第12卷第3期测绘学报Vol.12,No.1983年8月ACTAGEODETICAetCARTOGRAPHI户ASINIC人August,1983数字微分纠正的基本原理和方法’常本义.陈鹰提要本文介绍了利用数字影象处理系统进行数字微分纠正的基本原理,分析了利用该系统进行数字微分纠正的各种可能和方法,提出了用阵列代数法进行象元位置内擂的数学模型,据此进行了相应的试验和比较,试验证明,阵列代数内插数字微分纠正是一种行之有效的方法。同时还进行了利用数字高程模型数据构成等高线影象的初步试验,结果表明,利用数字影象处理系统制作的数字影象地图具有较好的数学精度。一、数字微分纠正的基本原理1.数字影象和数字化影象数字影象或数字化影象都可以看成是一个二维矩阵,矩阵的行和列表示象片上某一点的几何位置,矩阵元素本身则表示该点的密度等级;这个由一系列密度等级所组成的矩阵,通称为数字影象,矩阵元素则称为象元或象素。为了区别起见,一般将直接来自空间传感器的影象数字信息称为数字影象;将经过数字化器转换的光学象片的数字信息称为数字化影象。本文所讨论和处理的是数字化影象,不过其基本原理和方法对于数字影象也同样适用。无论是数字影象还是数字化影象,就投影性质来说,可以分为中心投影和正射投影,在本文里,以g(。、。)表示中心投影的数字影象,而G(X、Y)表示正射投影的数字影象。我们在试验中所使用的影象数字化器和影象记录器均为滚筒扫描式影象处理系统。2.数字影象微分纠正—间接法与直接法数字影象微分纠正是一个纯数字处理过程,电子计算机根据象片外方位元素、地面的数字高程模型(DEM)等起算数据,确定正射投影象点位置与对应的中心投影的象点位置,然后将原始影象象元的密度值赋予对应的正射位置的象元,如此逐一进行,即可完成全部影象的数字微分纠正。透视影象文件Z‘X、Y)计算x、y、“、,扫描记录正射象片图1间接法概略框图.本文1982年名月23日收到。测绘学报12卷实现数字微分纠正有两种处理方法,即所谓由地面(模型)到象片的间接法以及由象片到地面的直接法。间接法的处理过程见图l,可以用下列数字模型说明:(l)由正射位置的地面坐标确定相应的象点坐标=一r竺2兰土鱼兰土兰多-’a3丫+b3y十c3Z=一f卫达土丝臼三运a3X+b3y+esZ(l)式中:X、Y、Z—以摄站为原点的地面点大地坐标;a,、b*、“*—方向余弦;气象平面坐标(简称象坐标);f—摄影机主距。本文所用到的DEM数据系用HCS数字测图仪*获取。(2)由象元坐标与象坐标的关系确定象元坐标考虑到两坐标系可能存在着仿射变形,因此用仿射变换公式确定其关系:100“Vr.esl百L+,.1习飞.11七毛u0内r!..LLwe.J++,leselJ,.seseX丫.X丫叮尸.1‘LLe.L,.JFJJnl飞nl飞民{一〔芝:!:〕一l及(2)式中:ml、飞、mZ、飞、七、凡一仿射变换系数,可预先侧定;“、v—象元在扫描坐标系的坐标;“百、。石—象主点在扫描坐标系的坐标;“。二。‘+棍;场二。石+左2.(3)给正射位置的象元赋予密度值由(2)式求得的(。、刃不一定恰好处于象元位置上,一般用邻近点法,即g(。、。)==乡G(X、Y)。直接法是由象片到地面,其起始数据是象片数字视差模型(DPM),DPM是按象片规则格网排列的左右视差值,它可以是象片坐标数字化器的观测结果,也可以是数字相关的直接记录,可见图2。处理时,由(x、入P)用前方交会公式求得地面坐标(X/、Yz),以及相应的象元密度值g(u产、v产)o显然,这样只能得出一个非规则的地面格网及其对应的象元密度值(X/、Y/、g),还必须进行搜素内擂,确定正射位置(即地面规则格网点),并内插其相应的象元密度值G(X、Y).上述两种方法,从数据处理的过程来看,直接法计算量大,程序也复杂,但是当仪器设备只能提供DPM数据时,直接法也完全可供使用。我们所讨论的直接法和间透视影象文件扫描原始象片「由x.少求“‘、,’,确定‘万’、y’)与了《“’、,’丫的对应关系搜索.确走正射位置《x、y》,形成规则格网内插G《尤、Y)扫描记录正射象片图2直接法概路框图*常本义,吴守琳等:数字侧图仪及其在空中三角测最和数字地形模形中的应用,测绘学报,1982年第2期。3期常本义等:数字微分纠正的基本原理和方法接法,都是指对象元进行逐个纠正,为此,应将DEM数据或DPM数据内插加密到一定的密度,使其与象元大小相适应。二、象元...
