专利名称：：影象的数字化大比例尺成图方法
技术领域：
：本发明涉及一种图象处理方法，具体涉及一种利用航拍象片或其它类似影象进行数字化纠正，制成大比例尺平面图供城镇建设应用。
背景技术：
：利用航空照片成图的方法制作地图，有完整的地物、地貌信息，野外测量工作量少，速度快等优点。由于象片拍摄过程中存在有倾斜误差、光学畸变、大气折光、软片乳剂变形、以及地面起伏引起的投影差等众多因素的影响，使得象片中的各象点发生变形，它既是系统变形，但又带有随机性，要高精度、简单、快速地消除这些变形，并能制成城镇大比例尺平面图，实是近代摄影测量技术发展的重要课题之一。早期纠正成图，其目的是消除象片倾斜引起的变形，得到一张统一了比例尺的水平象片，使用的仪器是光学机械纠正仪，它的制作过程专业性强，工艺复杂。80年代以来由于数字化技术的发展，产生了数字纠正，其原理和国外通常的作法，详见著名院士王之卓先生的著作《摄影测量原理续编》P.184-P.187(1986.7版)，但影象纠正处理的数学模型，若利用多项式逼近则认为影象变形规律是平移、縮放、旋转、仿射、偏扭、弯曲等基本变形合成，其改正项可高达40余项，所需规格布置的控制点要30—40个。这种改正变形的数学模型，对制作城镇大比例尺规划用图就有实现中的困难，为此，要将航空照片用于制作城镇大比例尺图，必须改变现有方法，使成图周期短，精度高，野外测量工作量减轻，专业性操作弱和费用低，才能适应实际使用。另一方面，现有的用于纠正成图的二维数学模型，难以实现精确纠正。且商用的数字摄影测量系统也难以精确地、大批量地制作i:iooo或i:500的城市规划用图。
发明内容本发明目的是提供一种影象的数字化大比例尺成图方法，可以对航拍象片等影象直接利用计算机处理，同时，所需控制点少，成图周期短。为达到上述目的，本发明采用的技术方案是一种影象的数字化大比例尺成图方法，包括下列步骤，(1)将影象转换成数字化图像，并存放在计算机的存储器内；(2)选定控制点，获取并输入图像上控制点的实际坐标；(3)建立实际控制点与数字化图像中对应点之间的对应关系；(4)对数字化图像中的各点进行纠正处理；(5〉输出纠正处理后的图像；在所述步骤(4)中，首先设定成图比例尺，再利用二维数学变换模型，根据图像中控制点的变形情况及成图比例尺对数字化图像中的各点进行纠正处理；所述二维数学变换模型中，用以描述影象点x方向的变型值为，ni=l用以描述影象点y方向的变型值为，nco2(x，y)=A2+B2x+C2y+2^21111^;i=l式中，rXx-Xi)2+(y-yJ2i=l到N所述一幅图象上的控制点的个数N为5个。上述纠正处理方法的思路，来源于二维变量函数的数据处理。在插值计算中，最为推荐的方法是线样条函数(splines),它的物理意义是，弹性梁在小变形时，平衡方程y4(x)=Qi的解，其中Qi是梁上i点的负载；按照物理意义我们将它扩展至二维变量，可以获得弹性薄板，小变形时，平衡方程DVAco(x，y)-q,(i^l，N)的解，其数学形式就是上面的方程式，即把象片的变形看作弹性薄板的变形。显然，式中有N+3个未知数，即A,B,C,F,，F2，F3,F"F5，若纠正点N-5，则式中有8个未知数，利用5个控制点的实测数据，再根据平衡条件，即可以求出上述线性方程式的未知数，据此，可以给出影象各点的变形值，实现完全数字化的影象纠正。其中，所述的二维数学变换模型利用控制点的实际坐标、控制点在数字化图像中的坐标、需要纠正的点在数字化图像中的坐标，获取需要纠正的点的成图坐标，得到一幅统一了比例尺的象片图，依此经调绘制成平面图。进一步的技术方案，所述的5个控制点在整幅图像上均匀分布，控制点的实际坐标采用实地测量方式获取。4个点分别位于四角相邻图幅的重叠范围内，l个点位于图幅的中部，所述的控制点的实地测量方式为GPS定位方式。由于成图处理时通常需要进行多幅连续图幅的处理，以形成所需的地图，因而，选定4角的控制点在相邻图幅的重叠范围内，可以与相邻图幅兼用，减少控制点实地测量的工作量。由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点1、由于本发明采用二维数学模型纠正成图，需要的控制点少，即控制点的实地采样量测数据少，控制测量、纠正处理和调绘可在实地一期完成，大大縮短了成图周期，且成图费用低；2、由于本发明的数学模型为二维模型，计算量小，因而整个纠正成图可以采用台式机等微型计算机，甚至是采用笔记本电脑完成，硬件成本低，处理方便；3、采用本发明的方法，特别适合于制作大比例尺的平面图。附图1是本发明实施例一的方法示意框图；附图2是本发明实施例一中处理的影象象片图；附图3是经过本发明实施例一处理后输出的平面图。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步描述，本实施例仅供进一步理解本发明及其实际效果，并不对本发明的保护范围作任何限制实施例一一种影象的数字化大比例尺成图方法，包括下列步骤，(1)利用扫描仪对象片进行扫描，将影象转换成数字化图像，并存放在计算机的内存中；(2)选定图像上的5个控制点，并实地测量控制点坐标，将控制点的实际坐标输入计算机；(3)利用图形放大功能及鼠标在图像上指定控制点的位置，建立实际控制点与数字化图像中对应点的间的对应关系；(4)给定成图比例尺，成图比例尺可以根据出图需要选定，进行大比例尺成图时一般选用i:500、i:iooo或i:2000。(5)利用二维数学变换模型，根据图像中控制点的变形情况及成图比例尺对数字化图像中的各点进行纠正处理；所述二维数学变换模型中，用以描述影象点x方向的变型值为，A(x，y)=Ai+Bj+C!y+lnr,;i=l用以描述影象点y方向的变型值为，na>2(x，y)=A2十B2X+C2y+2Firi2lnri2;式中，ri2=(X-Xi)2+(y-yj2i=l到5利用控制点的实际坐标、控制点在数字化图像中的坐标、需要纠正的点在数字化图像中的坐标，获取需要纠正的点的成图坐标；(6)利用绘图软件(如CASS软件)在输出纠正处理后的图像上，经调绘制作设定成图比例尺的所需的平面图。为验证本发明的效果，利用本实施例的方法进行了下列试验(l)根据本发明的纠正数学模型方法，用上海市郊航摄复拷照片，象比例尺1/1=1/4500,多次采用机械量测法，量测了150个离散点的象点坐标，按此数学模型纠正后，经野外检査，其纠正精度如下表l所示表1精度统计表单位m<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>注机械法量测象点坐标精度为0.02mm(2)参见附图2和附图3,分别为一幅纠正图和完成的平面图，象比例l/M=l/8000，用其制作1:1000的数字影象纠正图，图幅面积60cmX70cm,纠正控制点数N-5。权利要求1.一种影象的数字化大比例尺成图方法，包括下列步骤，(1)将影象转换成数字化图像，并存放在计算机的存储器内；(2)选定控制点，获取并输入图像上控制点的实际坐标；(3)建立实际控制点与数字化图像中对应点之间的对应关系；(4)对数字化图像中的各点进行纠正处理；(5)输出纠正处理后的图像；其特征在于在所述步骤(4)中，首先设定成图比例尺，再利用二维数学变换模型，根据图像中控制点的变形情况及成图比例尺对数字化图像中的各点进行纠正处理；所述二维数学变换模型中，用以描述影象点x方向的变型值为，2.根据权利要求1所述的影象的数字化大比例尺成图方法，其特征在于所述的5个控制点在整幅图像上均匀分布，控制点的实际坐标采用实地测量方式获取。3.根据权利要求2所述的影象的数字化大比例尺成图方法，其特征在于所述的5个控制点为，4个点分别位于四角相邻图幅的重叠范围内，l个点位于图幅的中部，所述的控制点的实地测量方式为GPS定位方式。全文摘要本发明公开了一种影象的数字化大比例尺成图方法，包括下列步骤，(1)将影象转换成数字化图像，并存放在计算机的存储器内；(2)获取并输入图像上控制点的实际坐标；(3)建立实际控制点与数字化图像中对应点的间的对应关系；(4)给定成图比例尺；(5)利用二维数学变换模型，根据图像中控制点的变形情况及成图比例尺对数字化图像中的各点进行纠正处理；(6)输出纠正处理后的图像，所述一幅图象上的控制点的个数N为5个。本发明需要的控制点少，野外实测时间对成图周期影响小；整个纠正成图可以采用台式微型计算机或者笔记本电脑等设备完成，硬件成本低，处理方便。文档编号G06T3/40GK101261730SQ20071002022公开日2008年9月10日申请日期2007年3月6日优先权日2007年3月6日发明者钱毅湘,伟阮申请人:伟阮