扫描坐标转换为像平面坐标.docx
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扫描坐标转换为像平面坐标
扫描坐标转换为像平面坐标
实验一、坐标的转换
实验原理
坐标转换实际上是完成像片上像素的像素坐标到像平面坐标的一个转换，此过程又被称作数字影像的内定向。
解析摄影测量学通过坐标系统旋转和共线方程建立了像点坐标与对应物点坐标的严密关系。
数字影像像素坐标系不同于像平面坐标系，需要通过内定向建立像素坐标系与像平面坐标系的关系。
由数字相机直接获取的数字影像具有简单的内定向关系；通过对光学航片的扫描得到的数字化航片则需要识别和量测框标的像素坐标，结合相机检定数据进行内定向。
内定向的实质是要确定像素点在像平面坐标系中的坐标。
由于我们在扫描像片的时候像片的位置放置和像素坐标系和像平面坐标系之间的差异而导致同一个像素点在不同的坐标系中有不同的坐标值，我们在进行解算的时候所应有到得是像平面坐标，而根据扫描所得到的相片我们只能得到像素坐标，那么他们之间就存在一个转换的关系，这个关系我们通常将它描述为一个关系式，即仿射变换：
其中x’y’分别为像素点在像素坐标系中的坐标值，xy为相对于的点在像平面坐标系中的坐标值。
所以根据上式我们只要知道一部分点在两种坐标系中的坐标值我们就可以求得仿射变换中所对应的系数，然后就可以根据一个像素点的像素坐标而求得其所对应的像平面坐标。
由于在实际的应用中我们已经知道了8个框标的像平面坐标，所以我们只需要通过一定得手段量取他们的像素坐标就可以求得所对应的系数。
当量测分别位于影像四边中央和四角的8个框标，也可采用双线性变换公式进行像点坐标改正：
实验用具及已知数据文件
计算机、编程软件（MATLAB），通用图像处理软件Photoshop、立体像对：
左片01-156_50mic.tif、右片01-155_50mic.tif,地面GCP标识文件01-156_50mic.jpg、像框标坐标理论值
实验步骤
找到像框标的像素坐标
将其将立体像对中的左片用Photoshop软件打开，此时此软件说用的坐标即为像素坐标，那么我们就可以通过此软件找到像框标对应的像素坐标。
像框标在像片中的分布位置如图如图所示：
由于像框标在像片上的位置已经用红色的小圆圈标识出来，我们只需要找到它的大体位置然后将它放大，知道放大到不能继续放大位置，那么这是说看到的图像就是一个个分离的像素点，然后将光标放到小圆圈和十字架的中心位置，这是软件上将会显示光标所指示的像素点的像素坐标，将它记录下来，然后输入到之前说新建的.txt文件中。
再输入数据的时候，依次输入xy坐标值，每个数字之间用逗号隔开，直到八个框标的像素坐标都输入完为止，然后换行。
按顺序将框标的像素坐标输入到一个文本文件中：
用同样的方法对右片进行同样的处理，并将所得的坐标数据保存到另一个文本文件中。
这样就完成了第一步的处理。
框标坐标的理论值输入到文件中
因为对于一张航空摄影像片它的框标坐标的理论值是已知的，我们在实验前都已经得到了8个框标所对应的理论像平面坐标。
在此步我们只需要将已知的数据输入到我们的数据文件中，以遍程序能正确读入数据。
我们将前面所建立的保存框标像素坐标的文本文件打开，在它的第二行输入8个框标的坐标理论值。
找出每张像片上GCP所对应的像素坐标
根据所提供的GCP标识的图像文件我们可以推测每张像片上游六个地面控制点，由于他们的大体位置已经在图片上标出，所以我们只需要根据给定的信息找到相应的点，找到他们所对应的像素坐标，将它们记录保存下来。
此步与前面求框标的像素坐标基本相同，但与前面比起来，显得相对难一些，在这个步骤中由于在我们所要处理的像片中并没有对地面控制点的具体位置在图上标识出来，所以我们只能根据给定的控制点的描述图片在我们所处理的相片上来找到地面控制点所对应的位置。
我们首先需要根据地面控制点周围的地貌情况判断出它在我们所要处理的相片上所对应的位置，然后将他放大，与说给出的地面控制点周围环境的具体描述的图片对比，则可找到其对于的位置，在图上地面控制点所对应的像素显示为一个黑色小方块，我们可记录下他的位置，然后输入到坐标文件中将其保存。
下面给出6156好控制点位置过程：
对6156号控制点的描述图像为：
它在我们的目标像片中的位置大概在下图说画的红圈中：
我们将次区域放大。
与实地的描述相对比：
我们可以得到此地面控制点的像素作弊为：
11.5618.25
最后将所得到的数据输输入到我们的数据文件中，即完成了我们的数据处理,最后所得的数据文件为：
求变换参数及地面控制点的像平面坐标
首先是将8个框标的正确坐标和量测坐标值带入变换公式中，求得8个待定参数。
然后再用变换公式按变换参数已知，对每个量测的坐标值变化到理论影像坐标。
其中变换参数可根据最小二乘法求出
在此步中我们只需用在MATLAB环境下调用相应的函数即可完成待定参数及地面控制点的像平面坐标的求解。
实验过程如下，在MATLAB命令窗口中输入转换文件zhuanhuan_GZ，调用相应的脚本文件。
选择相应的数据文件，并将结果保存
完成以上两步后我们就可得到我们所需要的控制点在左右像片中的像平面坐标数据：
实验总结及感想
通过一个多小时的努力，本次实验成功的完成了，回想起来还是感觉比较容易的。
此次实验所用到的实验原理像对来说比较简单。
实验中主要利用了仿射变换，然后就是通过几个已知点的坐标找到他们之间的变换系数。
本次实验的关键步骤在于找到有关点对应的像素坐标。
对于框标来说显得相对容易。
而对于地面控制点来说，就有一点难找了，它们在图片上并没有明显的标记。
在刚一开始，我怎么有不能准确的找到他们的位置，而只是在图上四处乱找，这无异于大海捞针。
在尝试了一段时间后，我终于找到了实验的诀窍，我们不能求一步就能达到目的，只能一步一步的将我们搜索的范围缩小，然后与实地的详细描述相对比，即可快速的找到我们所搜寻的目标。
学了这么久的摄影测量，此次实验让我们第一次接触到了摄影像片，心中比较的激动，整个实验都在比较愉悦的心情中顺利的完成了。
在刚刚从老师那儿拿到像片的时候，我被它超高的分辨率给惊呆了，在看了看他的大小与普通图片比起来相差太大了。
在实验的过程中我们同时还学会了立体像对左右片的识别。
此次实验让我们对摄影测量有了一个更为客观的了解，提高了我们动手操作能力，同时将我们书本上所学的知识真正转化成了一种生产力。
中南大学
本科生课程设计（实践）设计报告
（摄影测量与遥感）
题目
坐标转换
交会编程
学生姓名
闵启忠
指导教师
邹峥嵘
学院
地球科学与信息物理
专业班级
测绘0803
学生学号
0405080530
2010年11月20日
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