数字摄影测量系统.pptx

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1、会计学1数字摄影测量系统数字摄影测量系统第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统n n数字摄影测量系统的产生由来已久。数字摄影测量系统的产生由来已久。n n到到19921992年年8 8月在美国华盛顿第月在美国华盛顿第1717届国际摄影测量与遥届国际摄影测量与遥感大会上，已有较为成熟的产品感大会上，已有较为成熟的产品，其型式很像，其型式很像19761976年赫尔辛基第年赫尔辛基第1313届国际摄影测量大会上展出的解析届国际摄影测量大会上展出的解析测图仪，它表明了数字摄影测量系统正在由试验阶测图仪，它表明了数字摄影测量系统正在由试验阶段步入摄影测量的段步入摄影测量的生产阶段生产阶段。n n

2、19961996年年7 7月，在奥地利首都维也纳月，在奥地利首都维也纳1818届国际摄影测量届国际摄影测量与遥感大会上与遥感大会上，展出十几套数字摄影测量工作站，展出十几套数字摄影测量工作站，这表明数字摄影测量工作站已进入了这表明数字摄影测量工作站已进入了使用阶段使用阶段。第2页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统n n数字摄影测量系统的任务数字摄影测量系统的任务是利用数字影像或数字化影像是利用数字影像或数字化影像完成摄影测量作业。完成摄影测量作业。n n根据所处理的影像是部分数字化还是全部数字化可根据所处理的影像是

3、部分数字化还是全部数字化可分为分为混合型混合型(hybrid)(hybrid)数字摄影测量系统与全数字型数字摄影数字摄影测量系统与全数字型数字摄影测量系统。测量系统。n n在全数字型数字摄影测量系统中，若从影像获取到影像在全数字型数字摄影测量系统中，若从影像获取到影像处理获取目标的三维信息是在一个视频周期处理获取目标的三维信息是在一个视频周期(1/30s)(1/30s)内内完完成，则属于成，则属于实时型数字摄影测量系统实时型数字摄影测量系统。第3页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统一、主要功能与产品一、主要功能与产

4、品1立要功能影像数字化影像处理单像量测：特征提取与定位多像量测：影像匹配摄影测量解算：与解析摄影测量相同，如空中三角测量数字表面内插：如DEM建立等值线自动绘制机助量测与解译交互编辑2主要产品 空中三角测量加密成果 数字表面模型：如数字地面模型DEM 数字线划图：如数字地图 数字正射影像图 景观图 透视图 立体模型 各种工程设计所需的三维信息 各种信息系统、数据库所需的空间信息第4页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统二、作业方式二、作业方式n n 原则上，数字摄影测量系统是对影像进行自动化量测与识别原则上，数字摄影

5、测量系统是对影像进行自动化量测与识别的系统。但数字摄影测量现在正处于发展的早期，对影像物的系统。但数字摄影测量现在正处于发展的早期，对影像物理信息的自动提取理信息的自动提取自动识别方面的研究还非常粗浅，即自动识别方面的研究还非常粗浅，即使是对影像几何信息的自动提取使是对影像几何信息的自动提取自动量测，也还存在许自动量测，也还存在许多需要研究与解决的问题，因此，多需要研究与解决的问题，因此，在现阶段其作业方式只可在现阶段其作业方式只可能是全自动、半自动及人工操作三种方式相结合能是全自动、半自动及人工操作三种方式相结合。第5页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2

6、.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统二、作业方式二、作业方式1 1自动化与人工干预自动化与人工干预n n在自动化作业状态下在自动化作业状态下“作业作业”，应无须任何人工干预。系统无法处，应无须任何人工干预。系统无法处理的问题应自动记录下来留给人工进行后处理，而不能因此使整个理的问题应自动记录下来留给人工进行后处理，而不能因此使整个系统停止工作去等待人工干预，系统应能继续正常地运行下去。人系统停止工作去等待人工干预，系统应能继续正常地运行下去。人工干预应是自动化处理的工干预应是自动化处理的“预处理预处理”与与“后处理后处理”。这就意味着：。这就意味着：自动化的作业过程与人工干预不是一个交互

7、的过程，而是分开来的自动化的作业过程与人工干预不是一个交互的过程，而是分开来的两个部分两个部分。人工干预作为自动化系统的。人工干预作为自动化系统的“预处理预处理”与与“后处理后处理”以以交互方式为自动化作业作准备，如必要的数据准备、必要的辅助量交互方式为自动化作业作准备，如必要的数据准备、必要的辅助量测工作等及处理自动化过程所残留的尚无法解决的问题。按此策略测工作等及处理自动化过程所残留的尚无法解决的问题。按此策略设计的数字摄影测量系统，虽还需要设计的数字摄影测量系统，虽还需要“人工干预人工干预”，但它采用批处，但它采用批处理方式，能充分发挥系统的效率。理方式，能充分发挥系统的效率。第6页/共

8、112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统二、作业方式二、作业方式2 2人工干预与半自动化人工干预与半自动化n n在数字摄影测量系统中，人工的干预不应与模拟与解析测图在数字摄影测量系统中，人工的干预不应与模拟与解析测图中的相同，即完全由人工控制，而应尽可能地达到半自动化。中的相同，即完全由人工控制，而应尽可能地达到半自动化。即在大多数情况下，只须即在大多数情况下，只须作业人员给出一简单的作业人员给出一简单的“指示指示”、或概略位置、或近似值，系统就能自动地处理或概略位置、或近似值，系统就能自动地处理。此时虽然不。此时虽然不是全

9、自动化地进行处理，仍然属于半自动化，但这种半自动是全自动化地进行处理，仍然属于半自动化，但这种半自动化比起解析测图与计算机辅助测图（数字测图）中的半自动化比起解析测图与计算机辅助测图（数字测图）中的半自动化，其自动化的程度则更进了一步。特别需要指出的是，在化，其自动化的程度则更进了一步。特别需要指出的是，在数字摄影测量系统中，大部分的人工干预与半自动化的处理，数字摄影测量系统中，大部分的人工干预与半自动化的处理，依然是借助于影像匹配来代替人眼的立体观测及借助于特征依然是借助于影像匹配来代替人眼的立体观测及借助于特征提取与定位来代替人工的实时量测提取与定位来代替人工的实时量测。第7页/共112页

10、第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统三、硬件三、硬件第8页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统三、硬件三、硬件n n数字摄影测量系统主要由两部分构成数字摄影测量系统主要由两部分构成：一部分是数字影像获取：一部分是数字影像获取装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分）是一台计装置与成果输出设备；另一部分（也是其核心部分）是一台计算机及其他外设。实际上，数字影像获取与输出设备也是计算算机及其他外设。实际上，数字影像获取与输出设备也是计算机的外设。机的外

11、设。n n全数字型全数字型的数字摄影测量工作站的一个的数字摄影测量工作站的一个重要特点重要特点是无需专门设是无需专门设计的高精度光机部件，但计的高精度光机部件，但混合型混合型的系统一般是在现有解析测图的系统一般是在现有解析测图仪或坐标仪上仪或坐标仪上加装加装CCDCCD数字相机数字相机构成。构成。n n早期的一些系统需要专门的硬件相关器以弥补计算机速度低不早期的一些系统需要专门的硬件相关器以弥补计算机速度低不能满足处理要求的缺陷。后来的一些系统利用现成的图像处理能满足处理要求的缺陷。后来的一些系统利用现成的图像处理系统来构成，或者利用多处理器的模块式方法构成。由于计算系统来构成，或者利用多处理

12、器的模块式方法构成。由于计算机技术的飞速发展，其速度与容量均得到了很大的提高，因而机技术的飞速发展，其速度与容量均得到了很大的提高，因而目前许多系统硬件就是一台工作站，甚至是目前许多系统硬件就是一台工作站，甚至是386386微机或微机或486486微机。微机。第9页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统三、硬件三、硬件n n一般情况下，一台实用数字摄影测量系统的计算机应具有不低一般情况下，一台实用数字摄影测量系统的计算机应具有不低于于33MIPS33MIPS与与6MFLOPS6MFLOPS的处理速度，配备的处理速度，配

13、备32MB32MB以上的内存与以上的内存与1GB1GB以以上的硬盘及海量外存贮器（磁带机或光盘），上的硬盘及海量外存贮器（磁带机或光盘），24bit24bit彩色图像处彩色图像处理板（若希望有动画功能还应带有理板（若希望有动画功能还应带有Z-bufferZ-buffer）。）。n n对数字影像的立体观察对数字影像的立体观察，可将立体反光镜置于显示屏幕前，对，可将立体反光镜置于显示屏幕前，对并列显示的两幅影像进行观并列显示的两幅影像进行观察；或者利用互补色影像显示，如察；或者利用互补色影像显示，如左片为红色、右片为绿色并叠加在屏幕上，然后利用红绿眼镜左片为红色、右片为绿色并叠加在屏幕上，然后利用

14、红绿眼镜进行观察；或者利用偏振光及闪闭法进行立体观察，这种专用进行观察；或者利用偏振光及闪闭法进行立体观察，这种专用于立体观测的监视器已得到迅速发展，它必将替代前两种立体于立体观测的监视器已得到迅速发展，它必将替代前两种立体观测方式。观测方式。第10页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统四、软件四、软件数字摄影测量系统的数字摄影测量系统的软件软件实际上是解析摄影测量软件与数字图像处理软件的实际上是解析摄影测量软件与数字图像处理软件的集合，其集合，其主要部分主要部分为：为：1 1定向参数的计算定向参数的计算n n（1

15、1）内定向。框标的自动与半自动识别与定位，利用框标检校坐标与定位坐）内定向。框标的自动与半自动识别与定位，利用框标检校坐标与定位坐标，计算扫描坐标系与像片坐标系间的变换参数。标，计算扫描坐标系与像片坐标系间的变换参数。n n（2 2）相对定向。将左影像分区提取特征点，利用二维相关寻找同名点，计算）相对定向。将左影像分区提取特征点，利用二维相关寻找同名点，计算相对定向参数相对定向参数 。当不进行内定向而直接进行相对定向时，。当不进行内定向而直接进行相对定向时，则还有则还有 x x0 0,y,y0 0 与与 f f 三个参数。金字塔影像数据结构与最小二乘影像匹配方法三个参数。金字塔影像数据结构与最

16、小二乘影像匹配方法一般都要用于相对定向的过程，人工辅助量测有时也是需要的。一般都要用于相对定向的过程，人工辅助量测有时也是需要的。n n（3 3）绝对定向。现阶段主要由人工在左（右）影像定位控制点，由最小二乘）绝对定向。现阶段主要由人工在左（右）影像定位控制点，由最小二乘匹配确定同名点，然后计算绝对定向参数匹配确定同名点，然后计算绝对定向参数 。今后有可能建立控制点影像库以实。今后有可能建立控制点影像库以实现自动绝对定向。现自动绝对定向。第11页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统四、软件四、软件数字摄影测量系统的软

17、件实际上是解析摄影测量软件与数字图像处数字摄影测量系统的软件实际上是解析摄影测量软件与数字图像处理软件的集合，其主要部分为：理软件的集合，其主要部分为：2 2空中三角测量空中三角测量其基本算法与解析摄影测量相同，但由于数字摄影测量可利用影像匹其基本算法与解析摄影测量相同，但由于数字摄影测量可利用影像匹配，替代人工转刺，从而极大地提高了空中三角测量的敖率，避免了配，替代人工转刺，从而极大地提高了空中三角测量的敖率，避免了粗差，提高了精度。粗差，提高了精度。3 3形成按核线方向排列的立体影像形成按核线方向排列的立体影像 按同名核线将影像的灰度预以重新排列，形成核线影像。按同名核线将影像的灰度预以重

18、新排列，形成核线影像。4 4影像匹配影像匹配沿核线进行一维影像匹配，确定同名点。考虑结果的可靠性与精度，沿核线进行一维影像匹配，确定同名点。考虑结果的可靠性与精度，应合理地应用影像匹配的各种方法。应合理地应用影像匹配的各种方法。第12页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统四、软件四、软件数字摄影测量系统的软件实际上是解析摄影测量软件与数字图像处数字摄影测量系统的软件实际上是解析摄影测量软件与数字图像处理软件的集合，其主要部分为：理软件的集合，其主要部分为：5 5建立建立DTMDTM按定向元素计算同名点的地面坐标按定向

19、元素计算同名点的地面坐标(X(X，Y Y，Z)Z)（若利用地面元相关方（若利用地面元相关方法，则无需此步），然后内插法，则无需此步），然后内插DTMDTM格网点高程，建立格网点高程，建立DTMDTM。6 6自动生成等高线自动生成等高线7 7制作正射影像制作正射影像8 8等高线与正射影像叠加，制作带等高线的正射影像图等高线与正射影像叠加，制作带等高线的正射影像图9 9制作景观图、制作景观图、DTMDTM透视图透视图1010基于数字影像的机助量测（如地物地貌元素的量测）基于数字影像的机助量测（如地物地貌元素的量测）1111注记注记第13页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2

20、.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统五、工作流程五、工作流程第14页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统五、工作流程五、工作流程扫描影像扫描影像卫星卫星近景近景地面控制点地面控制点DTM矢量数据矢量数据金字塔影像金字塔影像内定向内定向量测控制点量测控制点三角测量三角测量自动地形采集自动地形采集交互地形编辑交互地形编辑坐标量测坐标量测像片解译像片解译交互式特征采集交互式特征采集注记注记等高线等高线,DTM体积体积晕渲晕渲视线视线生成正射生成正射建立透视图建立透视图特征图形特征图形,线划图线划图,属性属

21、性报告报告Mosaicking产品产品:正射影像正射影像,DTM,TIN,等高线等高线,镶嵌镶嵌,特征特征/矢量矢量,透视景观透视景观,GIS,交叉断面交叉断面,影像地图影像地图,等等.建立工程建立工程输入数据输入数据第15页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.1 2.8.1 数字摄影测量系统数字摄影测量系统六、产品六、产品DEMDLGDRGDOM数字高程模型数字高程模型 DEMDEM数字线划地图数字线划地图 DLGDLG数字栅格地图数字栅格地图 DRGDRG数字正射影像图数字正射影像图 DOMDOM简称简称“4D”4D”产品。产品。第16页/共112页第八章第八

22、章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统n n在解析测图仪或坐标仪上附加影像数字化装置及影像匹在解析测图仪或坐标仪上附加影像数字化装置及影像匹配等软件构成在线自动测图系统。配等软件构成在线自动测图系统。只对所处理的局部影只对所处理的局部影像数字化，可以不需大容量的计算机内存与外存，例如像数字化，可以不需大容量的计算机内存与外存，例如早期的早期的AS-llB-xAS-llB-x，GPMGPM以及以及RASTARRASTAR系统均属此类。这些系系统均属此类。这些系统的共同统的共同特点特点是采用专门的硬件数字化相关系统，速度是采用专门的

23、硬件数字化相关系统，速度快，但其算法已被固化，无法修改。随着计算机容量的快，但其算法已被固化，无法修改。随着计算机容量的加大和速度的加快，可以在常规民用解析测图仪上附加加大和速度的加快，可以在常规民用解析测图仪上附加全部由软件实现的数字相关系统，例如在全部由软件实现的数字相关系统，例如在DSR-11DSR-11解析测解析测图仪与图仪与C100C100解析测图仪上安装解析测图仪上安装CCDCCD数字摄影机实现数字相数字摄影机实现数字相关。这种在解析测图仪（或坐标仪）上加装关。这种在解析测图仪（或坐标仪）上加装CCDCCD数字相机数字相机的系统属于混合型的系统属于混合型(hybrid)(hybri

24、d)数字摄影测量系统。著名的数字摄影测量系统。著名的混合型系统还有美国的混合型系统还有美国的DCCSDCCS与日本与日本TOPCONTOPCON的的PI-1000PI-1000。第17页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统一、一、DSR11+CCDDSR11+CCDDSR11DSR11是由瑞士是由瑞士KernKern厂生产的解析测图仪，其控制计算机是厂生产的解析测图仪，其控制计算机是美国美国DECDEC公司的公司的PDP11PDP112323，8080年代末又更换为年代末又更换为PDPl1PDPl1737

25、3。由该厂研制的由该厂研制的KernKern相关器是作为相关器是作为DSR-11DSR-11解析测图仪的附件解析测图仪的附件（图图2-8-12-8-1）；）；第18页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统一、一、DSR11+CCDDSR11+CCD 光源照明的影像，通过光学系统以及分光镜，将光源照明的影像，通过光学系统以及分光镜，将光线分成两部光线分成两部分分：一部分到达目镜系统，因此作业人员还能与观测常规的：一部分到达目镜系统，因此作业人员还能与观测常规的DSR-11-DSR-11-样样进行操作，同时也可

26、以用于监视自动立体匹配的过程；另一部分光线则进行操作，同时也可以用于监视自动立体匹配的过程；另一部分光线则到达阵列摄像机。阵列摄像机是由到达阵列摄像机。阵列摄像机是由100100100100个光电二极管组成的阵列，个光电二极管组成的阵列，每个光电二极管中心之间的间距为每个光电二极管中心之间的间距为6060m m，由于从像平面到摄像机之间，由于从像平面到摄像机之间的光学系统的放大倍率是的光学系统的放大倍率是3 3倍，因此每个光电二极管相当于像平面上是倍，因此每个光电二极管相当于像平面上是2020m m。我们可以看做为摄像机将像片上的影像分成。我们可以看做为摄像机将像片上的影像分成2020m m2

27、020m m大小大小的一个像元素。因此摄像机的整个幅面相当于像平面上为的一个像元素。因此摄像机的整个幅面相当于像平面上为2mm2mm2mm2mm，它，它将这样范围内的影像分成将这样范围内的影像分成100100100100个像素，后来又更换为个像素，后来又更换为HitachiHitachi的的CCDCCD相机，幅面为相机，幅面为512512像元像元480480像元的面阵列，像元大小为像元的面阵列，像元大小为1313m m1616m m。两个两个CCDCCD相机与一个插在主处理器相机与一个插在主处理器P1P1中的实时影像处理器相连（如中的实时影像处理器相连（如图图2-2-8-18-1所示）。所示）

28、。第19页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统一、一、DSR11+CCDDSR11+CCD第20页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统一、一、DSR11+CCDDSR11+CCD 实时影像处理器实时影像处理器由两块线路板组成，第一块为模拟由两块线路板组成，第一块为模拟处理器处理器AP-512AP-512，其作用是将，其作用是将CCDCCD相机输出的模拟信号转换成相机输出的模拟信号转换成数字信号；第二块是帧缓冲器数字信

29、号；第二块是帧缓冲器FB-512FB-512，可存贮，可存贮512512512512像素像素的的8bit8bit灰度，并以灰度，并以1.25MB/s1.25MB/s的速度传送到主机。的速度传送到主机。影像匹配采用影像匹配采用VLLVLL法法，直接在物方获取数字地面模，直接在物方获取数字地面模型。型。第21页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD 为了实现数字相关，与为了实现数字相关，与Kern DRS-11-Kern DRS-11-样，在样，在Planicomp C1

30、00Planicomp C100解析测图仪上安装解析测图仪上安装CCDCCD数字摄影机，实现光数字摄影机，实现光电转换。整个仪器的光机部分的改装如电转换。整个仪器的光机部分的改装如图图2-8-22-8-2所示。所示。第22页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD 为了实现数字相关，与为了实现数字相关，与Kern DRS-11-Kern DRS-11-样，在样，在Planicomp C100Planicomp C100解析测图仪上安装解析测图仪上安装CCDCCD数字摄影

31、机，实现光数字摄影机，实现光咆转换。整个仪器的光机部分的改装如咆转换。整个仪器的光机部分的改装如图图2-8-22-8-2所示。所示。它是在仪器上安装了两个它是在仪器上安装了两个HamamatsuHamamatsu固定摄像机，固定摄像机，为了不影响解析测图仪原来的观测系统，仅用一个分光镜代为了不影响解析测图仪原来的观测系统，仅用一个分光镜代替了原来的棱镜，来自原来照明系统的光线通过透明正片后，替了原来的棱镜，来自原来照明系统的光线通过透明正片后，投影到分光镜上，分光镜将投影到分光镜上，分光镜将85%85%的光线仍然反射到原来仪器的光线仍然反射到原来仪器的光学系统中。因此，作业员还能按常规的方法进

32、行观测，的光学系统中。因此，作业员还能按常规的方法进行观测，丝毫不受干扰，仅有丝毫不受干扰，仅有15%15%的光线透过分光镜后，通过物镜达的光线透过分光镜后，通过物镜达到到CCDCCD阵列摄像机。阵列摄像机。第23页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD 摄像机摄像机C1000-35MC1000-35M是由是由244244（竖直方向）（竖直方向）320320（水（水平方向）个金属氧化半导体元件组成的传感器阵列，每个半平方向）个金属氧化半导体元件组成的传感器阵列，每个半

33、导体原件的尺寸是导体原件的尺寸是2727m m2727m m，所以总的传感器阵列的面，所以总的传感器阵列的面积为积为6.6mm6.6mm8.8mm8.8mm。在分光镜与传感器之间插入的光学系。在分光镜与传感器之间插入的光学系统的放大倍率是统的放大倍率是1.351.35倍，因此，在像片上每个像素约为倍，因此，在像片上每个像素约为2020m m2020m m，传感器在像片上的有效尺寸为，传感器在像片上的有效尺寸为4.9mm4.9mm6.4mm6.4mm，摄像机将影像的灰度转变为电信号，然后通过模数转换器，摄像机将影像的灰度转变为电信号，然后通过模数转换器转换成数字转换成数字灰度值灰度值。经过直接数

34、据通道和输入。经过直接数据通道和输入/输出接输出接口，送入计算机处理，同时，摄像机所摄的影像窗口，还可口，送入计算机处理，同时，摄像机所摄的影像窗口，还可以在监视器上显示出来，如以在监视器上显示出来，如图图2-8-32-8-3所示。所示。第24页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD第25页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD Planic

35、omp C100 Planicomp C100是由原西德是由原西德OptonOpton厂生产的解析测图仪，厂生产的解析测图仪，但在它上面实现高精度数字相关是由但在它上面实现高精度数字相关是由StuttgartStuttgart大学大学AckermannAckermann教授提出来的。教授提出来的。其出发点是想利用数字相关实现区域网平差其出发点是想利用数字相关实现区域网平差作业中作业中“转点转点”自动化自动化。但是，当时任何一种数字相关方法。但是，当时任何一种数字相关方法均不能满足这一精度要求。基于此目的，他们提出了一种基均不能满足这一精度要求。基于此目的，他们提出了一种基于最小二乘法平差的高精

36、度数字相关方法。由于它所能达到于最小二乘法平差的高精度数字相关方法。由于它所能达到的的影像配准精度很高影像配准精度很高，但是目前的，但是目前的速度还比较慢速度还比较慢，约需要，约需要5s/5s/点。因此，点。因此，它主要的功能将应用于空中三角测量与变形它主要的功能将应用于空中三角测量与变形观测等高精度的量测方面观测等高精度的量测方面。第26页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD（1 1）相对定向。）相对定向。在空中三角测量中能用以自动量测视差完成相对定向在空中三角测

37、量中能用以自动量测视差完成相对定向。例如，。例如，他们利用一个像对，摄影机是他们利用一个像对，摄影机是RMKRMK，像片比例尺为，像片比例尺为1 1：89008900，总共，总共观测了观测了2727个标志点和个标志点和1212个自然明显地物点，根据平差理论，由相个自然明显地物点，根据平差理论，由相关后影像灰度的较差（即残差）关后影像灰度的较差（即残差）v v，可求得理论的标准差，可求得理论的标准差 X X,Y Y，它可以作为自动视差量测的内部精度。，它可以作为自动视差量测的内部精度。对人工标志点对人工标志点 0.05 0.05像素（像素（11 m m）对自然明显点对自然明显点 0.07 0.0

38、7像素（像素（1.41.4 m m）同时利用相对定向后，残余的上下视差同时利用相对定向后，残余的上下视差PYPY，用下式估算量测精度：，用下式估算量测精度：第27页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD（1 1）相对定向。）相对定向。所得的结果列于所得的结果列于表表2-8-12-8-1。从表中可以看出，。从表中可以看出，数字相关可以达到作数字相关可以达到作业员立体观测的精度业员立体观测的精度。第28页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2

39、 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD（2 2）相邻航带公共点的传递。）相邻航带公共点的传递。实现空中三角测量自动化，众所周知，区域网平差中相邻航实现空中三角测量自动化，众所周知，区域网平差中相邻航带之间加密点和控制点的转刺，是影响区域网精度的一个重要因带之间加密点和控制点的转刺，是影响区域网精度的一个重要因素。即使用很好的转点仪进行转刺，其精度也汉为素。即使用很好的转点仪进行转刺，其精度也汉为7-107-10m m，而且，而且还要破坏周围的影像，影响立体观测。因此，为了进行高精度的还要破坏周围的影像，影响立体观测。因此，为了进行高精

40、度的空中三角测量，必须将外业控制点与加密点全部做成人工标志点，空中三角测量，必须将外业控制点与加密点全部做成人工标志点，显然这是十分费时和不经济的。显然这是十分费时和不经济的。高精度数字相关就是为解决相邻高精度数字相关就是为解决相邻航带的转点而提出来的航带的转点而提出来的。第29页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD（2 2）相邻航带公共点的传递。）相邻航带公共点的传递。例如图2-8-4所示，一个控制点在几张相邻的像片上出现。为了实现转点，可将其中一个点周围的影像（

41、如像片1-2上的点）窗口的数字影像存在计算机中作为“模板”。当观测任何一个像对（如-l/-2）时，先将该点的影像“模板”调入计算机内存，与该像对中的任何一张像片上该点附近的影像作数字相关，确定它在这两张像片上的精确点位，从而实现了点的传递。第30页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD（2 2）相邻航带公共点的传递。）相邻航带公共点的传递。根据他们的试验，共三条航带，根据他们的试验，共三条航带，2626张像片，所有控制点与加张像片，所有控制点与加密点全部采用标志点。为

42、了试验比较，总共做了四组观测：一、密点全部采用标志点。为了试验比较，总共做了四组观测：一、二组分别由作业员在二组分别由作业员在PSKIPSKI与解析测图仪与解析测图仪C100C100上观测人工标志点；上观测人工标志点；三、四组是采用高精度数字相关在三、四组是采用高精度数字相关在C100C100上进行，其中第三组是标上进行，其中第三组是标志点。第四组是观测自然明显点，四组观测结果列于志点。第四组是观测自然明显点，四组观测结果列于表表2-8-22-8-2。第31页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C

43、100+CCDC100+CCD（2 2）相邻航带公共点的传递。）相邻航带公共点的传递。根据他们的试验，共三条航带，根据他们的试验，共三条航带，2626张像片，所有控制点与加密点全张像片，所有控制点与加密点全部采用标志点。为了试验比较，总共做了四组观测：一、二组分别由作部采用标志点。为了试验比较，总共做了四组观测：一、二组分别由作业员在业员在PSKIPSKI与解析测图仪与解析测图仪C100C100上观测人工标志点；三、四组是采用高精上观测人工标志点；三、四组是采用高精度数字相关在度数字相关在C100C100上进行，其中第三组是标志点。第四组是观测自然明上进行，其中第三组是标志点。第四组是观测自然

44、明显点，四组观测结果列于显点，四组观测结果列于表表2-8-22-8-2。从表中看出，高精度数字相关结果略低于作业员，但自动化结果所从表中看出，高精度数字相关结果略低于作业员，但自动化结果所作的标志点与自然点的精度相差极微。而且，作的标志点与自然点的精度相差极微。而且，它的精度是人工转刺明显它的精度是人工转刺明显点（用转点仪）的点（用转点仪）的2 23 3倍倍。因此，。因此，采用高精度数字相关后，可以不用标采用高精度数字相关后，可以不用标志点（加密点），而且无须人工转刺，这是高精度数字相关的明显的经志点（加密点），而且无须人工转刺，这是高精度数字相关的明显的经济效益济效益。第32页/共112页第

45、八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统二、二、C100+CCDC100+CCD（3 3）自动量测框标，实现内定向自动化。）自动量测框标，实现内定向自动化。即将一个标准的框标灰度分布阵列作即将一个标准的框标灰度分布阵列作“模板模板”，用它对实际像片上，用它对实际像片上的框标影像作相关，即能求得框标的仪器坐标。的框标影像作相关，即能求得框标的仪器坐标。（4 4）数字地面模型。）数字地面模型。即对在即对在C100C100上已定好向的像对，作断面扫描，自动形成数字地面模上已定好向的像对，作断面扫描，自动形成数字地面模型。型。（5

46、 5）变形观测。）变形观测。过去为了进行变形观测需做大量的标志点，做标志点时还必需按变过去为了进行变形观测需做大量的标志点，做标志点时还必需按变形规律进行布设。利用高精度数字相关进行变形观测，只要将固定的明形规律进行布设。利用高精度数字相关进行变形观测，只要将固定的明显点影像作显点影像作“模板模板”存放起来，与不同时期所摄的影像进行数字相关，存放起来，与不同时期所摄的影像进行数字相关，求得其变形移位量，这被认为是求得其变形移位量，这被认为是高精度数字相关的主要应用前景之一高精度数字相关的主要应用前景之一。第33页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2

47、混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统三、三、DCCSDCCS数字坐标仪相关系统数字坐标仪相关系统 DCCS(digital comparator correlator system)DCCS(digital comparator correlator system)系统是以解析测图仪创始人系统是以解析测图仪创始人HelavaHelava为首的美国为首的美国HelavaHelava公司公司(HAI)(HAI)的产品，是与装备的产品，是与装备CCDCCD相机的解析测图仪类似的相机的解析测图仪类似的混合型混合型(hybrid)(hybrid)系统，系统，DCCSDCCS用于自动选取并量测区域

48、空中三角测量的连接点用于自动选取并量测区域空中三角测量的连接点。系统。系统的坐标仪部分是一台配备了一个经检校过的固态面传感器的单像坐标量测仪，用于的坐标仪部分是一台配备了一个经检校过的固态面传感器的单像坐标量测仪，用于从航空像片上提取数字化块，待用作选点和相关的输入。这些块可以数字化形式存从航空像片上提取数字化块，待用作选点和相关的输入。这些块可以数字化形式存贮供日后使用，因此这台单像坐标量测仪实际上便成为一台像片坐标仪。选点和相贮供日后使用，因此这台单像坐标量测仪实际上便成为一台像片坐标仪。选点和相关过程均自动化并数字化，选点系根据兴趣算子的输出，同时，在连接点上用最小关过程均自动化并数字化

49、，选点系根据兴趣算子的输出，同时，在连接点上用最小二乘相关二乘相关(LSC)(LSC)实现数学上严格的多张像片相关。实现数学上严格的多张像片相关。据称，相关影像坐标的标准差达据称，相关影像坐标的标准差达0.010.01像素，而光线交会后的图像残差的中误像素，而光线交会后的图像残差的中误差为差为0.10.1像素，后者表示相关器以此精度找到同名影像的细部。该系统包括连接点像素，后者表示相关器以此精度找到同名影像的细部。该系统包括连接点在标准点位上自动定位和重新获取，亦可根据需要直接与区域三角测量程序在标准点位上自动定位和重新获取，亦可根据需要直接与区域三角测量程序(GIANT)(GIANT)相连，

50、研制者认为，相连，研制者认为，DCCSDCCS是新一代摄影测量仪器的代表。是新一代摄影测量仪器的代表。第34页/共112页第八章第八章 数字摄影测量系统数字摄影测量系统2.8.2 2.8.2 混合型数字摄影测量系统混合型数字摄影测量系统三、三、DCCSDCCS数字坐标仪相关系统数字坐标仪相关系统DCCSDCCS数字坐标仪相关系统主要数字坐标仪相关系统主要由三部分硬件组成由三部分硬件组成：一台单像坐标：一台单像坐标量测仪量测仪/图像传感器，一个显示图像传感器，一个显示/控制台和一个控制器控制台和一个控制器/相关器，其相关器，其组成如组成如图图2-8-52-8-5所示。所示。第35页/共112页第