第4章节近景摄影测量的摄影技术幻灯片.ppt

第四章 近景摄影测量 的摄影技术,§4.0 概述,摄影技术的主要内容： 摄影方式 精度估算 确定摄影参数 立体像对的获取方法 动态目标的同步摄影方法 被测目标的表面处理、照明 人工标志的设计与使用 §4.1 近景摄影测量的摄影方式,主要有正直摄影、交向摄影，还有等偏摄影、等倾摄影1、正直摄影,摄影时两摄影机主光轴相互平行且垂直于摄影基线的摄影方式,摄影基线方向可以是任意的2、交向摄影,两摄影机主光轴大体位于同一平面内且不平行、不同时垂直于摄影基线的摄影方式交向摄影适合于解析法及数字近景摄影测量，常采取100%重叠方式3、正直摄影与交向摄影,正直摄影特点：影像对的“变形”由物体表面的“起伏”产生，比较符合于人眼观察，因此尤其适合于模拟摄影测量不可能100%重合 交向摄影特点：影像对的“变形”由物体表面的“起伏”和交向角共同产生，不太符合人眼观察，适合于数字摄影测量可采用100%重叠方式航带网或区域网”摄影,基于交向摄影的多摄站摄影,特点：获取被测目标多张相互重叠的像片 目的：大幅度提高摄影测量精度与可靠性,等偏摄影与等倾摄影,等偏摄影 摄影基线两端摄影机主光轴保持水平,相对于摄影基线的垂线偏转同一角度的摄影,分为左偏摄影和右偏摄影. 等倾摄影 摄影基线两端摄影机主光轴保持平行,且相对于水平面倾斜相同角度的摄影.,§4.2 正直摄影方式的精度估算式,设正直摄影像对，以左摄影中心为原点，两摄影中心的连线（摄影基线）作为X轴。

设物方有一点A（X,Y,Z），在两张像片上的对应像点为a1,a2H：摄影距离(-Z),B：摄影基线,f：摄影机主距,mp：左右视差中误差,mx：x向像点坐标中误差,my：y向像点坐标中误差,a1、a2在各自像片坐标系中的坐标为（x1 ,y1）、 （x2 ,y2）p：左右视差,(p=x1-x2),根据摄影测量学原理有：,或,,1、以（x,y,p）为观测值的估算式,,[即以（x1,y1,p）为观测值，且不考虑B、f的量测误差，相当于立体观测时的量测情况],,,,,,同样推证有：,按误差传播律，有,令：,称为构形系数，与交会图形有关；,为摄影比例尺分母；,前页三式可简化为：,,B,,H,分析：,1）k1,,,mZ,,,,,即H,或B,3）mp,,,mZ,,,,2）k2,,,mZ,,,,,即H,或 f,k1,,,mZ,,,,即H,或B,,k2,,,mZ,,,,即H,或 f,,mp,,mZ,,,2、以（x1,y1, x2,y2 ）为观测值的估算式 [即相当于单片量测时的情况， （x1,y1）, （x2,y2 ）为同名像点在两张像片上的坐标],因为左右视差p=x1-x2,则 dp=dx1-dx2,有mp2=mx12+mx22=2mx2,代入立体观测估算式，有,像点量测误差在x、y方向相同,几点结论：,为提高精度，应尽可能拍摄摄影基线大的像对 为提高精度，应尽可能拍摄摄影比例尺大的像片，即尽可能减小摄影距离，选用主距大的摄影机 为提高精度，应尽可能提高像点坐标的质量，包括像点坐标的量测质量、剔除各类系统误差的能力 一般情况下，摄影方向的中误差最大，常以mZ估算精度,§4.3景深与曝光时间的确定,一、有关概念,1、调焦距D：摄影中心与调焦最清晰点之间的距离。

通俗的说即为摄影中心与被摄物体之间的距离,简称物距2、超焦距H,给定光圈和模糊圈的大小，当摄影机调焦到无穷远时，从摄影中心开始的某一距离到无穷远范围内的景物成像都是清晰的，这一距离称为超焦距此清晰点称为无穷远起点其中k为光圈号数，E为模糊圈直径，F为摄影机焦距镜头焦距长、超焦距大；镜头焦距短、越焦距小；光圈大、越焦距大；光圈小、越焦距小,（超焦点距离、无穷远起点）,；,二、景深ΔD,1、定义：给定光圈和模糊圈大小，被摄影空间能够获得清晰构像的深度范围，称为景深.景深ΔD为沿光轴方向的后景距D2与前景距D1的差值, ΔD = D2 - D1 超焦距H与景深ΔD成反比,2、前景距D1,3、后景距D2,4、景深ΔD,此景深ΔD大小与调焦距D相应5、举例,a、设物镜焦距F =100mm，取光圈号数k=16，模糊圈直径E=0.05mm，当调焦距D=2m时，计算超焦距H、前景距D1 、后景距D2 及景深ΔDb、设物镜焦距F =100mm，取光圈号数k=5.6，模糊圈直径E=0.05mm，当调焦距D=2m时，计算超焦距H、前景距D1 、后景距D2 及景深ΔDc、有P31摄影机，物镜焦距F =100mm，取光圈号数k=22，模糊圈直径E=0.05mm，若对25m远的目标摄影时，计算超焦距H、前景距D1 、后景距D2 及景深ΔD。

三、曝光时间的确定,1、方法：,A 、经验法,B、使用测光表,C、试片法,D、推算比较法,2、推算比较法：,用一架可以自动测光的普通相机推算近景摄影机的正确曝光时间已知用普通相机测光时，正确的曝光参数为,相机上安置的感光度为s，光圈号数为k，测得的曝光时间为t （光圈优先）；,近景摄影机使用的底片感光度为S，安置光圈号数为K，则应安置的正确曝光时间T为：,其中感光度单位采用ISO制举例,a.如用一架普通135相机对某目标进行测光，安置的感光度为ISO100，光圈号数安置为8，此时测得的曝光时间为1/60秒用P31摄影机对此目标摄影，选用的感光材料的感光度为ISO400，安置的光圈号数为11，试确定其正确的曝光时间或1/120秒（视相机决定）,b.如用一架普通135相机对某目标进行测光，安置的感光度为ISO100，光圈号数安置为8，此时测得的曝光时间为1/60秒用P31摄影机对此目标摄影，选用的感光材料的感光度为ISO12.5，安置的光圈号数为16，试确定其正确的曝光时间推算比较法也可通过逐步推算得出结果推算原则是：,a.光圈号数不变，感光度增大一倍，曝光时间减小一档，感光度减小一倍，曝光时间增大一档 ；,b.感光度不变，光圈号数增大一档，曝光时间增加一档，光圈号数减小一档，曝光时间减小一档 。

注意：相邻光圈号数间的关系为 倍,普通 感光度 光圈号数 曝光时间 相机 ISO100 8 1/60秒,近景摄 感光度 光圈号数 曝光时间 影机P31 ISO400 11 ？秒,ISO200 8,ISO400 8,ISO400 11,1/120秒,1/240秒,1/120秒,普通 感光度 光圈号数 曝光时间 相机 ISO100 8 1/60秒,近景摄 感光度 光圈号数 曝光时间 影机P31 ISO12.5 16 ？秒,ISO50 8,ISO25 8,ISO12.5 8,1/30秒,1/15秒,1/8秒,ISO12.5 11,1/4秒,ISO12.5 16,1/2秒,已知用普通相机测光时，正确的曝光参数为,相机上安置的感光度为s，曝光时间为t，测得的光圈号数为k （时间优先）；,近景摄影机使用的底片感光度为S，安置曝光时间为T，则应安置的正确光圈号数K为：,其中感光度单位采用ISO制。

3.光圈号数的确定（快门优先）,§4.4 立体像对的获取方法,1、使用立体摄影机或立体摄影系统,2、使用两台单个摄影机,3、使用单个摄影机,a、移动相机法,,b、移动目标法,,c、旋转目标法,d、投影标准格网法,e、利用分光装置法,§4.5 动态目标立体像对获取方法,对动态目标拍摄立体像对，需要两台或以上的摄影机在同一时刻对此动态目标进行摄影，即同步摄影同步的标准是考察两摄影机在拍摄的瞬间，由于曝光不在绝对的同一时刻，造成运动目标在影像上的位移是否可以容忍1、同步快门,机械同步快门,,电子同步快门,2、记时装置,3、频闪照明,4、立体摄影的同一物镜法,,主动频闪照明,被动频闪照明,§4.6 被测物体的表面处理,目的：是为了提高影像的识别能力，包括人工识别和自动识别对近景摄影测量的大多数目标，无需进行表面处理而对色调单一、缺乏纹理的目标需进行表面处理色调单一、缺乏纹理的目标举例： 汽车外壳、飞机外壳、石膏像、皮肤、房屋内墙、金属管道等方法：,1、利用投影设备将光栅、格网、及图案、图象投影到物体表面，形成人工纹理；,投影纹理,人脸纹理,2、利用激光经纬仪、激光笔，按一定规则将激光投射到被测目标上，形成人工纹理；,结构光扫描实验室,结构光扫描汽车,,3、在被测目标表面粘贴人工标志，形成人工纹理；,4、在被测目标表面上绘制人工纹理；,§4.7 照明,原则,1、使用自然光时，要照度均匀，避免出现反差过大的现象；,2、使用人工光源时照明灯要布置适宜；,3、有些情况下要注意局部照明，如黑暗情况下的控制点、标准尺照明；,4、特殊光源的使用。

自然光照明,,岩土工程及地下工程引起的岩土体变形分析中矿体相似性材料模型变形测量模拟实验,,,,闪光灯照明-效果好,,闪光灯照明,,,闪光灯照明局部,,§4.8 标志,近景摄影测量中大量使用人工标志标志点既可以用作控制点，也可以用作待定点一、分类,1、按用途分：a 控制点 b 待定点 c 检查点；,2、按外形分：a 平面型标志 b 立体标志；,3、按质地分：a 纸质 b 金属 c 搪瓷 …；,4、按是否发光分：a 主动发光标志 b 被动发光标志；,5、按色彩分：a 黑白标志 b 彩色标志回光反射标志,可旋转的立体标志,二、人工标志的设计,1、大小,a、标志构像大小一般为0.05—0.2mm;,b、标志构像与测标相比： 标志构像直径/测标直径=5/3;,c、对数字影像，标志构像应包括十余个像素2、外形及图案：根据测量目标及测量环境决定三、特殊结构的人工标志,三、特殊结构的人工标志,小结,摄影技术的主要内容： 摄影方式(正直,交向,多站摄影,区域网摄影) 精度估算(正直,交向摄影方式) 确定摄影参数(景深,调焦距,超焦距) 立体像对的获取方法 动态目标的同步摄影方法 被测目标的表面处理、照明 人工标志的设计与使用,。