攝影測(cè)量三維重建

三維重建原理提綱二維圖像重建三維信息原理攝影測(cè)量坐標(biāo)系影像的內(nèi)外方元素空間坐標(biāo)變換攝影測(cè)量步驟有足夠多控制點(diǎn)的情況無足夠多控制點(diǎn)的情況共線方程反投影空間前方交會(huì)空間后方交會(huì)共面方程相對(duì)定向模型連接絕對(duì)定向攝像機(jī)標(biāo)定線性模型非線性模型近景攝影測(cè)量產(chǎn)品點(diǎn)云矢量紋理人眼人眼視差攝像機(jī)視差固定手指，分別用左右眼觀察遠(yuǎn)處物體，體驗(yàn)視差攝像機(jī)成像原理攝像機(jī)視差→深度信息視差與深度關(guān)系演示由左右眼圖像生成紅藍(lán)立體相片anaglyph拆分兩幅照片的RGB通道重新組合兩幅照片的RGB通道由視差獲得深度信息parallaxexample三維重建原理計(jì)算機(jī)視覺中的坐標(biāo)系攝影測(cè)量中的坐標(biāo)系方位元素：確定攝影時(shí)攝影物鏡（攝影中心）、像片與地面三者之間相關(guān)位置的參數(shù)分為內(nèi)方元素和外方元素影像的方位元素1像片的內(nèi)方位元素：攝影物鏡后節(jié)點(diǎn)與像片之間相互位置的參數(shù)恢復(fù)內(nèi)方位元素可恢復(fù)攝影時(shí)的攝影光束xycSfox0y02像片外方位元素：已建立的攝影光束，確定像片攝影瞬間在地面直角坐標(biāo)系中空間位置和姿態(tài)的參數(shù)XYZApS三個(gè)直線元素，描述攝影中心在地面空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值(Xs、Ys、Zs)。三個(gè)角元素(

、、)，表示攝影光束空間姿態(tài)(像片在攝影瞬間空間姿態(tài)的要素）XYZApSXsYsZs1）以Y軸為主軸的、、XYZAXsYsZsooxXYZN

S旁向傾角

航向傾角

像片旋角

xy2）以X軸為主軸的

，、，、，航向傾角

,旁向傾角，

像片旋角

，XYZASXYZNXsYsZsooY

，

，

，xy3）以Z軸為主軸的A、、方位角A像片傾角

像片旋角

XYZASXYZNA

xy1像點(diǎn)的平面坐標(biāo)平移變換像點(diǎn)坐標(biāo)變換axypy’x’x0y02像點(diǎn)的平面坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)變換xypx’y’a

xypx’y’oy0x0a2像點(diǎn)空間坐標(biāo)變換R稱為旋轉(zhuǎn)矩陣，R為正交矩陣，由三個(gè)獨(dú)立參數(shù)確定xyozxysXYZ1）以Y軸為主軸的、、系統(tǒng)的坐標(biāo)變換S-XYZ繞Y軸旋轉(zhuǎn)角到S-XYZXYZSX

Z

a

S-X

YZ

繞X

軸旋轉(zhuǎn)角到S-XYZYX

Z

SY

Z

a

S-XYZ繞Z

軸旋轉(zhuǎn)角到S-XYZ(s-xyz)a

X

Z

YSX

Y

a1=cosφcosκ-sinφsinωsinκa2=-cosφsinκ

–sinφsinωcosκa3=-sinφcosωb1=cosωsinκb2=cosωcosκb3=-sinωc1=sinφcosκ+cosφsinωsinκc2=-sinφsinκ

+cosφsinωcosκc3=cosφcosω

攝影測(cè)量步驟什么是控制點(diǎn)一般只知道像點(diǎn)坐標(biāo)，物方三維坐標(biāo)是待求量已知物方三維坐標(biāo)及其相應(yīng)像點(diǎn)坐標(biāo)控制點(diǎn)種類控制點(diǎn)可以為人工布設(shè)的靶標(biāo)點(diǎn)建筑物等有明顯特征的點(diǎn)DEM或地圖有足夠多的控制點(diǎn)后方交會(huì)前方交會(huì)無足夠多的控制點(diǎn)1相對(duì)定向前方交會(huì)絕對(duì)定向航帶法空中三角測(cè)量無足夠多的控制點(diǎn)2相對(duì)定向前方交會(huì)絕對(duì)定向獨(dú)立模型空中三角測(cè)量相對(duì)定向模型連接共線條件xyzXYZAasXsYsZsNYXZXA-XsYA-Ys(x,y,-f)(XA,YA,ZA)MZtpYtpXtp共線條件方程共線方程計(jì)算機(jī)視覺推導(dǎo)攝影測(cè)量推導(dǎo)偏重幾何關(guān)系計(jì)算機(jī)視覺推導(dǎo)從矩陣出發(fā)計(jì)算機(jī)視覺計(jì)算機(jī)理論與算法基礎(chǔ)中攝像機(jī)定標(biāo)部分共性：都反映了攝像機(jī)、像點(diǎn)和物點(diǎn)三點(diǎn)共線的關(guān)系，涉及到攝像機(jī)焦距等內(nèi)參數(shù)、旋轉(zhuǎn)和平移等外參數(shù)、以及像點(diǎn)和物點(diǎn)坐標(biāo)。泰勒級(jí)數(shù)目的觀測(cè)值x,y未知數(shù)Xs,Ys,Zs,,,,

X,Y,Z,x0,y0,f泰勒級(jí)數(shù)展開共線條件方程的線性化線性方程組的最小二乘解像片仿真已知內(nèi)、外方位元素地面點(diǎn)空間坐標(biāo)DEMDOMXYZa(x,y)xyzS(Xs,Ys,Zs)A(X,Y,Z)單像測(cè)圖已知內(nèi)、外方位元素像點(diǎn)坐標(biāo)DEMXYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2重要概念及其算法前方交會(huì)后方交會(huì)相對(duì)定向絕對(duì)定向推薦閱讀8點(diǎn)法機(jī)器視覺計(jì)算機(jī)視覺模擬數(shù)據(jù)？沒有已知內(nèi)外方元素的影像，如何進(jìn)行各種算法的研究？自力更生，生成模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。注意事項(xiàng)：由影像的分辨率決定地面點(diǎn)密度各種模擬數(shù)據(jù)應(yīng)加入一定的隨機(jī)誤差條件參數(shù)化，設(shè)為易于修改的變量設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式模擬數(shù)據(jù)生成要生成的模擬數(shù)據(jù)：DEM（或離散地面點(diǎn)）內(nèi)、外方位元素像點(diǎn)坐標(biāo)XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2應(yīng)存儲(chǔ)的模擬數(shù)據(jù)：各種編號(hào)及坐標(biāo)（地面點(diǎn)、像點(diǎn)、外方元素）各類數(shù)據(jù)的真值各類數(shù)據(jù)的誤差模擬數(shù)據(jù)精度評(píng)價(jià)計(jì)算模型點(diǎn)與像點(diǎn)的平均誤差、標(biāo)準(zhǔn)差、最大誤差等設(shè)立檢查點(diǎn)（不參與任何計(jì)算過程的三坐標(biāo)點(diǎn)），由檢查點(diǎn)的像點(diǎn)求得檢查點(diǎn)地面坐標(biāo)，得到計(jì)算坐標(biāo)與測(cè)量坐標(biāo)（預(yù)定的真值）之間的平均誤差、標(biāo)準(zhǔn)差、最大誤差等matlab相關(guān)函數(shù)網(wǎng)格生成[a:b:c],meshgrid加入誤差rand,randn輸入輸出文字input,