第13课：基于遥感的三维重建理论与方法.pptVIP

对于房屋这类规则几何体含有许多相互平行的直线，当拍摄的角度不同，影像上就含有不同的数量的灭点，如图所示： 3个灭点的情况 2个灭点的情况 3、影像上灭点的确定 房屋的影像 i j m 三点共线条件 在影像上存在着大量的平行于X / Y / Z坐标轴的直线（如图2所示），每两条这样的直线（分别平行于X或Y或Z坐标轴）就能求得一个灭点。 4、方位元素与灭点初值的解求 o X? Y? Z? X Y Z x y ? ? S f ? ? ? 灭点与方位元素 （1）像主点的求解 是由三个灭点构成的三角形? X?Y?Z?的重心 （2）影像的主距 其中xX?、y X?、x Y?、y Y?为相应灭点的坐标 （3）影像的角元素 立方体房屋 5、摄站坐标的解求与房屋建模 摄站坐标的解求与房屋建模，实际上是同步进行的。 通过摄站坐标与共线方程，再加上直角条件，就能求得房屋的另外两个参数：房屋的宽度W与高度H。 单像房屋三维重建的结果 a b 6、单像三维重建示意图 遥感影像三维重建 研究意义： 三维可视化是城市基础建设、规划、环境保护、交通和通讯等方面的一个重要环节,是当今 “数字城市”(digital city) 的一个重要表现手段，研究快速建立三维城市模型是构建数字城市的一个重要方面。当今先进的遥感技术和数字摄影测量技术是三维城市景观模型重建的一个重要手段。因此利用遥感影像可以快速获取三维信息。 一、摄影测量基本原理 X Y Z a (x,y) x y z S(Xs, Ys, Zs) A(X,Y,Z) 1、共线方程 2、解算地面点的三维坐标 由共线方程可知，单张像片只能列出两个方程，无法求解三个未知数（X,Y,Z），所以利用立体像对进行地面点三维坐标的解算，如图所示。 基本原理 已知量 未知量 二、高分辨率遥感影像三维重建 1、高分辨率卫星简介 IKONOS（4m彩色、1m全色卫星影像 Quickbird（快鸟、0.6m）卫星影像 2、高分率遥感影像成像模型 传感器成像模型的建立是进行摄影测量立体定位处理的基础，一般分为物理和通用传感器模型。 在传统的摄影测量领域，使用较多的是物理传感器模型，而且使用画幅式相机，这样基于共线方程的立体像对纠可以实现三维重建。 随着遥感技术和航天技术的发展，在摄影测量领域画幅式相机逐渐被CCD传感器所取代，如果采用基于共线方程传感器模型描述，将导致定向参数之间的强相关性，影响定向的精度和稳定性。同时通用传感器模型与具体的传感器无关，因而更能适应传感器成像方式多样化的发展要求，所以通用传感器模型的研究成为当前摄影测量与遥感领域的一个重要研究方向。 3.常用影像定位方法 多项式法 共线方程式法 直接线性变换法 仿射变换法 有理函数模型法 3.常用影像定位方法 多项式法 共线方程式法 3.常用影像定位方法 直接线性变换法 仿射变换法 8参数法 3.常用影像定位方法 严密仿射变换公式 有理函数模型法 3.常用影像定位方法 有理函数模型 (RFM) 基于RFM的通用传感器模型 RFM定义： RFM是将像点坐标（r , c）表示为以相应地面点空间坐标 （X,Y,Z）为自变量的多项式的比值，公式如下： RFM传感器优点： ①、 一般性：形式简单，适用于大多数传器； ②、必威体育官网网址性：RFM中隐含了传感器信息； ③、高效性：便于实时处理。 称为有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficients,RPC)，简称RPC参数 3.常用影像定位方法 有理函数模型系数（RPC）的解算方法： 与地形无关的RPC系数求解 传感器的严密物理模型已知 空间格网+最小二乘法 与地形有关的RPC系数求解 传感器的严密物理模型未知 GCP选点+最小二乘法 3.常用影像定位方法 有理函数模型的优化 直接优化法 利用新增GCPs对RPC系数重新解算 新增的GCPs作为 RPC系数解算的 强制附合条件 权阵赋值 条件平差 附有条件的间接平差 新RPC系数 原始RPC系数 原始GCPs 新增GCPs 3.常用影像定位方法 间接优化法 利用新增GCPs计算仿射变换系数， 改变像方空间坐标值 原始像素坐标 原始RPC系数 新增GCPs 像方仿射变换系数 新像素坐标 新增GCPs用于像方仿射变