摄影测量学ppt

1摄影测量学薛云2湖南城市学院城市建设系3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4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5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6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7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8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9第四章立体观察和立体量测人眼的立体视觉§4—1人眼的立体视觉返回目录101833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σ2211ababBAABBAABBAABBArrBArrrr等远近、感觉近远感觉远近感觉0AB0AB0第四章立体观察和立体量测§4—1人眼的立体视觉返回目录11一、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§4—2人造立体视觉返回目录12二、人造立体观察条件1.观察立体像对2.两眼分别观察一张像片上的同名像点3.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§4—2人造立体视觉返回目录13一、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§4—3像对的立体观察返回目录14二、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§4—3像对的立体观察返回目录15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),,,(),,,(112211qpyxyxyxqyypxx2121§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）16§4-5立体坐标量测仪一、HCZ-1型立体坐标量测仪（同Zeisssteko1818型）结构示意图第四章立体观察和立体量测yqPx返回目录17§4-5立体坐标量测仪1、仪器结构⑴基座⑵观察系统左右光路分别观察左右像片测标为φ＝0.06mm黑点，设在光路中；光路放大8×⑶x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）⑷y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18§4-5立体坐标量测仪⑸p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）⑹q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）⑺像片盘18cm×18cm或23cm×23cm第四章立体观察和立体量测返回目录19第四章立体观察和立体量测⑻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20第四章立体观察和立体量测2、立体坐标量测作业过程⑴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⑵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21第四章立体观察和立体量测⑶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:⑷立体量测a.动x.y手轮使测标对准a1b.动p.q手轮使测标对准a2c.立体观察下,动x.y.p.q手轮使测标立体切准模型点Ad.记录读数x.y.p.q00.1000.000.10000.1000000qpyx)()(0120120101qqyyppxxyyyxxx§4-5立体坐标量测仪返回目录22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1～3µm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23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24立体摄影测量25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26一、空间前方交会计算公式:点投影系数法X1Y1Z1MZtpYtpXtpX2Y2Z2Xs1Ys1Zs1s1Y1X1Z127摄影基线BBX=Xs2–Xs1BY=Ys2–Ys1BZ=Zs2–Zs1s1s228同名光线投影1111111111NZZZYYYXXXaSASsAsAsAs1Y1X1Z1A2222222222NZZZYYYXXXaSASsAsAsA29点投影法前方交会222111222111222111ZNZZNZZYNYYNYYXNXXNXXssAssAssA221112221112221112ZNZNZZBYNYNYYBXNXNXXBssZssYssX12211121221221ZXZXXBZBNZXZXXBZBNZXZX)]()[(21222111YNYYNYYssA30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31像片控制测量获得像控点物方坐标像点坐标量测，得（x1,y1,x2,y2）i;(x1,y1,x2,y2)j;单像空间后方交会，分别得左右像片的外方位元素1,1,1zs1,ys1,xs1,双像空间前方交会得待定点物方坐标（x,y,z）j2,2,2zs2,ys2,xs2,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3|),,(iZYXi返回目录32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331、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xyzs1XYZS1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34连续法相对定向系统返回目录35相对定向元素为：显然，在中,00111111SSSZYX22222;;;;2KBZBYsBXZSYXSXYZS12,2,2Bz,By,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1s2s2'sZB'2a2'aYB'XB'XBYBZBmA1aAZYX372、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)1SXYZS121SS21SS1o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38单独法相对定向系统返回目录39相对定向元素为:显然,在中，22211,,,,XYZS10111SSSZYX111;0;;0;0;222sSSZYBX22;2;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403、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41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0)(221121aSaSSS),,(21ZYXBBBSS),,(11111aaaZYXaS),,(22222aaaZYXaS0222111aaaaaaZYXZYXZYXBBB返回目录42第五章双像解析摄影测量返回目录Bs1s2BzByBx0222111ZYXZYXBBBzyxfyxZYX11111fyxZYX22222RxxzxxyBBBBBBtgcostg43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00dkFdFdFdFdFFF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:222111ZYXZYXBBBFXXX)(0101221222111XZXZBZYXZYXBXX返回目录442221111ZYXZYXBFx求法见教材P492X45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。dkNXdNZYZdNZYXdvBZYdBXX2222222222222)()(Q＝YBYNYN－－＝2211Q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46模型点上的上下视差Q返回目录S1a1S2a247连续法相对定向中常数项的几何意义X1Y1Z1X2Y2Z2s1Y1X1Z1N1Y1N2Y2Q为定向点上模型上下视差当一个立体像对完成相对定向，Q＝0当一个立体像对未完成相对定向，即同名光线不相交，Q＝0YBYNYN－－＝2211Q482、定向计算过程相对定向标准点位将Q视为观测值QdNXdNZYZdNZYXdBZYdBVxxQ2222222222222)(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49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