(4)利用POS数据直接测定地面点坐标的过程?
(5)POS辅助空三的现状及发展趋势?
●重采样:
(1)采样:
对实际连续函数模型离散化的过程。
(2)重采样:
当欲知不位于采样点上的原始函数g(x,y)的数值时就需进行内插,称为重采样。
(3)何时重采样:
对数字图像进行几何处理时。
典型的例子为影像的旋转、核线排列与数字微分纠正等。
(4)如何重采样:
双线性插值、双三次卷积、最邻近像元法
●点、线特征提取:
(1)特征提取:
识别影像上明显的目标。
(2)点特征提取:
利用提取点特征的算子对点特征进行提取。
(3)线特征提取:
利用提取线特征的算子对点特征进行提取。
(4)定位:
确定影像上明显目标的位置。
●相关系数法:
(1)相关系数是标准化的协方差函数。
(2)相关系数的估计值最大,等价于矢量X’和Y’的夹角最小。
(3)相关系数是灰度线性变换的不变量,即灰度矢量经线性变换后相关系数是不变的。
●VLL(铅垂线轨迹法):
(1)能够直接确定物体表面点空间三维坐标。
(2)步骤见书P158
●最小二乘法:
见书P161
●跨接法匹配:
见书P170(大致思路)
●SIFT算子:
见书P173(大致思路)
●为何有基于灰度的匹配方法,还要基于特征匹配?
比较优缺点:
(1)1)若带匹配的点位于低反差区域内,即该窗口中信息贫乏,信噪比很小,则其匹配的成功率不高。
2)很多场合中,影像匹配主要是用于配准那些特征点、线或面。
(2)优缺点:
基于灰度:
精度:
以整像素精度定位,精度不高
基于特征:
●DEM:
(2)应用:
(3)如何获取:
(4)内插方法——移动曲面拟合法:
(5)如何评价精度?
(6)DEM、TIN比较?
(7)TIN的构建(思路):
●DSM:
(3)与DEM比较:
●数字微分纠正:
(1)定义
(2)框幅式的间接法:
(3)与直接法的比较:
(4)线阵列与框幅式的比较:
●立体正射影像对的制作:
斜平行投影法、对数投影法:
●真正射影像:
(2)与传统的正射影像差别
(3)制作中需要克服哪些问题
●正射影像的质量控制:
匀光处理
●景观图:
(2)制作
(3)应用
●DPW(数字摄影测量系统)必要功能、产品(画图)
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- 关 键 词:
- 摄影 测量 考研 综述