数字摄影测量学大作业讲述

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1、数字摄影测量学大作业B120901B12090103张玉伦（五选三，最后一题必选）1、在数字摄影测量中，中心投影成像的核心原理是共线方程，即在成像过程中，地面上的任一点A与其对应的像点a和摄站点S始终在一条直线上。关于共线方程请回答以下问题：（1）写出共线方程的数学表达式，并指出每个参数和变量的含义；（2）在数字影像解析中，与共线方程紧密相关的是内方位元素（3个）和外方位元素（6个），请根据所学的知识回答如何求解影像的内、外方位元素；（3）试给出共线方程在数字摄影测量中的具体应用（至少1个），并详细说明。答;参考摄影测量

2、学（武汉大学出版社）得（1）共线方程：式（1）其中(i=1、2、3)是由三个外方位角元素所生成的3*3正交旋转R的一个元素。共线方程式共包含12个数据：以像主点为原点的想坐标x,y,响应地面点坐标X,Y,,Z,相片主距f及外方位元素。（2）内方位元素：内方位元素是描述摄影中心与像片之间相关位置的参数，包括三个参数，即摄影中心到像片的垂距f及像主点o在框标坐标系中的坐标、，如图1：图1内方位元素在摄影测量作业中，将像片装入投影镜箱后，若保持摄影时的三个内方位元素，并有灯光照明，即可以得到与摄影时完全相似的摄影光束，它是建立

3、测图所需要的立体模型的基础。内方位元素一般视为已知，它由制造厂家通过摄影机鉴定设备检测得到检测的数据可在摄影仪说明书上。制造摄影机时，一般将像主点至于框标连线交点上但安装中有误差，通常内方位元素中的、是一个微小值。内方位元素正确与否将直接影响到测图精度，因此须对摄影机做定期的检测。外方位元素求解（空间后方交会求解外方位元素）：1)获取已知数据：从摄影资料中查取像片比例尺1/m，平均航高，内方位元素x0、y0、f；从外业测量成果中获取控制点的地面测量坐标Xt、Yt、Zt，并转化成地面射影测量坐标X、Y、Z。2)测量控制点的

4、像点坐标：将控制点标在像片上，利用立体坐标量测仪量测控制点的像框表坐标，并经像点坐标改正得到像点坐标x、y。3)确定未知数的初始值：在竖直摄影情况下，角元素的初始值为0，即线元素中，Zso=H=mf,Xso、Yso的取值可用四个角上控制点坐标的平均值，即：Xso=1/4,Yso=1/44)计算旋转矩阵R：利用角元素的近似值计算方向余弦值，组成R阵。5)逐点计算像点坐标的近似值：利用未知数的近似值按共线方程式计算控制点像点坐标的近似值（x）、（y）6）、组成误差方程式：按（2式）、按(3)式、（4）式、（5）式逐点计算误差

5、方程式的系数和常数项。式（2）式（3）式（4）式(5)7）、组成方程式：计算法方程的系数与常数项。8）、求解外方位元素：根据法方程，按（5）式求解外方位元素改正数，并与相应的近似值求和，得到外方位元素新的近似值。式（6）9）、检查计算是否收敛：将求得的外方位元素的改正数与规定的限差比较，小于限差的计算终止，否则用新的近似值重复第4至第8步骤的计算，直到满足要求为止。（3）、共线方程在数字摄影测量中的具体应用：1）双向空间前方交会1、野外像片控制测量在重叠部分的四个角，找出四个明显地物点，作为四个控制点。在野外判读出四个明

6、显地物点的地面位置，做出地面标志。然后在野外用普通测量的方法计算四个控制点的地面测量坐标并转化为地面摄影测量坐标X、Y、Z。2.量测像点坐标3、空间前方交会计算待定点地面坐标用各片的外方位角元素计算像片的方向余弦值，组成旋转矩阵；逐点计算像点的像空间辅助坐标；根据外方位元素计算基线分量（）；计算投影系数（）；计算待定点在各自的像空间辅助坐标系（）及（）；最后计算根据式（7）待定点的地面摄影测量坐标（X，Y，Z）式（7）2）、求解像底点坐标式（8）式（9）式（10）3）单片微分纠正技术通过对单张像片的外定向计算消除由摄影倾

7、斜带来的影响,通过利用像片的DEM(数字高程模型)值进行重采样消除其地形起伏带来的变形的微分纠正过程称为单片微分纠正。3、影像匹配是实现数字影像自动测图的关键，特征匹配是当前影像匹配最常用的匹配方法。关于影像的特征匹配请回答以下问题：（1）特征提取是影像匹配的前提，特征提取包括点特征提取、线特征提取和面特征提取，请给出每种特征提取中的代表性方法。（2）SIFT（ScaleInvariantFeatureTransform）是点特征提取最代表性的方法，具有尺度、旋转和亮度变化的不变性，请：l给出SIFT特征提取的主要步骤，

8、并重点指出在这些步骤中尺度和旋转不变性是如何实现的；l自己裁剪两幅同一地区的影像图（可以利用百度、谷歌、搜狗或腾讯地图的卫星影像图，注意：每个人的都不一样），利用实验课中给定的实验程序验证该算子，并给出实验结果。答：（1）点特征提取代表方法：Moravec算子，Harris算子、SIFT算子、Hannah算子、For