【文章內容簡介】 entation對于模擬型立體測圖儀, 包括機助測圖系統(tǒng), 立體像片對的相對定向, 是通過左右像片車架的空間運動來實現(xiàn)的, 以便消除立體模型內各點的上下視差, , 與解析空中三角測量的相對定向算法相同, 而且可以利用加密成果中的像片外方位元素直接進行安置, 可以加快相對定向的速度. Absolute orientation傳統(tǒng)的模擬立體測圖儀絕對定向, 通常分成高程置平和平面對點兩個步驟來完成的. 立體模型的絕對定向, 通常需要6個已知平高定向點, 至少應有4個平高點. 解析測圖儀和機助測圖系統(tǒng), 立體模型的絕對定向, 是按三維正形變換算法, 利用最小二乘法進行平差解算的. Feature collection作業(yè)人員在完成立體模型的絕對定向后, 需經(jīng)專職質量檢查人員聯(lián)機檢查, 確認精度符合要求后, 方可進行地物采集. 應參照外業(yè)調繪片，在立體模型上仔細辨認，分類進行測繪. 對于數(shù)字化測圖, 應按統(tǒng)一的地物編碼系統(tǒng)分類進行采集,并且分層進行存儲. 同時采集的數(shù)據(jù)還應加上地物屬性, 以方便于同GIS建立接口. 為了便于在采集和編輯中明顯地區(qū)分不同的地物, 各種現(xiàn)狀地物通常賦予相應的顏色. Capture of topographic data在傳統(tǒng)的模擬測圖中，包括機助測圖中，地貌采集是由等高線描繪和注記高程點兩個部分組成的。等高線的基本等高距，應按規(guī)范根據(jù)成圖比例尺、地形類別及用圖需要選定；計曲線則取基本等高距，即首曲線的5的倍數(shù)。高程注記點，一般選在明顯地物點和地形點上，依據(jù)地形類別及地物點和地形點的多少，其密度規(guī)范規(guī)定圖上每10cm10cm為5―20個點。在解析測圖儀上，地貌測繪可以有多種選擇方式，除按等高線和高程注記點外，還可采用按程序控制的矩形格網(wǎng)或斷面方式采集地形點。 Editing of original map地形原圖編輯包括，對原圖中地物地貌表示不合理之處的處理，相鄰圖幅的接邊處理，以及道路、河流、街道等名稱的注記。 Map drafting在傳統(tǒng)的模擬測圖中，原圖清繪的主要任務是在鉛筆稿原圖上進行清理著色，或者在聚脂薄膜上刻繪。對于數(shù)字化測圖，在經(jīng)過圖形編輯和審校后，可直接利用高精度繪圖機繪制線劃地形圖，還可用磁介質提供數(shù)字地形圖產(chǎn)品。 、補調 Field additional identification and survey對于航攝漏洞，像片在攝影時被煙云遮蓋或地物為陰影所遮擋部分，以及城鎮(zhèn)大比例尺測圖中量注屋檐等，均須實地進行補充調繪和地面測繪。在這種情況下，尚需進行二次編輯。三． 數(shù)字攝影測量基本概念 Basic concept of digital photogrammetry 1．數(shù)字攝影測量的定義 Definition of digital photogrammetry 目前，世界上對于數(shù)字攝影測量的定義，主要有兩種觀點。 a. 數(shù)字攝影測量是基于數(shù)字影象和攝影測量的基本原理，應用計算機技術、數(shù)字影象處理、影象匹配、模式識別等多學科的理論與方法，提取所攝對象以數(shù)字方式表達的幾何與物理信息的攝影測量學的分支學科?！? 美國等國稱之為軟拷貝攝影測量（Softcopy Photogrammetry），我國王之卓教授稱為全數(shù)字攝影測量（Full Digital Photogrammetry）.這種定義認為，在數(shù)字攝影測量過程中，不僅產(chǎn)品是數(shù)字的，而且中間數(shù)據(jù)的記錄以及處理的原始資料均是數(shù)字的。 b. 另一種定義，則只強調其中間數(shù)據(jù)記錄及最終產(chǎn)品是數(shù)字形式的，即數(shù)字攝影測量是基于攝影測量的基本原理，應用計算機技術，從影象（包括硬拷貝，數(shù)字影象或數(shù)字化影象）提取所攝對象以數(shù)字方式表達的幾何與物理信息的攝影測量分支學科。 這種定義的數(shù)字攝影測量，包括計算機輔助測圖（常稱為數(shù)字測圖）與影像數(shù)字化圖。影象數(shù)字化測圖，是利用計算機對數(shù)字影象或數(shù)字化影象進行處理，用計算機視覺（其核心是影象匹配與影象識別）代替人眼的立體量測與識別，完成影象幾何與物理信息的自動提取。還有一種類型稱之為混合數(shù)字攝影測量，通常是在解析測圖儀上安裝一對ＣＣＤ數(shù)字相機，對要量測的局部影象進行數(shù)字化，有數(shù)字相關（匹配）獲得點的坐標。 2. 數(shù)字影象獲取與重采樣　　Acquiring and resampling of digital image１）。數(shù)字影象數(shù)字影象是數(shù)字攝影測量的基礎原始數(shù)據(jù)。數(shù)字影象是以象元（象素pixel＝picture element）為單位，以灰度值表示的灰度矩陣。也就是說，在掃描過程中將光學影象抽象為像元的點陣，每個像元范圍（一個微小的區(qū)域）取灰度的平均值作為灰度值。在解析攝影測量中，一個目標點向量Xap 是三維的 　　　　　Xap = (X, Y, Z)t數(shù)字攝影測量與解析攝影測量及模擬攝影測量的根本區(qū)別, 在于對影象輻射信息的計算機數(shù)字化處理. 在全數(shù)字化攝影測量中,目標點向量 Xdp 為 4 維 Xdp = (X, Y, Z, D) t其中 D = D(X , Y) 是該點的輻射量影象的密度或灰度值,集合{D}就構成了數(shù)字影象. 2). 數(shù)字影象獲取 Digital image collection 數(shù)字影象可直接從裝在飛行器上的傳感器產(chǎn)生,記錄在磁介質上。 也可以利用影象數(shù)字化器對攝取的光學影象掃描來獲取,即把原來模擬方式的信息轉換成數(shù)字形式的信息.通常的航空像片,(Chauge Coupled Device 電偶合器件)陣列傳感器組成,分為線陣列和面陣列兩種排列方式.目前,用于數(shù)字攝影測量的高精度掃描儀,主要有如下幾種: a. LeicaHelava 公司的DSW 300 掃描儀 b. ZessIntergraph 公司的 PhotoScan 掃描儀 c. Vexcel VH4000掃描儀3). 影象重采樣 Image Resampling影象重采樣,是指在原采樣的基礎上再一次采樣,即當欲求不位于采樣矩陣點的灰度值時,就需要進行內插,就需要作影象重采,影象的旋轉、核線影象排隊以及數(shù)字影象糾正,均屬于影象重采樣.4). 影象數(shù)據(jù)量數(shù)字影象的每一個數(shù)據(jù)代表了被攝物體上一個點的灰度或輻射強度,此點稱為像元素、或像素、或像元.像素的灰度值常以8位二進制數(shù)表示,即一個字節(jié)(byte).像素的間隔即采樣間隔,(響應于50μ)時,一張23cm 23 cm的影象約包含21 M (兆)字節(jié)(1M = 1000000). 若采樣間隔為 15μ時,一幅影象的數(shù)據(jù)量為 70 M 左右. 一幅 SPOT 衛(wèi)星影象約為 36 M . 　　　　　　　　 3. 影象匹配的基本概念 Basic Concept of Image Matching 1).影象匹配的定義 Definition of Image Matching影象匹配, 實質上是在兩幅(或多幅)影象之間識別同名點. 它是計算機視覺研究的核心問題, 也是數(shù)字攝影測量的核心問題. 數(shù)字影象匹配, 是利用計算機以數(shù)值計算方式,按特定的算法,根據(jù)一定的準則,比較左右影象的相似性,來確定其是否為同名影象塊, 從而確定相應同名像點.2).影象匹配研究的內容: Concerning Contents of Image Matching 影象匹配研究的內容, 涉及影象匹配的精確性, 可靠性, 算法的適應性, 以及匹配速度等. 3).影象匹配策略: Strategy of Image Matching _ 多級影象匹配。 _ 從粗到細的影象匹配。 _ 從單點匹配到整體匹配。 4. 影象相關原理 Principle of Image Matching影象相關是利用兩個相關函數(shù),評價它們的相似性,以便確定同名點. 即首先取出以待定點為中心的小區(qū)域中的影象信號,然后取出其在另一影象中相應區(qū)域的影象信號,計算兩者的相關函數(shù),以相應函數(shù)最大值對應的相應區(qū)域中心點為同名點,即以影象信號分布最相似的區(qū)域為同名區(qū)域. 同名區(qū)域的中心點為同名點. 這就是自動化立體量測的基本原理.最初的影象匹配,是利用相關技術來實現(xiàn)的,隨后發(fā)展了多種影象匹配方法,所以影象匹配常常被稱為影象相關.5. 二維相關與一維相關 2 Dimensional Correlation and Linear Correlation 二維相關一般先在左影象上確定一個待定點,稱之為目標點,以此待定點為中心選取 M N 個像素的灰度陣列,作為目標區(qū)或稱目標窗口. 在右影象上確定可能的搜索范圍,相關過程就是依次在搜索區(qū)中取出 M N 個像素灰度陣列,此搜索窗口通常取 M = N,計算搜索窗口與目標區(qū)的相似性測度,當相似性測度取得最大值時,該搜索窗口的中心像素,則認為是待求的同名點. 一維相關,是利用攝影測量中”核線”的特性,將二維相關簡化為一維相關. (插圖中SS’),稱為同名像點的左、:,同名像點在右影象的搜索區(qū),就可由面狀區(qū)域縮小成一個線段 — . Z Z′ Y Y′ S 基線 S′ X′ 左核線 a a′ 右核線 A 圖1. 立體像片對示意圖 6. 金字塔影象 Pyramid Image綜合考慮相關結果的正確性(或稱可靠性)與精度(準確性),進行初相關,找到同名點的粗略位置,將其結果作為預測值,逐漸加入較高的頻率成分,然后在逐漸變小的搜索區(qū)精確相關,最后用原始信號,.對于二維影象逐次進行低通濾波,并增大采樣間隔,得到一個像元總數(shù)逐漸變小的影象系列,依次在這些影象中相關,即對影象的分頻相關. 具體做法是,通過每 2 2 = 4 個像元平均作為一個像元,構成第二級影象,如此下去,將這些影象疊置起來,很象一座金字塔,因此通常稱之為金字塔影象(Pyramid),或分層結構影象(Hierachical Structure),其每級(層)影象的像元個數(shù),均是其下一層的四分之一. 7. 特征匹配與整體匹配 Feature Based Image Matching and Integrated(Global) Image Matching1). 基于特征的影象匹配 Feature Based Image Matching前述的影象匹配算法,均是在以待定點為中心的窗口(或稱區(qū)域)內,以影象的灰度分布為影象匹配的基礎,故稱之為灰度匹配(Area Based Image Matching).特征匹配或基于特征的匹配(Feature Based Matching,在計算機界也稱為 Primitive Based Matching),根據(jù)所選取的特征,可以分為點特征匹配、線特征匹配及面特征匹配.一般說來,特征匹配可分為三步:a. 特征提取。b. 利用一組參數(shù)對參數(shù)進行描述。c. 利用參數(shù)進行特征匹配.多數(shù)基于特征的匹配方法,也使用金字塔影象結構,即將上一層影象的特征匹配結果,傳到下一層作為初始值,并考慮對粗差的剔除或改正. 由于基于特征的匹配,是以”整像素”精度定位,因而對于需要高精度的情況,將其結果作為近似值,再利用最小二乘影象匹配進行精確匹配,取得”子像素”級的精度. 2). 關系匹配與單像計算機視覺 Relational Image Matching and Monocular Image Computer Vision 影象匹配 — 基于灰度或基于特征的匹配,均是解決影象與影象的匹配問題。 相關匹配 — 可以解決圖形的匹配問題. 關系匹配(Relational Matching)的核心之一,是結構的描述—關系. 這是關系匹配的基礎. 影象通過特征提取,可以用它的結構來表示,從而可以直接解決影象和相應物體的配準. 這就是所謂單像計算機視覺(Monocular Image Computer Vision).關系匹配可以用于圖象與圖象之間的匹配,也可以用于圖象與物體之間的匹配. 前者屬于雙像(或多像)匹配,后者即為單像計算機視覺. 3). 整體影象匹配 Integrated(Global) Image Matching基于特征的影象匹配,考慮了目標窗口的信息量,遵循了先宏觀、后微觀,先輪廓、后細節(jié),先易辨認的部分、后較為模糊的部分這一人類視覺匹配的規(guī)律,因而能夠提高影象匹配的可靠性.無論是基于灰度的影象匹配,還是基于特征的影象匹配,都是基于單點的影象匹配,即以待匹配點為中心(或邊沿)確定一個窗口,根據(jù)一個或多個相似性測度,判