雙像立體測圖原理與立體測圖

雙像立體測圖原理與立體測圖演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有79頁\編輯于星期六雙像立體測圖原理與立體測圖ppt課件現(xiàn)在是2頁\一共有79頁\編輯于星期六內(nèi) 容 安 排人眼的立體視覺原理與立體量測立體像對與立體測圖原理立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素立體測圖概述現(xiàn)在是3頁\一共有79頁\編輯于星期六雙像立體測圖，是指利用一個立體像對（即在兩攝站點對同一地面景物攝取有一定影像重疊的兩張像片）重建地面立體幾何模型，并對該幾何模型進(jìn)行量測，直接給出符合規(guī)定比例尺的地形圖或建立數(shù)字地面模型等?，F(xiàn)在是4頁\一共有79頁\編輯于星期六虹膜虹膜瞳孔角膜視神經(jīng)網(wǎng)膜窩視軸鞏膜脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜水晶體玻璃體韌帶盲斑人眼的結(jié)構(gòu)視差理論§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖一、人眼的天然立體視覺現(xiàn)在是5頁\一共有79頁\編輯于星期六單眼觀察人眼視角：左右1600上下1200人眼視軸活動范圍：左右±450上下+300，-500利用單眼觀察去決定物體的遠(yuǎn)近是比較困難的。視差理論一、人眼的天然立體視覺§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖現(xiàn)在是6頁\一共有79頁\編輯于星期六雙眼觀察雙眼觀察特點交會作用交會作用與調(diào)節(jié)作用的一致性空間影像的形成能夠估計景深視差理論§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖一、人眼的天然立體視覺現(xiàn)在是7頁\一共有79頁\編輯于星期六視差理論生理視差：

生理視差是產(chǎn)生立體感覺的生理基礎(chǔ)。視差角§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖一、人眼的天然立體視覺現(xiàn)在是8頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖二、人造立體視覺在攝影測量中規(guī)定攝影時保持像片的重疊度在60%以上，是為了獲得同一地面景物在相鄰兩張像片上都有影像?，F(xiàn)在是9頁\一共有79頁\編輯于星期六立體觀察條件①兩張像片必須是從不同攝影站攝取的。②兩眼各看一張像片，即必須分像。③必須使同名像點的連線與眼基線平行，以保證兩視線在同一個視平面內(nèi)。④比例尺基本一致（比例尺的差異小于比例尺的16%）§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖二、人造立體視覺現(xiàn)在是10頁\一共有79頁\編輯于星期六1.立體觀察方法直接對像對進(jìn)行目視觀察時，立體觀察條件中，最難滿足的是？①立體鏡觀察方法②雙目鏡觀察光路的立體觀察③互補色法立體觀察④同步閃閉法立體觀察⑤偏振光法立體觀察§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖三、立體觀察與立體量測現(xiàn)在是11頁\一共有79頁\編輯于星期六1.袖珍立體鏡2.反光立體鏡①立體鏡觀察法§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖1.立體觀察方法現(xiàn)在是12頁\一共有79頁\編輯于星期六現(xiàn)在是13頁\一共有79頁\編輯于星期六②雙目鏡觀察光路的立體觀察§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖1.立體觀察方法現(xiàn)在是14頁\一共有79頁\編輯于星期六③互補色法立體觀察§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖1.立體觀察方法現(xiàn)在是15頁\一共有79頁\編輯于星期六④同步閃閉法立體觀察（交替光闌法）§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖1.立體觀察方法現(xiàn)在是16頁\一共有79頁\編輯于星期六第九講標(biāo)準(zhǔn)式立體像對與像對的立體觀察和量測現(xiàn)在是17頁\一共有79頁\編輯于星期六⑤偏振光法立體觀察§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖1.立體觀察方法現(xiàn)在是18頁\一共有79頁\編輯于星期六⑤偏振光法§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖1.立體觀察方法現(xiàn)在是19頁\一共有79頁\編輯于星期六目前，在數(shù)字?jǐn)z影測量工作站中，常用的是同步閃閉法及偏振光法?！?-1雙像立體測圖原理與立體測圖現(xiàn)在是20頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-1雙像立體測圖原理與立體測圖2.立體量測在進(jìn)行立體量測時，大多采用雙測標(biāo)法。現(xiàn)在是21頁\一共有79頁\編輯于星期六1、天然立體觀察產(chǎn)生立體感覺的原因是什么？像對立體觀察產(chǎn)生立體感覺的原因是什么？2、像對立體觀察的條件是什么？最難解決的是哪一個？一般用什么方法解決？作業(yè)題現(xiàn)在是22頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是23頁\一共有79頁\編輯于星期六SoaxyxyxyzSoxyxyxyzaA復(fù)習(xí)Review現(xiàn)在是24頁\一共有79頁\編輯于星期六已知：x，yXS，YS，ZSfai，bi，ci求：X，Y，Z？復(fù)習(xí)Review現(xiàn)在是25頁\一共有79頁\編輯于星期六SoxyxyxyzaA一個點只能列2個方程未知數(shù)卻有3個。從方程個數(shù)來講，必須要至少3個方程。復(fù)習(xí)Review現(xiàn)在是26頁\一共有79頁\編輯于星期六SoaxyxyxyzSoaxyxyzSoxyxyxyzaSoxyxyzAa從方程個數(shù)來講，有4個方程，可以解算A復(fù)習(xí)Review現(xiàn)在是27頁\一共有79頁\編輯于星期六航向重疊60％§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是28頁\一共有79頁\編輯于星期六S2S1

o1o2Aa1a21、立體像對的定義（StereoPair）

由不同攝站獲取的，具有一定影像重疊的兩張像片?！?-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是29頁\一共有79頁\編輯于星期六1、立體像對的定義（StereoPair）§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是30頁\一共有79頁\編輯于星期六S2S1AP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J12、立體像對的點、線、面同名像點(a1,a2)同名光線(AS1,AS2)攝影基線(S1S2)核面（主核面）核點核線（主核線）§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是31頁\一共有79頁\編輯于星期六上圖表示一個像對的相關(guān)位置，S1和S2是左像片P1和右像片P2的投影中心。兩投影中心的連線B稱為攝影基線，o1和o2為左、右像片的像主點，a1和a2是地面上任一點A在左、右像片上的構(gòu)像，稱為同名像點，射線AS1a1,AS2a2稱為同名射線。S2S1AP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是32頁\一共有79頁\編輯于星期六S2S1AP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1

攝影基線B延長線與左、右像片的交點k1,k2稱為核點。通過攝影基線S1S2與任一地面點A所作的平面WA，稱為點A的核面。核面與像片的交線稱為核線，對于同一核面的左右像片上的核線，如k1a1，k2a2稱為同名核線。像片上諸核線均會聚于核點。通過像主點的核面稱為主核面。一般倩況下，通過左右像片主點的兩個主核面不重合，分別稱為左主核面和右主核面?！?-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是33頁\一共有79頁\編輯于星期六

通過像底點的核面，稱為垂核面。因為左右像片的底點與攝影基線B位于同一鉛垂面內(nèi)，所以一個像對只有一個垂核面。垂核面與像片面的交線稱為垂核線。S2S1AP1a2a1P2BWAo1o2n1n2J2J1現(xiàn)在是34頁\一共有79頁\編輯于星期六核面與核線是立體攝影測量中的基本概念，但在傳統(tǒng)的攝影測量中幾乎沒有得到應(yīng)用，僅僅在完成相對定向時說明同名光線對對相交就是三線共面，恢復(fù)了核面。而在當(dāng)代的數(shù)字?jǐn)z影測量自動化系統(tǒng)中得到了廣泛的重視和應(yīng)用，具體在數(shù)字?jǐn)z影測量中加以論述。§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是35頁\一共有79頁\編輯于星期六

人有了兩只眼睛，才能看三維立體景觀，故而，如立體視覺的原理一樣，只有從不同攝站對同一物體攝影，獲得具有一定重疊度的像片對，按照構(gòu)像方程分別對各像片的同名像點組成條件組，通過解析計算才能求出相應(yīng)物點的三維空間坐標(biāo)。我們把這種按照立體像對與被攝物體的幾何關(guān)系，以數(shù)學(xué)計算方式，通過計算機解求被攝物體的三維空間坐標(biāo)，稱之為雙像解析攝影測量，它主要研究的內(nèi)容是：研究立體像對與被攝物體之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，以及如何計算被攝物體的三維空間位置。§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是36頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-2立體像對與立體測圖原理二、立體攝影測量的基本原理現(xiàn)在是37頁\一共有79頁\編輯于星期六S1S2ABCDS’2定義:根據(jù)攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)原理，恢復(fù)了立體像對的內(nèi)方位和相對方位后，所有同名光線成對相交。

由無數(shù)同名光線相交交點構(gòu)成的與實地相似的幾何表面。幾何模型§4-2立體像對與立體測圖原理現(xiàn)在是38頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-2立體像對與立體測圖原理三、立體像對恢復(fù)固有幾何關(guān)系的過程利用像對進(jìn)行立體測圖，必修重建與實地相似且符合比例尺及空間方位的幾何模型，若能恢復(fù)像片對的內(nèi)、外方位元素，就能恢復(fù)像片固有的幾何關(guān)系，因此，重建立體模型的過程是：（1）恢復(fù)像片對的內(nèi)方位元素，也稱內(nèi)定向。（2）恢復(fù)像片對的外方位元素。相對定向和絕對定向。現(xiàn)在是39頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-2立體像對與立體測圖原理四、上下視差Q現(xiàn)在是40頁\一共有79頁\編輯于星期六§3-5解析法相對定向現(xiàn)在是41頁\一共有79頁\編輯于星期六§3-5解析法相對定向現(xiàn)在是42頁\一共有79頁\編輯于星期六首先暫不考慮像片的絕對位置和姿態(tài)而只恢復(fù)兩張像片之間的相對位置和姿態(tài)．這樣建立的立體模型稱為相對立體模型，其比例尺和方位均是任意的；然后在此基礎(chǔ)上，將兩張像片作為一個整體進(jìn)行縮放、平移和旋轉(zhuǎn)，達(dá)到絕對位置、這種方法稱為相對定向一絕對定向。§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是43頁\一共有79頁\編輯于星期六從兩個攝站對同一地面攝取一個立體像對時，同名射線對對相交于地面點，見下圖，此時，若保持兩張像片之間相對位置和姿態(tài)關(guān)系不變．將兩張橡片整體移動時，同名射線對對相交的特性也不發(fā)生變化。反過來，若完成了相對定向，恢復(fù)兩張像片的相對定向元素，就能實現(xiàn)同名射線對對相交，建立相對立體模型。因此，同名射線對對相交是相對定向的理論基礎(chǔ)?！?-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是44頁\一共有79頁\編輯于星期六（一）相對定向§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是45頁\一共有79頁\編輯于星期六幾何模型與實際地表之間關(guān)系?相似關(guān)系：比例尺、方位不確定§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是46頁\一共有79頁\編輯于星期六定義立體像對中，確定兩像空系之間方位關(guān)系所需的元素。SoaxyxyxyzSoaxyxyzSoxyxyxyzaSoxyxyzaA問題提出確定兩像空系之間方位關(guān)系需有幾個元素？都哪些元素？比例尺任意（基線長度任意）確定基線的方向§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是47頁\一共有79頁\編輯于星期六兩種相對方位元素系統(tǒng)

以基線坐標(biāo)系為基礎(chǔ)的相對方位元素系統(tǒng)

以左像空系為基礎(chǔ)的相對方位元素系統(tǒng)§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是48頁\一共有79頁\編輯于星期六以左像空間坐標(biāo)系為基礎(chǔ)，右像片相對于左像片的相對方位元素稱～X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BBzBxBy連續(xù)法相對定向元素：By，

Bz，，，連續(xù)法相對定向元素§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是49頁\一共有79頁\編輯于星期六特點：固定一個光束，移動和轉(zhuǎn)動另外一個光束，便可以確定兩個光束間的相對方位。這種相對方位元素系統(tǒng)被稱為連續(xù)像對系統(tǒng)。o2B§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是50頁\一共有79頁\編輯于星期六單獨法相對定向元素2單獨法相對定向元素：1

，

1，2，2，21X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2B在以左攝影中心為原點、左主核面為XZ平面、攝影基線為X軸的右手空間直角坐標(biāo)系中，左右像片的相對方位元素稱～221§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是51頁\一共有79頁\編輯于星期六

特點：在不改變兩投影中心位置的情況下，通過兩個光束旋轉(zhuǎn)來確定相對方位，適用于單獨像對的作業(yè)，因此又稱為單獨像對系統(tǒng)?！?-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是52頁\一共有79頁\編輯于星期六三、模型的絕對定向與絕對定向元素相對定向建立的立體模型，是一個以相對定向中選定的像空間輔助坐標(biāo)系為基準(zhǔn)的模型，比例尺也是未知的。要確定立體模型在地面測量坐標(biāo)系中的正確位置，則需要把模型點的攝影測量坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為地面測量坐標(biāo)、這一工作需要借助于地面測量坐標(biāo)為已知值的地面控制點來進(jìn)行，稱為立體模型的絕對定向、所以，解析法絕對定向的目的就是將相對定向后求出的攝影測量坐標(biāo)變換為地面測量坐標(biāo)。

§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是53頁\一共有79頁\編輯于星期六

我們知道，一個像對的兩張像片有十二個外方位元素，相對定向求得五個元素后，要恢復(fù)像對的絕對位置，還要解求七個絕對定向元素，包括模型的旋轉(zhuǎn)、平移和縮放。它需要地面控制點來解求，這種坐標(biāo)變換，在數(shù)學(xué)上為一個不同原點的三維空間相似變換，其公式為：為模型點的地面攝影測量坐標(biāo)，為同一模型點的攝影測量坐標(biāo)，為模型縮放比例因子為坐標(biāo)原點的平移量?！?-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是54頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是55頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-3立體像對的相對定向元素與模型的絕對定向元素現(xiàn)在是56頁\一共有79頁\編輯于星期六航測立體測圖的方法有如下三種：模擬法立體測圖解析法立體測圖數(shù)字化測圖§4-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是57頁\一共有79頁\編輯于星期六模擬法立體測圖這是一種經(jīng)典的攝影測量制圖方法。它是利用兩個投影器，將航攝的透明底片，裝在投影器中，再用燈光照射，用與立體電影相似的原理，重建地面立體模型。在測繪承影面上，用一個量測用的測繪臺進(jìn)行測圖?！?-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是58頁\一共有79頁\編輯于星期六解析法立體測圖由一臺精密立體坐標(biāo)量測儀、計算機接口設(shè)備、繪圖儀、計算機軟件等組成。像片安置在像片盤上，按前面講述的計算公式進(jìn)行解析相對定向、解析絕對定向等，求解建立立體模型的各種元素后，存儲在計算機中。測圖時，軟件自動計算模型點對應(yīng)的左、右像片上同名像點坐標(biāo)，并通過伺服系統(tǒng)自動推動左、右測標(biāo)運動，使測標(biāo)切準(zhǔn)模型點，從而滿足共線方程，進(jìn)行立體測圖?！?-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是59頁\一共有79頁\編輯于星期六數(shù)字化測圖是目前使用最廣泛并仍在繼續(xù)發(fā)展之中的一種測圖方法。主要由計算機和攝影測量軟件組成，利用數(shù)字相關(guān)技術(shù)，代替人眼觀察，自動尋找同名點并量測坐標(biāo)。§4-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是60頁\一共有79頁\編輯于星期六1、模擬法立體測圖這是一種經(jīng)典的攝影測量制圖方法。它是利用兩個投影器，將航攝的透明底片，裝在投影器中，再用燈光照射，用與立體電影相似的原理，重建地面立體模型。在測繪承影面上，用一個量測用的測繪臺進(jìn)行測圖?！?-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是61頁\一共有79頁\編輯于星期六攝影過程的幾何反轉(zhuǎn)§4-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是62頁\一共有79頁\編輯于星期六通過相對定向和絕對定向兩個步驟完成，但不是用解析計算的方法，而是用投影器的運動來進(jìn)行。利用投影器的運動使同名光線對對相交，完成相對定向，建立相對立體模型。然后仍借助機械螺旋的運動，將相對立體模型進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放，納入到地面測量坐標(biāo)系中，并規(guī)劃為規(guī)定的比例尺，這就是絕對定向。§4-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是63頁\一共有79頁\編輯于星期六模擬攝影測量時代——

精密的光學(xué)－機械儀器§4-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是64頁\一共有79頁\編輯于星期六

WildA8模擬測圖儀

§4-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是65頁\一共有79頁\編輯于星期六（1）內(nèi)定向人工在儀器上安置有關(guān)數(shù)據(jù)，如攝影機主距、像片安放在像片盤上使像片主點與像片盤主點重合?！?-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是66頁\一共有79頁\編輯于星期六（2）相對定向

兩相鄰像片任意放置在投影器上．恢復(fù)內(nèi)方位元素以后，光線經(jīng)投影物鏡投影到承影面上成像。這時，同名光線不相交，即與承影面的兩個交點不重合，這個不重合其實就是存在左右視差和上下視差，當(dāng)升降測繪臺時，左右視差可以消除，只存在上下視差，因此，上下視差是衡量同名光線是否相交的標(biāo)志，或者說．若同名像點上存在上下視差，就說明沒有恢復(fù)兩張像片的相對關(guān)系，即沒有完成相對定向，根據(jù)這一原則，我們可以通過運動投影器，消除同名點上的上下視差，達(dá)到相對定向的目的?！?-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是67頁\一共有79頁\編輯于星期六§4-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是68頁\一共有79頁\編輯于星期六（3）絕對定向絕對定向的目的在于解求七個參數(shù)。（1）將控制點根據(jù)其平面坐標(biāo)按圖比例尺展繪在圖紙上，制成圖底。（2）利用圖紙的平移、旋轉(zhuǎn)使其中一個控制點在承影面上的投影與圖紙上的同名控制點重合，并使高程讀數(shù)與其實際高程值相等，這就相當(dāng)于解求了三個偏移參數(shù)。（3）以該點為中心旋轉(zhuǎn)圖底，使其與另一控制點的連線與圖紙上同名連線相重合，這就意味著解求了一個旋轉(zhuǎn)角參數(shù)。（4）比較圖底上兩控制點間的長度與相應(yīng)模型點投影間的長度，兩者若不相等，則沿投影基線方向移動其中一個投影器改變投影基線的長度，直到兩模型點的投影正好與圖底上相應(yīng)控制點重合。這一操作相當(dāng)于解求比例尺因子。（5）最后將模型置平，這就解求了另外兩個旋轉(zhuǎn)角參數(shù)?！?-4立體測圖方法概述現(xiàn)在是69頁\一共有79頁\編輯于星期六二、解析法立體測圖解析測圖儀是由一臺精密立體坐標(biāo)量測儀、一臺電子計算機、數(shù)控繪圖桌、相應(yīng)的接口設(shè)備以及軟件系統(tǒng)組成的測圖系統(tǒng)。其基本組成部分如圖1所示。接口設(shè)備有編碼器和伺服系統(tǒng)。§4-4立體