第4章 双像立体测图原理与立体测图

立体视觉检查图立体视觉检查图人的双眼视觉功能一旦发生障碍缺乏立体视觉时，对外部空间的景物深度和距离就无法判断，这样的病症称为立体盲(立体盲的发病率为2(6,，立体视觉异常则高达30,)。

立体盲是近十年来才被生物学家发现的一种眼病，它是一种比夜盲、色盲更严重的眼科疾病。

由于缺乏良好的双眼视觉功能和立体视觉，往往会给工作带来很大的困难，甚至造成事故。

国外曾有一位著名的外科医生，因故停诊几年，待重新做手术时，竟然发生技术失误和手术中判断错误，造成多次重大医疗事故。

原因正是因为他患了自己也不知道的疾病(立体盲)，使他在动手术时，不能准确地判断深度和距离。

“立体视觉检查图”已开始广泛应用。

它是应用视差信息理论，采用随机点制成的。

它把图形秘密隐藏在斑斑点点、密密麻麻、杂乱无章的花纹中，并将图形套印成红、绿两色，使观察者眼花缭乱，辨析不出是什么图案。

使用时必须戴上特制的红、绿眼镜，就会显现出图案的本来面目。

检查时为什么要戴红、绿眼镜呢,这是利用红、绿互补的原理，藉以传递双眼信息，使被检查的一支眼睛只能看到其中一种颜色的图。

戴上红绿眼镜后，透过红色镜片只能看到绿色的图，透过绿色的镜片只能看到红色的图。

通过红绿眼镜将具有视差的两张图各自反映到大脑，由于大脑视区具有双眼视差检查细胞，能从这些红红绿绿、斑斑点点的堆集中检测、识别和提取出视差信息，从而产生立体感。

这与人们在观看立体电影时，必须戴上一副特制的偏振光眼镜的原理是相同的。

图中似乎是印着一个圆圈，圆圈中还有好看的花纹，犹如一张印花台布的图案。

可是戴上红绿眼镜再仔细看这张图时才恍然大悟，原来图中隐藏着一个大花碗，碗从图中高高隆起，像放在一块玻璃板上，栩栩如生(注意:如果你看到的花碗是确的底部隆起，那是你戴倒了红绿眼镜)。

简易的红绿眼镜很好制作。

用硬纸片挖两个眼形孔(如附图32)，然后将红、绿玻璃纸分别贴在两个孔上，干燥后即可使用。

检查时，应在良好的自然光线下戴上红绿眼镜，红色在右，绿色在左。

摄影测量学复习资料(总15页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--摄影测量学复习资料第一章绪论1、摄影测量的定义、任务定义：摄影测量与遥感是从非接触成像和其他传感器系统，通过记录、量测、分析与表达等处理，获取地球及其环境和其他物体可靠信息的工艺，科学与技术。

其中摄影测量侧重于提取几何信息，遥感侧重于物理信息。

任务：（1）测绘各种比例尺地形图。

（2）建立数字地面模型（地形数据库）。

2、摄影测量学：是对研究的对象进行摄影，根据所得的构象信息，从几何方面和物理方面加以分析研究，从而对所摄对象的本质提供各种资料的一门学科。

3、解决的基本问题：几何定位和影像解译。

4、摄影测量的三个发展阶段及其特点。

（了解）5、摄影测量的分类方法及其分类（了解）：（1）按距离远近可分为航天摄影测、航空摄影测量、地面摄影测量、近景摄影测量和显微摄影测量；（2）按用途可分为地形摄影测量和非地形摄影测量；（3）按处理手段可分为模拟摄影测量、解析摄影测量和数字摄影测量；（4）根据摄影机平台位置的不同可分为航天摄影测量、航空摄影测量、地面摄影测量和水下摄影测量。

第二章影像的获取1、航空影像和遥感影像的获取方式航空影像：飞机等航空平台搭乘航摄仪（或数码相机）摄影成像；一般航空影像分为专业航摄仪（航空摄影机）获取的标准航片和非量测摄影机（普通摄影机）获取的非标准航片。

遥感影像：卫星等航天平台利用各类传感器（阵列扫描、推扫）获取遥感影像。

例如SPOT、QB、TM、IKONOS、World View等影像。

2、量测摄影机与非量测摄影机的区别（1）量测摄影机的主距是一个固定的已知值（2）量测摄影机的承片框上具有框标，即固定不变的承片框上，四个边的中点各安置一个机械标志；框标，其目的是建立像片的直角，框标坐标系。

（3）量测摄影机的内方位元素是已知值。

3、航向重叠：摄影时飞机沿相邻影像之间必须保持一定的重叠度。

摄影测量复习整理第三章：1.像片比例尺：像片比例尺:航摄像片上一线段为l 的影像与地面上相应线段的水平距离L 之比。

2.重叠：航向重叠：同一条航线上相邻两张像片的重叠旁向重叠。

（P=50%~65%）最小53%旁向重叠：相邻航线相邻两像片的重叠度像片倾角。

（q=30%~40%）最小15%。

3.像片倾角：摄影瞬间摄影机的主光轴近似与地面垂直，偏离铅垂线的夹角小于2度～3 度。

4主要的点：（1）像主点：摄影中心S在像片平面上的投影点。

（2）像底点：主垂线与像片面P的交点n称为像底点。

（3）等角点：倾角α的平分线与像片面交于点C称C点为等角点。

.主要的线：（1）主纵线：主垂面W与像平面P的交线称为主纵线W。

（2）等比线：过像主点平行于合线的直线称为等比线。

（3）主横线：主要的面：核面主垂面5.投影：中心投影：投影光线会聚于一点的投影称为中心投影。

正交投影（平行投影）：投影光线相互平行且垂直于投影面6.坐标系：（1）像平面坐标系：是以该像片的像主点为坐标原点的坐标系，用来表示像点在像片面上的位置，在实际应用中，常采用框标连线的交点为坐标原点，称为框标平面坐标系。

X、y轴的方向按需要而定，常取与航线方向一致的连线为x轴，航线方向为正。

（2）像空间坐标系：以摄影中心S为坐标原点，X轴和Y轴分别与像平面直角坐标系的X轴和Y轴平行，Z轴与主光轴重合，向上为正，像点的像空间坐标系表示为（x、y、-f）。

（3）像空间辅助坐标系：其坐标原点是摄影中心S坐标轴依情况而定，通常有三种方法：a、以每一条航线的第一张像片的像空间坐标系作为像空间辅助坐标系。

b、取u、v、w轴系分别平行于地面摄影测量坐标系D-XYZ，这样同一像点a在像空间坐标系中的坐标为x、y、z=（-f），而在像空间辅助坐标系中的坐标为u、v、w。

c、以每个像片对的左片摄影中心为坐标原点，摄影基线方向为u轴，以摄影基线及左片光轴构成的平面作为uw平面，过原点且垂直与uw面（左核面）的轴为v轴构成右手直角坐标系。

名词解释、简答题、论述题、证明题第二章 影像获取1、像主点：物方主平面和像方主平面与光轴的交点分别称为物方主点和像方主点2、摄影机主距：航空摄影机物镜中心至底片面的距离，称为摄影机的主距，通常用f 表示第三章 摄影测量基础知识1、 摄影比例尺与摄影航高摄影比例尺又称为像片比例尺，其严格定义为：航摄相片上一线段为l 的影像与地面上相应线段的水平距离L 之比，即Hl m =1,f 为摄影机主距 当取摄区内的平均高程面作为摄影基准面时，摄影机的物镜中心至该面的距离称为摄影航高，一般用H 表示。

2、重叠度（重点看）为了满足测图的需要，在同一条航线上，相邻两像片应有一定范围的影像重叠，称为航向重叠，相邻航线也应有足够的重叠，称为旁向重叠。

重叠反映在航摄片上的同名影像是以像幅尺寸的百分数表示，航向重叠一般要求为p%=60%~65%,最小不得小于53%；旁向重叠要求为q%=30%~40%，最小不得小于15%。

3、像片倾角在摄影瞬间摄影机轴发生了倾斜，摄影机轴与铅直方向的夹角α称为像片的倾角。

一般要求倾角不大于2º，最大不超过3º4、航线弯曲受技术和自然条件限制，飞机往往不能按预定航线飞行而陈胜航线弯曲，造成漏摄或旁向重叠过小从而影响内业成图。

一般要求航摄最大偏距与全航线长之比不得大于3%5、像片旋角相邻像片的主点连线与像幅沿航线方向两框标连线间的夹角称为像片旋角，以κ表示，一般要求κ角不超过6º，最大不超过8º6、中心投影与正射投影若投影光线会聚于一点，称为中心投影，若投影光线相互平行且垂直于投影面，称为正射投影。

（此部分注重理解，最好翻看P26页，与图形结合）6、航摄像片上特殊的点、线、面，及之间的几何关系 （了解） 详见P28、297、.摄影测量常用哪些坐标系？各坐标系又是如何定义的？摄影测量中常用坐标系有两大类：一类是用于描述像点的位置，称为像方坐标系；另一类是描述地面点的位置，称为物方坐标系。

第一章绪论1.摄影测量的三个阶段：模拟、解析、数字。

2.摄影测量的主要特点：①无需接触被摄物体本事获得其信息；②有二维影像重建三维目标；③面采集数据形式；④同时提取物体的几何与物理特征。

3.摄影测量按用途可分为：地形和非地形测量。

4.传统的摄影测量与数字摄影测量的区别：传统的摄影测量是利用光学摄影机提取像片，通过像片来研究和确定被摄物体的形状、大小、位置和相互关系的一门科学技术。

数字摄影测量是利用所采集的数字化影像，在计算机上进行各种数值、图形和影像处理，研究目标的几何和物理特性，从而获得各种形式的数字产品和可视化产品。

区别点原始资料投影方式操作方式产品传统光学像片物理投影人工操作模拟产品数字数字化影像数字投影自动化+人工干预数字产品第二章影像获取1.框标的作用：建立像片的直角框标坐标系。

2.摄影机主距（f)：航空摄影机物镜中心至底片面的距离是固定值，称为摄影机主距。

它与物镜焦距基本一致，因物镜畸变等因素而有少许差异。

3.常用的遥感数据有：美国陆地卫星（Landsat）TM和MSS遥感数据，法国SPOT卫星遥感数据。

4.量测型相机与非量测型相机的区别：是否有框标。

第三章摄影测量基础知识1.绝对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于平均海水面的航高。

2.相对航高：摄影瞬间摄影机物镜中心相对于其他某一基准面或某一点的高度。

3.影像方位元素：方位元素：确定摄影时摄影物镜（摄影中心S ）、像片与地面三者之间相关位置的参数。

即摄影瞬间摄影中心S 、像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态。

①内方位元素：摄影物镜中心S 相对于影像位置关系的参数（x 0 ,y 0 f ）。

②外方位元素：确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数（Xs, Ys, Zs,φ，ω，κ ）。

获取方法：①单像空间后方交会求解；②GPS 测定（一台，Xs, Ys, Zs,三台φ，ω，κ ）；③POS 系统测定，GPS+惯导系统。

4.R 阵为旋转矩阵，正交矩阵。

双目立体视觉三维测量原理
1.前言戏说
 双目立体视觉是基于视差原理，由多幅图像获取物体三维几何信息的方法。

在机器视觉系统中，双目视觉一般由双摄像机从不同角度同时获取周围景物
的两幅数字图像，或有由单摄像机在不同时刻从不同角度获取周围景物的两
幅数字图像，并基于视差原理即可恢复出物体三维几何信息，重建周围景物
的三维形状与位置。

 双目视觉有的时候我们也会把它称为体视，是人类利用双眼获取环境三维信息的主要途径。

从目前来看，随着机器视觉理论的发展，双目立体视觉在
机器视觉研究中发回来看了越来越重要的作用。

本文主要研究了双目视觉的
数学原理。

2.双目立体视觉的数学原理
 双目立体视觉是基于视差，由三角法原理进行三维信息的获取，即由两个摄像机的图像平面和北侧物体之间构成一个三角形。

一直两个摄像机之间的。

双目视觉成像原理1.引言双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)是机器视觉的一种重要形式，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。

融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别，使我们可以获得明显的深度感，建立特征间的对应关系，将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来，这个差别，我们称作视差(Disparity)图。

双目立体视觉测量方法具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点，非常适合于制造现场的在线、非接触产品检测和质量控制。

对运动物体（包括动物和人体形体）测量中，由于图像获取是在瞬间完成的，因此立体视觉方法是一种更有效的测量方法。

双目立体视觉系统是计算机视觉的关键技术之一，获取空间三维场景的距离信息也是计算机视觉研究中最基础的内容。

2.双目立体视觉系统立体视觉系统由左右两部摄像机组成。

如图一所示，图中分别以下标L和r标注左、右摄像机的相应参数。

世界空间中一点A(X，Y，Z)在左右摄像机的成像面C L和C R上的像点分别为al(ul，vl)和ar(ur，vr)。

这两个像点是世界空间中同一个对象点A的像，称为“共轭点”。

知道了这两个共轭像点，分别作它们与各自相机的光心Ol和Or的连线，即投影线alOl和arOr，它们的交点即为世界空间中的对象点A(X，Y，Z)。

这就是立体视觉的基本原理。

图1：立体视觉系统3.双目立体视觉相关基本理论说明3．1 双目立体视觉原理双目立体视觉三维测量是基于视差原理，图2所示为简单的平视双目立体成像原理图，两摄像机的投影中心的连线的距离，即基线距为b。

摄像机坐标系的原点在摄像机镜头的光心处，坐标系如图2所示。

事实上摄像机的成像平面在镜头的光心后，图2中将左右成像平面绘制在镜头的光心前f处，这个虚拟的图像平面坐标系O1uv的u轴和v轴与和摄像机坐标系的x轴和y轴方向一致，这样可以简化计算过程。