掃描坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為像平面坐標(biāo).doc

實驗一、坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換實驗原理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換實際上是完成像片上像素的像素坐標(biāo)到像平面坐標(biāo)的一個轉(zhuǎn)換，此過程又被稱作數(shù)字影像的內(nèi)定向。解析攝影測量學(xué)通過坐標(biāo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)和共線方程建立了像點坐標(biāo)與對應(yīng)物點坐標(biāo)的嚴(yán)密關(guān)系。數(shù)字影像像素坐標(biāo)系不同于像平面坐標(biāo)系，需要通過內(nèi)定向建立像素坐標(biāo)系與像平面坐標(biāo)系的關(guān)系。由數(shù)字相機直接獲取的數(shù)字影像具有簡單的內(nèi)定向關(guān)系；通過對光學(xué)航片的掃描得到的數(shù)字化航片則需要識別和量測框標(biāo)的像素坐標(biāo)，結(jié)合相機檢定數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)定向。內(nèi)定向的實質(zhì)是要確定像素點在像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。由于我們在掃描像片的時候像片的位置放置和像素坐標(biāo)系和像平面坐標(biāo)系之間的差異而導(dǎo)致同一個像素點在不同的坐標(biāo)系中有不同的坐標(biāo)值，我們在進(jìn)行解算的時候所應(yīng)有到得是像平面坐標(biāo)，而根據(jù)掃描所得到的相片我們只能得到像素坐標(biāo)，那么他們之間就存在一個轉(zhuǎn)換的關(guān)系，這個關(guān)系我們通常將它描述為一個關(guān)系式，即仿射變換：其中x y分別為像素點在像素坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值，x y為相對于的點在像平面坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。所以根據(jù)上式我們只要知道一部分點在兩種坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值我們就可以求得仿射變換中所對應(yīng)的系數(shù)，然后就可以根據(jù)一個像素點的像素坐標(biāo)而求得其所對應(yīng)的像平面坐標(biāo)。由于在實際的應(yīng)用中我們已經(jīng)知道了8個框標(biāo)的像平面坐標(biāo)，所以我們只需要通過一定得手段量取他們的像素坐標(biāo)就可以求得所對應(yīng)的系數(shù)。當(dāng)量測分別位于影像四邊中央和四角的8個框標(biāo)，也可采用雙線性變換公式進(jìn)行像點坐標(biāo)改正： 實驗用具及已知數(shù)據(jù)文件計算機、編程軟件（MATLAB），通用圖像處理軟件Photoshop、立體像對：左片 01-156_50mic.tif、右片01-155_50mic.tif,地面GCP標(biāo)識文件01-156_50mic.jpg、像框標(biāo)坐標(biāo)理論值實驗步驟找到像框標(biāo)的像素坐標(biāo)將其將立體像對中的左片用Photoshop軟件打開，此時此軟件說用的坐標(biāo)即為像素坐標(biāo)，那么我們就可以通過此軟件找到像框標(biāo)對應(yīng)的像素坐標(biāo)。像框標(biāo)在像片中的分布位置如圖如圖所示：由于像框標(biāo)在像片上的位置已經(jīng)用紅色的小圓圈標(biāo)識出來，我們只需要找到它的大體位置然后將它放大，知道放大到不能繼續(xù)放大位置，那么這是說看到的圖像就是一個個分離的像素點，然后將光標(biāo)放到小圓圈和十字架的中心位置，這是軟件上將會顯示光標(biāo)所指示的像素點的像素坐標(biāo)，將它記錄下來，然后輸入到之前說新建的.txt文件中。再輸入數(shù)據(jù)的時候，依次輸入x y坐標(biāo)值，每個數(shù)字之間用逗號隔開，直到八個框標(biāo)的像素坐標(biāo)都輸入完為止，然后換行。按順序?qū)⒖驑?biāo)的像素坐標(biāo)輸入到一個文本文件中：用同樣的方法對右片進(jìn)行同樣的處理，并將所得的坐標(biāo)數(shù)據(jù)保存到另一個文本文件中。這樣就完成了第一步的處理?？驑?biāo)坐標(biāo)的理論值輸入到文件中因為對于一張航空攝影像片它的框標(biāo)坐標(biāo)的理論值是已知的，我們在實驗前都已經(jīng)得到了8個框標(biāo)所對應(yīng)的理論像平面坐標(biāo)。在此步我們只需要將已知的數(shù)據(jù)輸入到我們的數(shù)據(jù)文件中，以遍程序能正確讀入數(shù)據(jù)。我們將前面所建立的保存框標(biāo)像素坐標(biāo)的文本文件打開，在它的第二行輸入8個框標(biāo)的坐標(biāo)理論值。找出每張像片上GCP所對應(yīng)的像素坐標(biāo)根據(jù)所提供的GCP標(biāo)識的圖像文件我們可以推測每張像片上游六個地面控制點，由于他們的大體位置已經(jīng)在圖片上標(biāo)出，所以我們只需要根據(jù)給定的信息找到相應(yīng)的點，找到他們所對應(yīng)的像素坐標(biāo)，將它們記錄保存下來。此步與前面求框標(biāo)的像素坐標(biāo)基本相同，但與前面比起來，顯得相對難一些，在這個步驟中由于在我們所要處理的像片中并沒有對地面控制點的具體位置在圖上標(biāo)識出來，所以我們只能根據(jù)給定的控制點的描述圖片在我們所處理的相片上來找到地面控制點所對應(yīng)的位置。我們首先需要根據(jù)地面控制點周圍的地貌情況判斷出它在我們所要處理的相片上所對應(yīng)的位置，然后將他放大，與說給出的地面控制點周圍環(huán)境的具體描述的圖片對比，則可找到其對于的位置，在圖上地面控制點所對應(yīng)的像素顯示為一個黑色小方塊，我們可記錄下他的位置，然后輸入到坐標(biāo)文件中將其保存。下面給出6156好控制點位置過程：對6156號控制點的描述圖像為：它在我們的目標(biāo)像片中的位置大概在下圖說畫的紅圈中：我們將次區(qū)域放大。 與實地的描述相對比：我們可以得到此地面控制點的像素作弊為：11.56 18.25最后將所得到的數(shù)據(jù)輸輸入到我們的數(shù)據(jù)文件中，即完成了我們的數(shù)據(jù)處理,最后所得的數(shù)據(jù)文件為：求變換參數(shù)及地面控制點的像平面坐標(biāo)首先是將8個框標(biāo)的正確坐標(biāo)和量測坐標(biāo)值帶入變換公式中，求得8個待定參數(shù)。然后再用變換公式按變換參數(shù)已知，對每個量測的坐標(biāo)值變化到理論影像坐標(biāo)。其中變換參數(shù)可根據(jù)最小二乘法求出在此步中我們只需用在MATLAB環(huán)境下調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)即可完成待定參數(shù)及地面控制點的像平面坐標(biāo)的求解。實驗過程如下，在MATLAB命令窗口中輸入轉(zhuǎn)換文件zhuanhuan_GZ，調(diào)用相應(yīng)的腳本文件。選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件，并將結(jié)果保存完成以上兩步后我們就可得到我們所需要的控制點在左右像片中的像平面坐標(biāo)數(shù)據(jù)： 實驗總結(jié)及感想通過一個多小時的努力，本次實驗成功的完成了，回想起來還是感覺比較容易的。此次實驗所用到的實驗原理像對來說比較簡單。實驗中主要利用了仿射變換，然后就是通過幾個已知點的坐標(biāo)找到他們之間的變換系數(shù)。本次實驗的關(guān)鍵步驟在于找到有關(guān)點對應(yīng)的像素坐標(biāo)。對于框標(biāo)來說顯得相對容易。而對于地面控制點來說，就有一點難找了，它們在圖片上并沒有明顯的標(biāo)記。在剛一開始，我怎么有不能準(zhǔn)確的找到他們的位置，而只是在圖上四處亂找，這無異于大海撈針。在嘗試了一段時間后，我終于找到了實驗的訣竅，我們不能求一步就能達(dá)到目的，只能一步一步的將我們搜索的范圍縮小，然后與實地的詳細(xì)描述相對比，即可快速的找到我們所搜尋的目標(biāo)。學(xué)了這么久的攝影測量，此次實驗讓我們第一次接觸到了攝影像片，心中比較的激動，整個實驗都在比較愉悅的心情中順利的完成了。在剛剛從老師那兒拿到像片的時候，我被它超高的分辨率給驚呆了，在看了看他的大小與普通圖片比起來相差太大了。在實驗的過程中我們同時還學(xué)會了立體像對左右片的識別。此次實驗讓我們對攝影測量有了一個更為客觀的了解，提高了我們動手操作