摄影测量学课件.ppt(100页)
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1、1摄影测量学 测绘工程系:测绘工程系: 李李 浩浩23目目 录录 第一章第一章 绪论绪论1-1 1-1 摄影测量的定义摄影测量的定义和和任务任务1-2 1-2 影像信息科学的形成与内涵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 摄影原理与摄影机摄影原理与摄影机2-2 2-2 黑白感光材料黑白感光材料2-3 2-3 摄影处理与像片晒印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像片影像
2、的误差及其处理4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中心投影的基本知识3-2 3-2 摄影测量常用坐标系摄影测量常用坐标系3-3 3-3 像片的内外方位元素像片的内外方位元素3-4 3-4 像点在不同坐标系中的变换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中心投影的构像方程( (共线方程共线方程) )3-6 3-6 像点位移像点位移3-7 3-7 单像空间后方交会单像空间后方交会目目 录录5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 人眼的立体视觉人眼的立体视觉4-2 人造立体视觉人造立体视觉4-3 像对的立体观察像对的
3、立体观察4-4 像对的立体量测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双像解析摄影测量概念5-2 双像空间前方交会双像空间前方交会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解析相对定向及模型坐标计算5-5 模型绝对定向模型绝对定向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 单模型光束法单模型光束法(双像后方交会双像后方交会)目目 录录6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 6-1 解析空中三角测量的
4、分类解析空中三角测量的分类 6-2 6-2 单航带航带法空中三角测量概述单航带航带法空中三角测量概述 6-3 6-3 光束法空中三角测量概述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 7-1 解析立体测图仪的基本原理解析立体测图仪的基本原理 7-2 7-2 解析立体测图仪硬、软件构成解析立体测图仪硬、软件构成 7-3 7-3 解析立体测图仪上的立体测图内业过程解析立体测图仪上的立体测图内业过程 7-4 7-4 航测立体测图作业工序流程航测立体测图作业工序流程目目 录录7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
5、 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像片纠正的概念与分类 9-2 透视投影变换纠正(常规纠正)透视投影变换纠正(常规纠正) 9-3 数字纠正数字纠正 9-4 综合法测图综合法测图8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 数字影像数字影像10-2 10-2 基于灰度的影像匹配基于灰度的影像匹配10-3 10-3 同名核线与一维匹配概念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 1
6、1-1 像片控制点联测像片控制点联测11-2 11-2 像片调绘像片调绘 目目 录录 9第四章 立体观察和立体量测人眼的立体视觉 41 人眼的立体视觉返回目录返回目录10 1833年,惠斯通(英)证实,人眼的分辨远近的本 质是生理视差。 设远近不同的两点A、B在人眼视网膜上产生的生理 视差为 2211ababBAABBAABBAABBArrBArrrr等远近、感觉近远感觉远近感觉0AB0AB0第四章 立体观察和立体量测41 人眼的立体视觉返回目录返回目录11一、人造立体视觉的产生一、人造立体视觉的产生一定条件下,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。 观察立体像对获得
7、的景物立体景像。第四章 立体观察和立体量测42 人造立体视觉返回目录返回目录12二、人造立体观察条件二、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 立体观察和立体量测42 人造立体视觉返回目录返回目录13一、立体镜方式观察立体一、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 立体观察和立体量测43 像对的立体观察返回目录返回目录14 二、重叠影像方式观察立体二、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 立体观察和立体量测43 像对的立体观察返回目录返回目录15第
8、四章 立体观察和立体量测 量测时,可记录 显然有或记录),(),(112211qpyxyxyxqyypxx21214-4 像对的立体量测返回目录返回目录 ( (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)164-5 立体坐标量测仪一、一、HCZ-1HCZ-1型立体坐标量测仪型立体坐标量测仪 (同(同ZeissZeiss steko1818 steko1818型)型) 结构示意图返回目录返回目录174-5 立体坐标量测仪 1 1、 仪器结构仪器结构 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
9、 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) 返回目录返回目录184-5 立体坐标量测仪 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返回目录返回目录19第四章 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返回目录20第四章 立体观察和立体量测2 2、立体坐标量测作业过程、立体坐标量测作业过程 像片归心 使像平
10、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返回目录21第四章 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.q00.1000. 000.10000.1000000qpyx)()(0120120101qqyyppxxyyyxxx4-5 立体坐标量测仪返回目录返回目录22第四
11、章 立体观察和立体量测 二、其它精密立体坐标量测仪器二、其它精密立体坐标量测仪器 1 1、 专门的精密立体坐标量测仪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)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返回目录23第五章 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。 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-
12、1 双像解析摄影测量概念返回目录返回目录24立体摄影测量返回目录返回目录25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。一、空间前方交会计算公式一、空间前方交会计算公式: :(X,Y,Z)物点的物方坐标(通常为地面摄测坐标) 投影中心的物方坐标 像点的像空间辅助坐标 N 投影系数: ZYX111sssZYX111N1aaaZYX222(sssZYX)N2222aaaZYX122122N1aaaaaZaXZXZXXBZB122111N2aaaaaZaXZXZXXBZBsssZYXaaaZYX第五章 双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录返
13、回目录26返回目录返回目录27 二、空间前方交会计算过程二、空间前方交会计算过程输入已知数据输入已知数据( );( ) i=1,2,3m; f 等等111111sssZYX222222sssZYXiyxyx2211ZYXBBB 计算计算第五章 双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录返回目录2821RR 计算计算计算计算iaaaZYX111iaaaZYX222计算计算iN1第五章 双像解析摄影测量5-2 双像空间前方交会返回目录返回目录29121212ssZssYssXZZBYYBXXB其中:aaaZYXfyxRiZYX计算计算计算其它点计算其它点?输出输出N N第五章 双像解析摄影测
14、量5-2 双像空间前方交会返回目录返回目录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,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 1, 1, 1zs1,ys1,xs1,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 j2,2,2zs2,ys2,xs2,第五章 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3|),(iZYXi
15、返回目录返回目录31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。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一、立体像对的共面条件方程 确定立体像对中两张像片相对方位的 参数。第五章 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返回目录321 1、连续法相对定向系统、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 xyzs 1XYZS 1第五章 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返回目录33连续法相对定向系统返回目录返回目录34相对定向元素为: 显然,在 中,
16、00111111SSSZYX22222;2KBZBYsBXZSYXSXYZS 12, 2, 2Bz,By,第五章 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返回目录35为什么不是相对定向元素? 第五章 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返回目录1s2s2sZB2a2aYBXBXBYBZBmA1aAZYX36 2 2、单独法相对定向系统、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) 1SXYZS 121SS21SS1o第五章 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返回目录3
17、7返回目录返回目录38相对定向元素为: 显然, 在 中,22211,XYZS 10111SSSZYX111;0; 0; 0;222sSSZYBX22;2;第五章 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返回目录39 3 3、共面条件方程、共面条件方程 第五章 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返回目录40 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: 则的行列式表达式为: 第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算0)(221121aSaSSS),(21ZYXBBB
18、SS),(11111aaaZYXaS),(22222aaaZYXaS0222111aaaaaaZYXZYXZYXBBB返回目录返回目录41二、连续法相对定向二、连续法相对定向 1 1、定向公式、定向公式 因 所以 (式中对下标作简化,如 即为 )XXZXXYBtgBBBtgBB)cos(0222111ZYXZYXBBBFXXX1X1Xa第五章 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返回目录42 将F按展开,取至一次项,得未知数(相对定向 元素)的线性方程式 00dkFdFdFdFdFFF第五章 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:22211
19、1ZYXZYXBBBFXXX)(0101221222111XZXZBZYXZYXBXX返回目录返回目录43对F展开式整理得: 式中, Q为推导过程中引入符号,为 Q的几何意义为模型点的上下视差。dkNXdNZYZdNZYXdvBZYdBXX2222222222222)()(QYBYNYN2211Q第五章 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返回目录44模型点上的上下视差Q返回目录返回目录S S1 1a a1 1S S2 2a a2 245 2 2、定向计算过程、定向计算过程 相对定向标准点位 将Q视为观测值 QdNXdNZYZdNZYXdBZYdBVxxQ22222222
20、22222)(第五章 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返回目录46 输入已知数据输入已知数据等fiyxyxi5|),(2211第五章 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返回目录4721,RR 确定相对定向元素初值确定相对定向元素初值 计算计算)0(000101012100020202xxBX第五章 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返回目录48iiZYXZYX222111,计算计算 计算计算,21ZYBBQNN第五章 双像解析摄影测量5-4 解析相对定向及模型坐标计算 返回目录返回目录49 计算误差方程系数计算误差方程系
21、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dd00第五章 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返回目录50immmZYX),(Yd,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N第五章 双像解析摄影测量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返回目录51三、单独法相对定向三、单独法相对定向 第五章 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返回目录000222111ZYXZYXBF52 四、模型坐标计算四、模型坐标计算 (连续法)连续法)00111111ss
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