1 洞室数字正射影像展示图的生成.pdfVIP

洞室数字正射影像展示图的生成 1 2 杨朝辉 ，李浩 （1. 苏州科技大学城市与环境学系，江苏 苏州 215011 ；2.河海大学测量系，江苏 南京 210098 ） 针对常规洞室研究成果缺少直观性和形象性的缺陷，本文综合了数字摄影测量技术和图像 摘要： 处理技术，把洞室的原始影像通过一系列数字处理，生成了数字正射影像展示图，加强了对洞室 的自动化研究。 关键词：洞室；正射影像展示图；几何校正 在洞室的相关研究中，经常要用到洞室的展示图。传统的展示图一般是由手工绘制。而 本文通过对数码相机的可量测化改造，将其作为数字图像采集装置得到洞室墙面的原始影 像，并对其处理得到洞室的正射影像展示图。 外业拍摄时，洞室的形态有很多，有矩形洞、圆形洞、城门形洞和马蹄形洞等，每个洞 室在开挖时都有一条设计中轴线。在拍摄时，测站设在洞室的中轴线上，并把数码相机连接 在经纬仪上。每一测站内，相机主光轴垂直于洞壁，按左墙、天顶、右墙的顺序逐张拍摄， 每两张相邻像片有一定的重叠，从而完成一个条带的拍摄。在进行下一测站的拍摄时，除了 注意本条带内相邻像片的重叠外，也要保证与上一测站的像片在左右方向上有一定的重叠。 这样逐条带地拍摄，最终影像覆盖全部洞壁。在每一测站内，必须记录仪器高和每张像片的 竖角 （由经纬仪读数），另外还要记录站间距离和洞形参数 （如洞室的宽、墙高、弧顶高等）， 为内业影像处理提供起算参数。 1 影像的几何校正 1.1 几何校正的流程 一般航片的几何校正是把航片上的所有点都投影到地面上，而洞室图像的几何校正有其 自己的特点，即它是把像片中的像元投影到墙面的展示面上去。针对不同的研究对象，校正 公式必须输入不同的洞室模型参数。根据洞室参数，系统得到校正变换函数，并根据此变换 函数把原始数字图像转为校正图像。具体的流程如下所述： （1）读入原始的洞室影像 （2 ）根据不同的洞室模型参数，建立校正变换函数 （3 ）通过校正变换函数，找到原始影像四条边界上所有点在校正图像上的位置，从而 确定校正图像的影像范围。 （4 ）在校正图像中按规则格网取出图像内每一个像元点，并利用校正变换函数反求出 其在原始影像上对应的位置，并采用线性插值法得到对应点的灰度值，填入校正图像中。 1.2 相关的坐标系统 ，其中 为 在影像处理过程中，各像元需在以下坐标中进行转换：像平面坐标系o -xz o z S - xyz 原始像片中心， 轴指向像片的正右方， 轴指向像片的正上方；像空间坐标系 ， x - 1 - z z y 其中x 、 轴与像平面坐标系的x 、 平行， 轴与摄影方向重合，在这个坐标系中，每个 y z z 像点的 坐标均等于- f ，而 、 坐标也就是像平面上的像坐标 、 ；物方空间坐标系 x x D -XYZ ，坐标轴方向如图 1 所示，其中坐标原点为洞室中轴线的洞口起点处D 点，X 轴 为洞室纵深方向；像空间辅助坐标系S -uvw ，其中S 为投影中心，坐标轴 、 、 分别