第四章 雙像立體測圖基礎(chǔ)與立體測圖課件

請思考：單張像片能否確定地面點的坐標(biāo)？ZSSxoxyyzuvwXSYSNAaB第四章：雙像立體測圖基礎(chǔ)與立體測圖Aa1a2S1S2同名光線，同名像點，同名區(qū)域一、雙眼觀察的天然立體視覺

§4-1人眼的立體視覺原理與立體量測二、人造立體視覺

三、立體觀察與立體量測在兩個不同攝站對同一地區(qū)攝取具有重疊的一個立體像對，則可以構(gòu)成立體模型來解求地面物體的空間位置。1．人眼觀察物體的遠(yuǎn)近

ABLALBdLABY方向視差：由航高和像片傾斜引起。2．觀察人造立體的條件

攝影測量中，廣泛應(yīng)用人造立體的觀察。但觀察中必須滿足形成人造立體視覺的條件。這些條件歸納起來有如下四個條件。（1）由兩個不同攝站點攝取同一景物的一個立體像對。（2）一只眼睛只能觀察像對中的一張像片，即雙眼觀察像對時必須保持兩眼分別只能對一張像片觀察，這一條件稱之為分像條件。（3）兩眼各自觀察同一景物的左、右影像點連線應(yīng)與眼基線近似平行。（4）像片間的距離應(yīng)與雙眼的交會角相適應(yīng)。3．像對的立體觀察

§4-2立體像對與雙像立體測圖一．立體像對的點、線、面4雙像立體測圖基礎(chǔ)與立體測圖4雙像立體測圖基礎(chǔ)與立體測圖二．雙像立體測圖概述§4-3立體像對的相對和絕對定向元素一．相對定向和絕對定向概述二．立體像對的相對定向元素模型點u1v1w1u2v2w2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～u1x1v1w1S1y1v2w2S2y2u2x2bbzbxBy

2

2

2連續(xù)法相對定向元素：bv，

bw，2，2，21、連續(xù)法相對定向元素u1v1w1PWVUu2v2w2Aa1s1a2s2DZYXXSYSZS絕對定向元素：，X0，

Y0，

Z0，，，三、絕對定向元素§4-4立體測圖第五章：攝影測量解析基礎(chǔ)像點坐標(biāo)量測影像內(nèi)定向單張像片的空間后方交會模型的前方交會像片對的解析法絕對定向模型的解析法絕對定向立體像對的光束法主要內(nèi)容：§5-1像點坐標(biāo)量測x'y'JIXYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2D問題的提出：要從影像中提取物體的空間信息，首先應(yīng)確定與物體相對應(yīng)的像點坐標(biāo),在傳統(tǒng)攝影測量當(dāng)中,所量測的像點坐標(biāo)一般為影像架坐標(biāo)或儀器坐標(biāo)（數(shù)字形式量測時為掃描坐標(biāo)）,因此,應(yīng)利用平面相似變換,將影像架坐標(biāo)變換為以像主點為坐標(biāo)原點的像平面坐標(biāo)。補(bǔ)充：影像內(nèi)定向oJIxyJIxy數(shù)字影像內(nèi)定向(105.994,-105.995)(105.997,105.998)(106.000,106.001)(-106.001,-106.002)間接平差知識回顧:ADBC12345間接平差法求平差值的步驟：1、根據(jù)平差問題的性質(zhì)，選擇t個量作為參數(shù)；2、將每一個觀測量的平差值表達(dá)成所選參數(shù)的函數(shù)，若函數(shù)為非線性，則需線性化；3、由誤差方程系數(shù)A和常數(shù)項l組成法方程。法方程的個數(shù)等于觀測值的個數(shù)。

V=AdX-l4、解算法方程，計算參數(shù)的平差值X=X0+dXdX=(ATA)-1(ATl)5、由誤差方程求出觀測值的平差值。ADBCh1h2h3h4h5水準(zhǔn)路線觀測高差hi/m路線長度Si

/km15.8353.523.7822.739.6404.047.3843.052.2702.5（1）列誤差方程誤差方程的矩陣形式：法方程及解：§5-2單像后方交會XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2D問題的提出:XYZx1y1z1S1D一、空間后方交會的基本概念利用航攝像片上三個以上像點坐標(biāo)和對應(yīng)地面點坐標(biāo)，計算像片外方位元素的工作稱為單張像片的空間后方交會。其基本思想是：通過地面控制點的已知地面坐標(biāo)和相應(yīng)的像點坐標(biāo)量測值，根據(jù)共線條件方程，解求該影像在攝影時刻的外方位元素二、空間后方交會的基本關(guān)系式:共線方程三、空間后方交會的誤差方程與法方程將控制點的地面坐標(biāo)視為真值、像點坐標(biāo)視為觀測值，采用間接平差法。四、空間后方交會的解算過程1、獲取已知數(shù)據(jù)：①像片比例尺1/m；②內(nèi)方位元素x0,y0,f；③控制點坐標(biāo)（X，Y，Z）2、量測控制點的像點坐標(biāo)：3、確定未知數(shù)的初始值XYZS1D12341、角元素的初始值：2、線元素的初始值：XSYS4、計算旋轉(zhuǎn)矩陣R5、逐點計算像點坐標(biāo)的近似值（x）、（y）6、組成誤差方程和法方程7、計算外方位元素的改正數(shù)并與相應(yīng)的近似值求和，得到外方位元素新的近似值8、迭代是否收斂§5-3立體像對的前方交會XYZa1(x1,y1)x1y1z1S1A(X,Y,Z)a2(x2,y2)z2y2x2S2D一、基本概念由立體像對中兩張像片的內(nèi)、外方位元素和像點坐標(biāo)來確定相應(yīng)地面點在物方空間坐標(biāo)系中坐標(biāo)的方法二、空間前方交會的基本關(guān)系式XYZDXS1YS1A(X,Y,Z)u1a1BBwBvBuZS1a2u2w1v1u1w2v2u2v1v2w1w2地面點空間坐標(biāo)計算：

u2XYZtAa1BBZBYBXZS1a2N1N2XS1u2v2三、單像后方交會+空間前方交會解法§5.6立體像對光束法（一步定向法）整體求解

在立體像對內(nèi)同時求解兩像片的外方位元素和地面點的坐標(biāo)，把外方位元素和模型點坐標(biāo)的計算放在一個整體內(nèi)進(jìn)行，理論嚴(yán)密，精度高。XYZtAa1a2該式中的未知數(shù)為？XYZtAa1a2五、雙像解析攝影測量三種解法的比較1．后方交會-前方交會解法。這種解算方法的結(jié)果依賴于空間后方交會的精度，而且在前方交會過程中沒有充分利用多于條件進(jìn)行平差計算。往往在已知影像的外方位元素、需確定少量的待定點坐標(biāo)時采用。2．相對定向-絕對定向解法。這種解算方法計算公式較多，最后的點位精度取決于相對和絕對定向的精度，用這種方法的解算結(jié)果不能嚴(yán)格地表達(dá)一幅影像的外方位元素。主要用于航帶法解析空中三角測量。3．光束法（一步定向法）。這種方法理論最嚴(yán)密、精度最高，待定點的坐標(biāo)是完全按最小二乘原理解算出來的。主要用于光束法解析空中三角測量。單像雙像解析小結(jié)該部分講述了攝影測量中最重要、最基礎(chǔ)的幾個重點內(nèi)容：基本概念:1、像片的重疊度。2、航攝像片比例尺。3、攝影測量常用坐標(biāo)系統(tǒng)。4、航攝像片的內(nèi)、外方位元素。5、像點坐標(biāo)變換。6、中心投影的構(gòu)像方程（共線方程）。單像解析基本方法:7、數(shù)字影像內(nèi)定向。8、單張像片的空間后方交會。雙像解析基本方法:9、立體視差的基本概念10、求解物點空間坐標(biāo)的三種方法

?單像空間后方交會+雙像空間前方交會

?解析相對定向+絕對定向

?光束法（一步定向法）整體求解1、像片的重疊度。

像片重疊度：航向重疊度(headingoverlap)。對于面積航空攝影而言，要求兩相鄰航帶之間也需要有一定的影像重疊，這種重疊部分稱為旁向重疊度(sideoverlap)。像片的重疊部分是立體觀察和像片連接所必須的條件。2、航攝像片比例尺?航高：指攝影飛機(jī)在攝影瞬間相對于某一水準(zhǔn)面的高度，從該水準(zhǔn)面起算向上為正。航高分為相對航高和絕對航高。ffHH3、攝影測量常用坐標(biāo)系統(tǒng)。地攝坐標(biāo)系O1XpYpZpSxoxyyzXYZ外方位元素（三個角元素）以Y軸為主軸ZSSxoxyyzXYZXSYSNOX

4、航攝像片的內(nèi)、外方位元素5、像點空間坐標(biāo)變換ZSSxoxyyzXYZXSYSNOX

6、中心投影的構(gòu)像方程（共線方程）。ProjectionCenterImagepointObjectpoint7、影像內(nèi)定向。（利用仿射變換）將影像架坐標(biāo)變換為以像主點為坐標(biāo)原點的像平面坐標(biāo)。(同時可以消除像片變形的影響）(x1,y1)(x2,y2)(x3,y3)(x4,y4)像主點8、單張像片的空間后方交會通過地面控制點的已知地面坐標(biāo)和相應(yīng)的像點坐標(biāo)量測值，根據(jù)共線條件方程，解求影像在攝影時刻的外方位元素9、立體視差的基本概念左右視差的存在是觀察立