武汉大学摄影测量期末试卷及答案(2005-2011)

4. 请叙述一种构建不规则的三角网的方法。（10 分）

5. 简述利用单张航空影像进行修测的原理。(10 分)

四.综合题（30 分）

1. 结合课间编程实习内容，请叙述基于特征点的影像匹配方法原理，并画出相应的程 序框图。（15 分）

2. 真实景观图与模拟景观图的区别是什么？请说明制作真实景观图的原理以及在 VirtuoZo 作业流程。（15 分）

出卷人 潘励 教研室 负责人 审核签字 年 月 日 共 3 页 第 3 页

武汉大学 2005—2006 学年下学期 《数字摄影测量》试卷（A）答案

一、单项选择题：（从下列各题备选答案中选出一个正确答案，将其 代号填写在相应的横线上。每小题 1 分，共 10 分）

1、A；2、A；3、C；4、D；5、C；6、A；7、B；8、D；9、D；10、D。

二、多项选择题：（从下列各题备选答案中选出一个以上正确答案， 将其代号填写在相应的横线上。每个空 0.5 分，共 10 分）

1、A，C；2、A，B；3、C，D；4、A，D；5、C，B；6、A，B；7、D，C；8、 B，D；9、D，B；10、C，B。

三. 简答题(50 分)

1. 简述利用斜平行投影法制作立体正射影像对的原理。(10 分)

答：如果要获得立体效应，就需要引入一个具有人工视差的匹配片。该人工视 差的大小应能反映实地的地形起伏情况。最简单的方法是利用投射角为α的平行 光线法。

利用斜平行投影法从同一数字高程模型出发制作立体匹配片，必须包括以 下几个步骤。

第一步：按XY平面上一定间隔的方形格网，将它正射投影到数字高程模型上， 获得Xi、Yi、Zi坐标，再由共线方程求出对应像点在左片上的坐标xi，yi，用此影 像断面数据可制作正射影像。

第二步：由 XY 平面上同样的方格网，沿斜平行投影方向将格网点平行投影 到数字高程模型表面，该投影方向平行于 XZ 面。则该投影线与 DEM 表面交点坐 标 Xi, Yi, Zi 可由下式求出：

Y i = Y i

X i = [( X i + 1 X i )( X i + kZ i ) ? X i k ( Z i + 1 ? Z i )] /[ X i + 1 ? k ( Z i + 1 Z i ) ? X i ] ? ?

Z i = Z i + ( Z i + 1 Z i )( X i ? X i ) /( X i + 1 ? X i )

?

式中 k = tgα

第三步：将斜平行投影后的地表点坐标 Xi, Yi, Zi 按中心投影方程式变换到右 方影像上去，得到一套影像断面数据 xi, yi ，由此数据可制成立体匹配片。

2. 简述一种框幅式航空影像制作其核线影像的方法。（10 分） 答：利用基于影像几何纠正的核线解折关系方法寻找核线，首先将影像上的核线

投影到一对平行于摄影基线的影像对上后，则核线相互平行。

设倾斜影像上的坐标系为 x，y；“水平”影像上的坐标系为 u，v 则：

x = ? f ?

a1u + b1v ? c1 f

a3u + b3 v ? c3 f au + b2 v ? c2 f

y = ? f ? 2 a3u + b3 v ? c3 f

(1)

显然在“水平”影像上， v = 某常数即表示某一核线。将 v = c 代人（1） 式，经整理得

d1u + d 2 x =

d 3u + 1

y =

e1u + e2 e3u + 1

(2)

若以等间隔取一系列的u值 k? ，(k + 1)? ，(k + 2)? ，?，即解求得一系列的像点

坐标（x0, y0），（x1, y1），?。这些像点就位于倾斜影像的核线上，若将这些像 点经重采样后的灰度g（x0, y0），g（x1, y1），?直接赋给“水平”影像上相应的 像点，即

g 0 (k?, c) = g ( x0 , y0 ) g 0 ((k + 1)?, c) = g ( x1 , y1 )

就能获得“水平”影像上之核线。

由于在“水平”影像对上，同名核线的 v 坐标值相等，因此将同样的

v’= c

代入右影像共线方程：

a' u'+b1 ' v'?c1 ' f

x' = ? f ? 1 a3 ' u'+b3 ' v'?c3 ' f a' u'+b2 ' v'?c2 ' f y' = ? f ? 2

a3 ' u'+b3 ' v'?c'3 f

（3）

即能获得右影像上的同名核线。

由以上分析可知，此方法的实质是一个数字纠正，将倾斜影像上的核线投影 （纠正）到“水平”影像对上，求得“水平”影像对上的同名核线。 3. 请说明利用相关系数的影像匹配和最小二乘法影像匹配的异同点？(10 分) 答：最小二乘影像匹配的基本思想是，在影像匹配中引入几何和辐射变形参数，

同时按最小二乘的原则 ∑vv = min ，在影像匹配的同时解求这些参数。 单纯地利用相关系数测度进行影像匹配算法是，计算目标区域与搜索区域中 相同大小影像的相关系数，选择最大相关系数对应窗口中的中心像元为同名点。 两种算法相同点：相关系数是仅考虑辐射的线性畸变的最小二乘匹配。因为 相关系数不受左右影像灰度线性畸变的影像，在最小二乘匹配影像匹配中，影像 经过

几何和辐射变形改正之后，评判它们的相似程度仍用相关系数。因此，可以

两种算法本质是相同的。

不同之处：

（1）最小二乘影像匹配中把像素的灰度值视为观测值，并充分考虑了影像的系 统误差改正，改善了影像匹配的精度。

（2）最小二乘影像匹配采用最小二乘法计算原则，有利于考虑观测值（像素） 与观测值或其他地面目标之间的关系，灵活应用这些控制条件，使其的精度和可 靠性有所提高，并使它的解的形式不仅仅局限与传统的左右位移。

(3) 最小二乘影像匹配可以进行多张影像的匹配。并能够与其他匹配算法相结 合。

（4）在最小二乘影像匹配中，由于观测误差方程式是非线性函数，需要进行线 性化，因此需要较为准确的初值。

4. 请叙述一种构建不规则的三角网的方法。（10 分）

答：三角网 DTM 的建立应基于最佳三角形的条件，即应尽可能保证每个三角 形是锐角三角形或三边的长度近似相等，避免出现过大的钝角和过小的锐角。利 用角度判断法建立 TIN，是当已知三角形的两个顶点（即一条边）后，利用余弦 定理计算备选第三顶点的三角形内角的大小，选择最大者对应的点为该三角形的 第三顶点。其步骤为

（1）将原始数据分块，以便检索所处理三角形邻近的点，而不必检索全部 数据。

（2）确定第一个三角形。从几个离散点中任取一点A，通常可取数据文件中 的第一个点或左下角检索格网中的第一个点。在其附近选取距离最近的一个点B 作为三角形的第二个点。然后对附近的点C。，利用余弦定理计算∠Ci

其中 ai = BCi ,

b? c a + cos ∠Ci = 2a bi i

2

i 2 i

2

（1）

bi = ACi ,

c = AB 。

若 ∠C = max{∠Ci }，则 C 为该三角形第三顶点。

（3）三角形的扩展。 由第一个三角形往外扩展，将全部离散点构成三角网，并要保证三角网中没

有重复和交叉的三角形。其做法是依次对每一个已生成的三角形的新增加的两 边，按角度最大的原则向外进行扩展，并进行是否重复的检测。

? 向外扩展的处理。若从顶点为P1(X1,Y1), P2(X2,Y2), P3(X3,Y3)的三角形之 P1P2边向外扩展，应取位于直线P1P2与P3异侧的点。P1P2直线方程为

F ( X ,Y ) = (Y2 ? Y1 )( X ? X1 ) ? ( X 2 ? X1 )(Y2 ? Y1 ) = 0

若备选点 P 之坐标为（X，Y），则当

（2）

F ( X ,Y ) ? F ( X 3 ,Y3 ) < 0

时，P与P3在直线P1P2的异侧，该点可作为备选扩展顶点。

? 重复与交叉的检测。由于任意一边最多只能是两个三角形的公共边，因此 只需给每一边记下扩展的次数，当该边的扩展次数超过 2，则扩展无效；否则扩