摄影测量学学习.pptx
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1、1湖南城市学院城市建设系第1页/共112页2目目 录录 第一章第一章 绪论绪论1-1 1-1 摄影测量的定义和任务1-2 1-2 影像信息科学的形成与内涵1-3 1-3 影像信息科学的组成第二章第二章 摄影的基本知识与影像误差处理摄影的基本知识与影像误差处理2-1 2-1 摄影原理与摄影机2-2 2-2 黑白感光材料2-3 2-3 摄影处理与像片晒印2-4 2-4 航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求2-5 2-5 像片影像的误差及其处理第2页/共112页3第三章第三章 单张航摄像片解析单张航摄像片解析3-1 3-1 中心投影的基本知识3-2 3-2 摄影测量常用坐标系3-3 3-3 像片的内外
2、方位元素3-4 3-4 像点在不同坐标系中的变换3-5 3-5 中心投影的构像方程(共线方程)3-6 3-6 像点位移3-7 3-7 单像空间后方交会目目 录录第3页/共112页4第四章第四章 立体观察和立体量测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第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量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)目目 录录第4页/共112
3、页5第六章第六章 解析空中三角测量概述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第七章 解析立体测图仪及立体测图作业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目 录录第5页/共112页6目目 录录第八章第八章 数字地面模型概述数字地面模型概述第九章第九章 像片纠正、正射投影技术及综合法测图像片纠正、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
4、纠正)9-3数字纠正9-4综合法测图第6页/共112页7第十章第十章 数字摄影测量基础知识数字摄影测量基础知识10-1 10-1 数字影像10-2 10-2 基于灰度的影像匹配10-3 10-3 同名核线与一维匹配概念10-4 10-4 数字摄影测量系统及数字摄影测量生产第十一章第十一章 摄影测量的外业摄影测量的外业11-1 11-1 像片控制点联测11-2 11-2 像片调绘 目目 录录 第7页/共112页8第四章第四章 立体观察和立体量立体观察和立体量测测人眼的立体视觉 41 人眼的立体视觉返回目录第8页/共112页9 1833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
5、不同的两点A、B在人眼视网膜上产生的生理 视差为 第四章第四章 立体观察和立体量立体观察和立体量测测41 人眼的立体视觉返回目录第9页/共112页10一、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。第四章第四章 立体观察和立体量立体观察和立体量测测42 人造立体视觉返回目录第10页/共112页11二、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第四章 立体观察和立体量立体观察和立体量测测42 人造立体视觉返回目录第11页/共11
6、2页12一、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 第四章第四章 立体观察和立体量立体观察和立体量测测43 像对的立体观察返回目录第12页/共112页13 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、偏振光法第四章第四章 立体观察和立体量立体观察和立体量测测43 像对的立体观察返回目录第13页/共112页14第四章第四章 立体观察和立体量测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4-4 像对的立体量测返回目录 (像片的左右视差)像片的左右视差)(像片的上下视差)像片的上下视差)第14页/共112页154-5 4-5
7、立体坐标量测仪立体坐标量测仪一、HCZ-1HCZ-1型立体坐标量测仪 (同Zeiss steko1818Zeiss steko1818型)结构示意图第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测y yq qP Px x返回目录第15页/共112页164-5 4-5 立体坐标量测立体坐标量测仪仪 1 1、仪器结构 基座 观察系统 左右光路分别观察左右像片 测标为0.06mm黑点,设在光路中;光路放大8 x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)y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)第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察
8、和立体量测返回目录第16页/共112页174-5 4-5 立体坐标量测立体坐标量测仪仪 p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)q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)像片盘 18cm18cm 或23cm23cm第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测返回目录第17页/共112页18第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测 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第18页/共112页19第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测2 2、立体坐标量测作业过程
9、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 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第19页/共112页20第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测测定仪器零位置 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:立体量测 a.动x.y手轮使测标对准a1 b.动p.q手轮使测标对准a2 c.立体观察下,动x.y.p.q 手轮使测标立体切准模型点A d.记录读数x.y.p.q4-5 立体坐标量测仪返回目录第20页/共112页21第四章第四章 立体观察和立体量测立体观察和立体量测 二、其它精密
10、立体坐标量测仪器 1 1、专门的精密立体坐标量测仪 坐标量测精度达1m 具有坐标自动记录功能 2 2、解析立体测图仪(使用立体坐标量测功能)坐标量测精度13m 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第21页/共112页22第五章第五章 双像解析摄影测量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第22页/共112页23立体摄影测量第23
11、页/共112页24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。第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录第24页/共112页25一、空间前方交会计算公式:点投影系数法X1Y1Z1MZtpYtpXtpX2Y2Z2Xs1Ys1Zs1Aa1s1Y1X1Z1a2s2第25页/共112页26摄影基线摄影基线BBX=Xs2 Xs1BY=Ys2 Ys1BZ=Zs2 Zs1s1s2第26页/共112页27同名光线投影同名光线投影Aa1s1Y1X1Z1YA-Ys1XA-Xs1ZA-Zs1a2s2A第27页/共11
12、2页28点投影法前方交会点投影法前方交会第28页/共112页29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 计算过程计算过程第29页/共112页30像片控制测量获得像控点物方坐标像片控制测量获得像控点物方坐标像点坐标量测,得(像点坐标量测,得(x1,y1,x2,y2x1,y1,x2,y2)i;(x1,y1,x2,y2)j;i;(x1,y1
13、,x2,y2)j;单像空间后方交会,分别得左右像片的外方位元素单像空间后方交会,分别得左右像片的外方位元素 双像空间前方交会得待定点物方坐标双像空间前方交会得待定点物方坐标(x,y,zx,y,z)j j第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-3 单像空间后交+双像空间前交作业流程返回目录第30页/共112页31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。第五章第五章 双像解
14、析摄影测量双像解析摄影测量 5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第31页/共112页321 1、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 第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第32页/共112页33连续法相对定向系统连续法相对定向系统返回目录第33页/共112页34相对定向元素为:显然,在 中,第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第34页/共112页35为什么B BX X不是相对定向元素?第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回
15、目录第35页/共112页36 2 2、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)第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第36页/共112页37单独法相对定向系统单独法相对定向系统返回目录第37页/共112页38相对定向元素为:显然,在 中,第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第38页/共112页39 3 3、共面条件方程 第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第39页/共112页4
16、0 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:第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第40页/共112页41 第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量返回目录Bs1s2BzByBx第41页/共112页42 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 第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算偏导系数表达式示例:返回目录第42页/共112页43求法见教材P49第43页/共11
17、2页44对F展开式整理得:式中,Q为推导过程中引入符号,为 Q Q的几何意义为模型点的上下视差。第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第44页/共112页45模型点上的上下视差模型点上的上下视差QQ返回目录S1a1S2a2第45页/共112页46连续法相对定向中连续法相对定向中常数项的几何意义常数项的几何意义X1Y1Z1X2Y2Z2Aa1s1Y1X1Z1a2s2N1Y1N2Y2Q为定向点上模型上下视差当一个立体像对完成相对定向,Q0当一个立体像对未完成相对定向,即同名光线不相交,Q0第46页/共112页47 2 2、定向计算过程 相对定向标准点
18、位 将Q视为观测值 第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第47页/共112页48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、相对定向元素计算三、相对定向元素计算第48页/共112页49计算流程输入已知数据输入已知数据 第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第49页/共112页50确定相对定向元素初值确定相对定向元素
19、初值计算计算 第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第50页/共112页51计算计算 计算计算第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算 返回目录第51页/共112页52 计算误差方程系数计算误差方程系数 组成误差方程组成误差方程 组成法方程,并解组成法方程,并解 计算未知数新值计算未知数新值第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第52页/共112页53d,d小于限差小于限差计算模型点坐标计算模型点坐标 输出输出第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量
20、5-4 5-4 解析相对定向及模型坐标计算解析相对定向及模型坐标计算返回目录第53页/共112页542、单独法解析相对定向原理、单独法解析相对定向原理X1x1Y1Z1S1y1Y2Z2S2y2X2x2BAa1(X1,Y1,Z1)a2(X2,Y2,Z2)第54页/共112页55 四、模型坐标计算 (连续法)第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第55页/共112页56式中,也可取 以消除相对定向残余上下视差的影响。第五章第五章 双像解析摄影测量双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算返回目录第56页/共112页57四、模型点坐标计算四、模
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