立体观察和立体量测

©资源院王婷婷Photogrammetry王婷婷龙岩学院资源工程学院©资源院王婷婷©资源院王婷婷•一、人眼的构造和立体视觉•二、人造立体观察•三、像对的立体观察•四、像点坐标量测•五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测内容安排©资源院王婷婷人眼是一个天然的光学系统，结构复杂。1、人眼的构造一、人眼的构造和立体视觉物镜立体观察和立体量测©资源院王婷婷•来自物体的光刺激视网膜的杆状和锥状细胞（物理过程）使其感光（生理过程），通过视神经纤维传至后大脑视觉中心，经记忆已有的概念与经验（心理过程），从而形成感知。人眼的感知过程：一、人眼的构造和立体视觉立体观察和立体量测©资源院王婷婷2、立体视觉人眼观察物体的远近只有用双眼观察景物，才能判断景物的远近，得到景物的立体效应。这种现象称为人眼的立体视觉。摄影测量学中，正是根据这一原理，对同一地区要在两个不同摄影站点上拍摄两张具有一定重叠度的像片，构成一个立体像对，进行观察与测量。一、人眼的构造和立体视觉立体观察和立体量测©资源院王婷婷?瞳孔如同光圈，视网膜如同底片，接受物体的影像信息。交会角一、人眼的构造和立体视觉立体观察和立体量测©资源院王婷婷•左右视差较：•生理视差：由交会角不同而引起的生理视差通过人的大脑就能作出物体远近的判断一、人眼的构造和立体视觉立体观察和立体量测©资源院王婷婷•单眼能够判别最小物体的能力称单眼分辨力。•用单眼所能观察出两点间的最小距离称第一分辨力；•用单眼所能观察出两平行线间的最小距离称第二分辨力。人眼的分辨力双眼观测比单眼观测提高倍一、人眼的构造和立体视觉立体观察和立体量测2©资源院王婷婷单眼观察分辨点状物体：45线状物体：20利用单眼观察去决定物体的远近是比较困难的。只能靠经验。人眼视角：左右1600上下1200人眼视轴活动范围：左右±450上下+300，-500清晰视角：左右1.50一、人眼的构造和立体视觉立体观察和立体量测©资源院王婷婷一、人眼的构造和立体视觉立体观察和立体量测©资源院王婷婷12自然界中，当用两眼同时观察空间远近不同的A与B两个物点时，如图，由于远近不同而形成的交会角的差异，便在人的两眼中产生了生理视差，得到一个立体视觉，能分辨出物体远近。1、人造立体视觉的产生二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷根据这一原理，在P1与P2两个位置上，用摄影机摄得同一景物的两张像片，这两张像片称为立体像对。这种观察立体像对得到地面景物立体影像的立体感觉称为人造立体视觉。按照立体视觉原理，我们只要在一基线的两端用摄影机获取同一地物的一个像对，观察中就能重现物体的空间景观，测绘物体的三维坐标。这是摄影测量进行三维坐标测量的理论基础。二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷摄影测量中，人造立体的观察必须满足形成人造立体视觉的条件。归纳如下：①由两个不同摄站点摄取同一景物的一个立体像对。②分像条件:一只眼睛只能观察像对中的一张像片（左眼看左像，右眼看右像）③两眼各自观察同一景物的左、右影像点的连线应与眼基线近似平行，同名像点间距离应该小于眼基距。④两像片的比例尺相近。2、人造立体观察的条件二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷满足条件的基础上，两张像片有三种不同放置方式，因而产生了三种立体效应：正立体、反立体和零立体效应。3、立体效应的转换二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷如图（a），把左方摄影站摄得的像片P1放在左方，用左眼观察；右摄影站摄得的像片P2放在右方，用右眼观察，就得到一个与实物相似的立体效果，称为正立体。(1)正立体效应二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷把左方摄站摄得的像片P1放在右方，用右眼观察；右方摄站摄得的像片P2放在左方用左眼观察或是在组成正立体效应后，将左右像片各旋转180°，如图（c），然后进行立体观察。(2)反立体效应二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷将正立体情况下的两张像片，在各自的平面内按同一方向旋转90°，使像片上纵横坐标互换了方向。像片上原来的纵坐标y轴转到与基线平行，此时生理视差变为像片的y方向的视差，因而失去了立体感觉成为一个平面图像。这种立体视觉，称为零立体效应。(3)零立体效应二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷RLLLR正立体LR反立体零立体立体观察效果二、人造立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷20立体观察工具①袖珍立体镜②反光立体镜③立体量测观察系统三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷1、用立体镜观察立体立体镜的主要作用是一只眼睛能清晰地只看一张像片的影像。最简单的立体镜是桥式立体镜，如下图所示：三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷航摄像片像幅较大，为了便于航摄像片对的立体观察，而设计的一种立体观察工具称为反光立体镜。用立体镜观察立体时，看到的立体模型与实物不一样，主要是在竖直方向夸大了，这种变形有利于高程的量测，但由于量测像点坐标没有变化，所以不会影响量测结果。三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷（1）互补色法（2）偏振光法（3）交替光阑法（闪闭法、光闸法）（4）自由立体直接对像对进行目视观察时，立体观察条件中，最难满足的是分像。佩戴眼镜2、叠影式观察立体三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷（1）互补色法原理如右图所示：三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷可用互补色法观测立体的航摄像片©资源院王婷婷（2）光闸法优点：投影光线的亮度很少损失缺点：振动与噪音不利于工作（3）偏振光法在两张影像的投影光路中，放置两个偏振平面相互垂直的偏振器，在承影面上就能得到光波波动方向相互垂直的两组偏振光影像。偏振光可用于彩色影像的立体观察，获得彩色的立体模型。三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷立体观察装置（1）左影像CPU右影像RGB显示器主动式眼镜主动式时间分像立体观察装置（交替光阑）同步控制器三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷立体观察装置（2）左影像CPU右影像带偏振屏的彩显被动式眼镜（偏振眼镜）被动式立体观察装置三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷立体观察装置（3）屏幕反光立体镜立体观察装置左影像CPU右影像反光立体镜RGB显示器左影像右影像三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷立体观察装置（4）屏幕反光立体镜立体观察装置左影像CPU右影像互补色眼镜RGB显示器三、像对的立体观察立体观察和立体量测©资源院王婷婷32通过人为的手段来制造人的左右眼的视差，在人眼的视觉暂留时间之内，给左、右眼分别送去有视差的两幅图像，而大脑在获取了左右眼看到的不同图像之后，立体观察装置（5）－自由立体突破了传统立体显示器对于观看距离的限制，摆脱了观察角度的束缚。三、像对的立体观察立体观察和立体量测会把这种差异理解为物体的空间定位，从而呈现立体效果。因此，它不需要借助于任何助视设备即可获得具有完整深度信息的图像。©资源院王婷婷测标测标的作用测标的种类四、像点坐标量测立体观察和立体量测©资源院王婷婷1、双测标量测法双测标量测法，是用两个刻有量测标记的测标放在两张像片上，或放置在左右像片的观察光路中，当立体观测像片对时，左右两个测标构成一个空间测标，当左、右测标分别在左右像片的同名地物点上时，就构成测标与该地物点相贴。此时，移动像片或观测系统的手轮可直接读出该点量测坐标系中的坐标x1、y1与x2、y2。或者以测标切到某一高程，用左右手轮运动，保证测标沿立体模型表面紧贴移动，即可带动测图设备绘出等高线。四、像点坐标量测立体观察和立体量测©资源院王婷婷•双测标立体量测原理••量测时，•可记录显然有•或记录),,,(),,,(112211qpyxyxyxqyypxx2121(像片的左右视差）（像片的上下视差）四、像点坐标量测立体观察和立体量测©资源院王婷婷2、单测标量测法单测标法是用一个真实测标去量测立体模型，如图四、像点坐标量测立体观察和立体量测©资源院王婷婷37像点坐标（x,y）左右视差(p=x1-x2)上下视差(q=y1-y2)量测五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷HCZ-1型立体坐标量测仪五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷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）五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷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五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷⑻照明设备一般使用透明正片或负片五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷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五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷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五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷3、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五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷蔡司（耶拿）StecometerC型立体坐标量测仪五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷蔡司（上科恩）PSK型立体坐标量测仪五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷摄影测量系统三维量测装置三维量测装置分二种（供选用）:a.手轮脚盘式三维量测装置b.手扶式（3D鼠标式）三维量测装置五、像点坐标量测仪器立体观察和立体量测©资源院王婷婷小结•一、人眼的构造和立体视觉•二、人造立体观察•三、像对的立体观察•四、像点坐标量测•五、像点坐标量测仪器©资源院王婷婷思考题1、人眼为什么可分辨物体的远近？2、单眼观察与双眼观察的分辨率为什么不同？双眼观察可提高多少？3、什么叫人造立体视觉？有哪些条件？摄影测量中如何利用这一原理？4、什么叫正立体、反立体、零立体？5、摄影测量中用哪两种测标来观测立体模型？6、量测像点坐标的仪器有哪些？