摄影测量学测量照片校正与应用

摄影测量学,2,目 录,第一章 绪论 1-1 摄影测量的定义和任务 1-2 影像信息科学的形成与内涵 1-3 影像信息科学的组成 第二章 摄影的基本知识与影像误差处理 2-1 摄影原理与摄影机 2-2 黑白感光材料 2-3 摄影处理与像片晒印 2-4 航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求 2-5 像片影像的误差及其处理,3,第三章 单张航摄像片解析 3-1 中心投影的基本知识 3-2 摄影测量常用坐标系 3-3 像片的内外方位元素 3-4 像点在不同坐标系中的变换 3-5 中心投影的构像方程(共线方程) 3-6 像点位移 3-7 单像空间后方交会,目 录,4,第四章 立体观察和立体量测 4-1 人眼的立体视觉 4-2 人造立体视觉 4-3 像对的立体观察 4-4 像对的立体量测 第五章 双像解析摄影测量 5-1 双像解析摄影测量概念 5-2 双像空间前方交会 5-3 单像空间后方交会及双像空间前方交会作业流程 5-4 解析相对定向及模型坐标计算 5-5 模型绝对定向 5-6 解析相对定向及解析绝对定向作业流程 5-7 单模型光束法(双像后方交会),目 录,5,第六章 解析空中三角测量概述 6-1 解析空中三角测量的分类 6-2 单航带航带法空中三角测量概述 6-3 光束法空中三角测量概述 第七章 解析立体测图仪及立体测图作业 7-1 解析立体测图仪的基本原理 7-2 解析立体测图仪硬、软件构成 7-3 解析立体测图仪上的立体测图内业过程 7-4 航测立体测图作业工序流程,目 录,6,目 录,第八章 数字地面模型概述 第九章 像片纠正、正射投影技术及综合法测图 9-1 像片纠正的概念与分类 9-2 透视投影变换纠正（常规纠正） 9-3 数字纠正 9-4 综合法测图,7,第十章 数字摄影测量基础知识 10-1 数字影像 10-2 基于灰度的影像匹配 10-3 同名核线与一维匹配概念 10-4 数字摄影测量系统及数字摄影测量生产 第十一章 摄影测量的外业 11-1 像片控制点联测 11-2 像片调绘,目 录,8,第四章 立体观察和立体量测,人眼的立体视觉,§41 人眼的立体视觉,返回目录,9,1833年，惠斯通（英）证实，人眼的分辨远近的本 质是生理视差。 设远近不同的两点A、B在人眼视网膜上产生的生理 视差为,第四章 立体观察和立体量测,§41 人眼的立体视觉,返回目录,10,一、人造立体视觉的产生 人造立体视觉：一定条件下， 观察立体像对能获得与观察 景物同样的生理视差， 由此产生的立体感觉。 视模型：观察立体像对 获得的景物立体景像。,第四章 立体观察和立体量测,§42 人造立体视觉,返回目录,11,二、人造立体观察条件 观察立体像对 两眼分别观察一张像片上的同名像点 使同名像点连线与眼基线大致平行,第四章 立体观察和立体量测,§42 人造立体视觉,返回目录,12,一、立体镜方式观察立体 1、立体镜法 2、左右光路仪器的 立体观察系统,第四章 立体观察和立体量测,§43 像对的立体观察,返回目录,13,二、重叠影像方式观察立体 1、互补色法 2、光闸法(液晶闪闭式） 3、偏振光法,第四章 立体观察和立体量测,§43 像对的立体观察,返回目录,14,第四章 立体观察和立体量测,双测标立体量测原理 量测时， 可记录 显然有 或记录,§4-4 像对的立体量测,返回目录,(像片的左右视差） （像片的上下视差）,15,§4-5 立体坐标量测仪,一、HCZ-1型立体坐标量测仪 （同Zeiss steko1818型） 结构示意图,第四章 立体观察和立体量测,返回目录,16,§4-5 立体坐标量测仪,1、 仪器结构 基座 观察系统 左右光路分别观察左右像片 测标为0.06mm黑点，设在光路中；光路放大8× x车架 带动左右像片共同作x方向运动 带动x读数装置（0.02mm） y车架 带动左右光路系统（连同测标）共同作y方向运动 带动y读数装置（0.02mm）,第四章 立体观察和立体量测,返回目录,17,§4-5 立体坐标量测仪, p车架 带动右像片相对左像片作x方向运动（左片不动） 带动p读数装置（0.01mm） q车架 带动右光路相对左光路作y方向运动（左光路不动） 带动q读数装置（0.01mm） 像片盘 18cm×18cm 或23cm×23cm,第四章 立体观察和立体量测,返回目录,18,第四章 立体观察和立体量测, 照明设备 一般使用透明正片或负片,§4-5 立体坐标量测仪,返回目录,19,第四章 立体观察和立体量测,2、立体坐标量测作业过程 像片归心 使像平面上坐标系 （一般采用框标坐标系） 原点与坐标仪原点重合 像片定向 使像平面上坐标系 的轴系与坐标仪轴系重合,§4-5 立体坐标量测仪,返回目录,20,第四章 立体观察和立体量测,测定仪器零位置 将左右测标分别对准像平面上坐标系原点读取x.y.p.q值 检校好的仪器标准零位置为: 立体量测 a.动x.y手轮使测标对准a1 b. 动p.q手轮使测标对准a2 c.立体观察下,动x.y.p.q 手轮使测标立体切准模型点A d.记录读数x.y.p.q,§4-5 立体坐标量测仪,返回目录,21,第四章 立体观察和立体量测,二、其它精密立体坐标量测仪器 1、 专门的精密立体坐标量测仪 坐标量测精度达1µm 具有坐标自动记录功能 2、 解析立体测图仪（使用立体坐标量测功能） 坐标量测精度13µm 具有坐标自动记录功能 具有对像片坐标的后续处理功能,§4-5 立体坐标量测仪,返回目录,22,第五章 双像解析摄影测量,双像解析摄影测量： 根据立体像对中的物像几何关系，用数学计算方法 解求被摄目标空间坐标的理论方法。 常用的理论方法有： 1、单像空间后方交会+双像空间前方交会 2、解析相对定向+解析绝对定向 3、光线束法空中三角测量,§5-1 双像解析摄影测量概念,返回目录,23,立体摄影测量,24,双像空间前方交会：在已知立体像对的两张像片的内、外方位元素前提下，由同名光线交会确定物点空间坐标的计算过程。,第五章 双像解析摄影测量,§5-2 双像空间前方交会,返回目录,25,一、空间前方交会计算公式:,点投影系数法,26,摄影基线,B,BX= Xs2 Xs1,BY= Ys2 Ys1,BZ= Zs2 Zs1,27,同名光线投影,28,点投影法前方交会,29,获取已知数据x0 , y0 , f , XS1, YS1, ZS1, 1, 1, 1 , XS2, YS2, ZS2 , 2, 2, 2 量测像点坐标 x1,y1 , x2,y2 由外方位线元素计算基线分量 BX, BY, BZ 由外方位角元素计算像空间辅助坐标 X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2 计算点投影系数 N1 , N2 计算地面坐标 XA, YA, ZA,计算过程,30,第五章 双像解析摄影测量,§5-3 单像空间后交+双像空间前交作业流程,返回目录,31,解析相对定向：利用立体像对中存在的同名光线共面的 几何关系，以解析计算方法解求两张像 片的相对方位元素的过程。 相对定向目的：由立体影像建立被摄目标的几何模型 （几何相似形态）。 一、立体像对的共面条件方程 相对定向元素：确定立体像对中两张像片相对方位的 参数。,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,32,1、连续法相对定向系统 像对的像空间辅助坐标系 选择与 重合,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,33,连续法相对定向系统,返回目录,34,相对定向元素为： 显然，在 中,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,35,为什么BX不是相对定向元素?,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,36,2、单独法相对定向系统 原为点 像对的像空间辅助坐标系 X轴为 连线方向 Z轴位于左主核面内 ( 及 所在平面),第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,37,单独法相对定向系统,返回目录,38,相对定向元素为: 显然, 在 中，,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,39,3、共面条件方程,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,40,因摄影时同名光线与摄影基线共面,故由影像重建几何 模型时,任何一对同名光线都应满足共面条件式: 当各向量坐标表达式为: 则共面条件式的行列式表达式为:,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,41,第五章 双像解析摄影测量,返回目录,42,将F按泰勒级数展开,取至一次项,得未知数(相对定向 元素)的线性方程式,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,偏导系数表达式示例:,返回目录,43,求法见教材P49,44,对F展开式整理得: 式中, Q为推导过程中引入符号,为 Q的几何意义为模型点的上下视差。,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,45,模型点上的上下视差Q,返回目录,46,连续法相对定向中 常数项的几何意义,47,2、定向计算过程 相对定向标准点位 将Q视为观测值,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,48,获取已知数据 x0 , y0 , f 确定相对定向元素的初值 0 由相对定向元素计算像空间辅助坐标 X1, Y1, Z1 , X2, Y2, Z2 计算误差方程式的系数和常数项 解法方程，求相对定向元素改正数 计算相对定向元素的新值 判断迭代是否收敛,三、相对定向元素计算,49,计算流程,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,50,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,51,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,52,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,53,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,54,2、单独法解析相对定向原理,55,四、模型坐标计算 （连续法）,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,56,式中，也可取 以消除相对定向残余上下视差的影响。,第五章 双像解析摄影测量,§5-4 解析相对定向及模型坐标计算,返回目录,57,四、模型点坐标计算,58,模型点坐标,前方交会坐标点计算,59,解析绝对定向：利用物方控制点，以解析计算方法解求 （相对定向后建立的）自由模型的绝对定向元素的过程。 绝对定向目的：将相对定向得到的自由模型经空间相似 变换纳入测图坐标系。 一、解析绝对定向的基本公式 空间相似变换,第五章 双像解析摄影测量,§5-5 模型绝对定向,返回目录,60,绝对定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ，,绝对定向元素,61,绝对定向公式,绝对定向元素： ，X0 ， Y0 ， Z0 ， ，,62,设 线性化,第五章 双像解析摄影测量,§5-5 模型绝对定向,返回目录,教材P55,63,二、定向计算过程 绝对定向的控制点,第五章 双像解析摄影测量,§5-