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1、利用数学图像处理技术制作正射像片图1993年第4期字移剧33?国内外测绘新技术?歹乡,利用数字图像处理技术制作正射像片图./甲弓?
2、'Le."rdGyd.Ly"Ladner[美国地质调查局]RichardChampionDavidMovper…一～…爰.厶馕悌摘要垒数字化技术盎行航片纠正的作业方法已取得了长足的盎晨.利用舅麓峦度计扫描一张航片所获得的数字图像和相应地区的数字高程模~I(DEM)作为一十数字纠正处理过程的输入数据.纠正处理主要有两个步骤:其一是对30mDEM格阿点的操作,其二是对各独立的彩像博元的操作.全数字化正射像片图有着广泛的应用前景.需
3、要进行地形图更新区域的新摄航片,首先经过数字纠正,然后利用数字图像处理软件和交互式显示硬件进行解译.数字图像处理系统亦可按科学家和资源管理人员的需求,对某些感兴趣的要素进行增强处理后制作正射像片图.1前言长期以来,正射像片图囡其生产成本低时间短而坡作为标准地形图的补充或者替代产品.美目地质调查局目前利用多种生产正射影像的仪器生产标准规格的正射像片图.该类仪器均采用微分方式完成由中心投影像片至正射投影之间的变换.在这一类仪器中,平面校正由移动影像完成,比例尺校正由控制光学变倍系统(zOOM)的放大率完成,方向的校正由旋转杜威棱镜系统(D0VE)来完成.利用正
4、射投影仪器可以生产高质量的正射像片图,但因为其产品是光学影像,而非数字产品,在许多重要的应用领域,产品的应用受到了限制.为了适应多方面的需要,处理扫描航片形成的栅格数据和相应的DEM用以生产数字正射像片图的软件和工艺流程正在得以不断地优化.2前期研究全数字化正射像片图并非是一个新的概念.早在1876年Konecny提出了扫描图像和用于扫描后数字图像处理的数学模型;1978年Horton提出了利用硬件制作正射像片图的方法:析象管非正交地扫描航片i1979年Keating和Boston提出了由测徽密度计扫描航片所获得的数字图像与相应的DEM制作数字化正射像片图
5、的软件系统{同年Konecny进行了全数字化图像纠正软件方面的经验总结,并展示了他的某些成果所取得的照片{1984年Olsen提出了进行数字化纠正中的一种有效的两步处理方法,他的策略是基于认识到DEM_潞网密度对于纠正问题的重要性,从而对DEM格网点用一种变换,而对于格网内的其它像素则应用另一种较为简单的变换.本文的工作就是基于上述的技术策略.3发展数字图像处理软年的技术思路是依照Keating和Boston在1979年与Olsen在1984年提出的基本思想和数据处理手段展开的.在两种主要的输入数据源:一个栅格文件,一个DEM文件以外,还需要一些其它文件+
6、这些文件包括:控制点的大地坐标文件;控制点的像片坐标文件}摄影机检定参数文件{投像片框标在扫描坐标系统中的坐标文j矿延参拉34测绘科技通讯总第59期第16卷件.其中的栅格数据文件是通过扫描式测徽密度计扫描被纠正的航片而得到的扫描式测微密度计是将影像密度转化为数值量的仪器.DEM文件记录了统一横轴墨卡托投影(UTM)坐标系统中(ElassalandCar1180,1983)规则网点的高程坐标.高程点在自西向东的断面上按由南到北的次序排列(见图1).程序用FORTRAN77语言编写,并加上一些固定的输入输出子程序,其一般流程如下:程序的原始辖入数据包括:摄影机
7、的检定参数,纠正片上至少三个控制点的大地坐标和像片坐标.然后利用熟知的后方交会公式解算像片的外部定向[Wolf,1974][1],六个未知的方位元素(x.,Y.,zo,,)可由用三个像片控制点解算方程[1]而取得.—一mll(P—o)+ml2(yP—Y0)+m"(一z0),,,一==_i一JJ=竺墅茎二茎±苎婪=!±竺塑三=!.f—n…y=F【一J'其中:x,y——像片框标坐标系中的像点坐标xYr,zr——控制点的大地坐标x.,Y.,z.——摄站点的大地坐标m-一.m,…mss——由,,K的函数构成的旋转矩阵元素其次,测定像片框标点在测徽密度计坐算出来.在
8、决定栅格数据的行数耐,其结果将标系统中的坐标,由软件或图像处理系统中用于断面对格阿的纠正之中.的坐标测量可以完成框标点测定工作.(对于用像片坐标,线性变换参数和公式(2)具有固定框标点的扫描仅,这一步骤可省略)计算DEM格网角点在测徽密度计栅格系统框标点的栅格坐标经线性保角变换方程中的坐标.断面对中每一个DEM格阿都要[z]计算后,变换为摄影机校正的框标坐标,进行这一计算.这时+所需要的栅格数据的行并计算出a,b,c,d四个未知数.数被读入计算机内存.因为格阿角点的栅格盂一n一6+f坐标已经求出,所以可以用格阿角点的栅格一60+y,+d…坐标和大地坐标解算
9、双线性多项式(3)中的其中:丑,——校准的框标坐标八个未知参数口,
