摄影测量解析基础PPT课件

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一. 影像灰度
F0
底
F
片
图8-1 底片透光能力
透光率T： T F阻光率O： F0
影像灰度：D lg O
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O F0 F
二. 数字影像及获取方法
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二. 数字影像及获取方法
数字影像表达形式
g0,0
g
g1,0
g0,1 g0,n1
g1,1
g1,n1
及最邻近像元法。
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四.影像数字化器
对摄取的航摄像片进行采样和量化，是获取数字影 像的方法之一。 形式：电子光学扫描器和固体陈列数字化器。
图8-3 滚筒式电子-光学数字化器结果示意图
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第三节 基于灰度的 数字影像相关
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主要内容
概念 基于灰度的数字影像相关 基于灰度的数字影像相关方法
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一. 影像相关
影像匹配
立体测图的关键：寻找同名像点在左右像片上的位 置。
模拟测图：是作业人员通过双眼不断地在左右像片 上寻找同名像点。
数字摄影测量中，以影像匹配的方法自动确定同名 像点。
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一. 影像相关
影像匹配
影像相关是利用互相关函数，评价两块影像的相似 性以确定同名点。
流
计算最佳
程
计算参数值
匹配的点位
图
结束
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三. 基于灰度的数字影像相关方法
➢二维最小二乘影像相关
➢系数 c1 1 c2 g2
c3
g2 x2
x2 a0
(g2 )x
g x
c4

攝影比例尺定義：
嚴格定義： 1 l
mL
航攝像片上影像線段的長 地面上對應線段的水準距離
攝影比例尺是像片的平均比例尺
f
:
攝影機主距
1 m
f H
H：攝影航高，以攝區內的平均高程面作為攝影基
準面，攝影機的物鏡中心至該面的距離。（攝影瞬
間攝影機物鏡中心相對於平均海水面的航高稱為絕
對航高。相對於其他某一基準面或某一點的高度均
航空攝影的過程中，我們所關心的區域往 往是要大於一幅影像所覆蓋的區域，這時 候
想想：攝影基線和像片的重疊度有什麼關係？
如果同樣的像幅大小，採用大比例尺和採 用小比例尺攝影基線長度一樣嗎？
攝影基線B 攝站點 航空攝影略圖
攝影方式
❖ 豎直航空攝影：航攝儀在曝
光瞬間物鏡主光軸與地面垂
直，通常規定像片傾角小於
一般情況下，要求航向重疊度最好為60%-65%，最小不 能少於53%；旁向重疊要求30%-40%，最小不少於15%。
思考：如果像幅是23cm*23cm，攝影比例尺是 1:10000，那麼這個像幅所覆蓋的實地面積是多大？
如果是1:50000的比例尺，面積又是多少？
23cm*10000* 23cm*10000=2.3km*2.3km 影：以飛機作為主要工作平
臺，把航攝儀安裝在航攝飛機上，
從空中一定角度對地面物體進行攝
影，飛行航線一般為西東方向，航
攝機在攝影曝光的瞬間物鏡主光軸
保持垂直地面。
而在攝影測量學中我們講的航空攝 影是主要是我們高精度的測繪地形 圖或者是進行4D產品的生產所進行 的空中攝影稱為航空攝影。我們研 究的範圍比較窄一些，而且主要指 的是針對地面進行攝影。
三、攝影測量生產對攝影資料的基本要求

内定向通常采用多项式变换公式。假设框标在以像主点为原点的像平
面坐标系中的理论坐标为（x，y），在量测坐标系（框标坐标系、扫描 坐标系）的量测坐标为（I，J），则常用的多项式变换公式有：
线性正形变换公式
x a0 a1 I a2 J y b0 b1 I b2 J
仿射变形公式
x f
a10 X X S 0 b10 Y YS 0 c10 Z Z S 0
0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S 0 S 0 3 3 3 0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S0 S0 2 2 2 0 0 Z Z S 0 a0 X X b Y Y c S 0 S 0 3 3 3
•
已知值 影像的内方位元素x0，y0，f 和 m（像片摄影比例尺的分母）
以及物点坐标（X，Y，Z）
•
• •
观测值 像点坐标 x，y（观测值）
未知数 像片的外方位元素XS，YS，ZS，，， 泰勒级数展开
泰勒级数展开的概念：
Z f X1, X 2 ,, X n
设X有近似值X0 则按泰勒公式在点
误差方程的矩阵形式：
v1 1 v 2 1 v 3 0 v 4 0 v 5 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 0 dX B 23 dX C 0 dX D 14 0 0 0 0 2.9 0 0 3.7 0 0 0 Pi 10 / S i 0 0 2.5 0 0 0 0 0 3 . 3 0 0 0 0 4.0 0

Z轴位于左主核面内 ( S1 S 2及 o1所在平面)
36
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单独法相对定向系统
37
第五章 双像解析摄影测量
相对定向元素为: 1 , 1 , 2 , 2 , 2 显然, 在 S1 XYZ 中，
X S1 YS1 Z S1 0
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§5-4 解析相对定向及模型坐标计算
摄影测量学
1
目
第一章
1-1 1-2 1-3
录
绪论
摄影测量的定义和任务 影像信息科学的形成与内涵 影像信息科学的组成
第二章
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5
摄影的基本知识与影像误差处理
摄影原理与摄影机 黑白感光材料 摄影处理与像片晒印 航空摄影及摄影测量对摄影的基本要求 像片影像的误差及其处理
2
目
第三章 单张航摄像片解析
3-1 3-2 3-3 3-4 3-5 3-6 3-7 中心投影的基本知识 摄影测量常用坐标系 像片的内外方位元素 像点在不同坐标系中的变换 中心投影的构像方程(共线方程) 像点位移 单像空间后方交会
录
3
目
第四章 立体观察和立体量测
4-1 4-2 4-3 4-4 人眼的立体视觉 人造立体视觉 像对的立体观察 像对的立体量测
34
第五章 双像解析摄影测量
为什么BX不是相对定向元素?
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§5-4 解析相对定向及模型坐标计算
B 'Y BX
'
Z
Y
s2
a '2 BX
'
s2
B Z a2
'
s1
BZ X BY
a1
Am
35
A

否 是
求未知数新值 解法方程，求改正数
所有定向 点计算完否？
五、模型点坐标计算
w2
w2
w1
v2
v2 u2
v1
u2
s1
u1
A(U,V,W)
模型点坐标
U A N1u1 bu N 2u2 VA N1v1 b v N 2v2 WA N1w1 b w N 2 w2
u1 x1 v R y , 1 1 1 w1 f
连续法相对定向中
常数项的几何意义
Q为定向点上 模型上下视差
当一个立体像 对完成相对定 向， Q＝0 当一个立体像 对未完成相对 定向，即同名 光线不相交， Q＝0 W1
W2
V2
V1 s1
w1 v1 u1
U2

U1
N1v1
N2v2
Gruber的6个标准点位
y1
2387 2388
y2
立体像对相对定向算例:
2464
2464142
2465
2449087
2464142 2449087
B653
B655
2450013 2450001
B653
2450013
B655
B654 B698
2464026 2465015
B654
2450001
B698
2464026
2465015
B696
B696
2464：
F0 u2 w1 Bu 0 w1u2 u1w2 w1u2 u1w2
系数约简
Bu w1 Bwu1 u1w2 w1u2
u1v2 u2v1 v 2 w1u2 u1w2 w2

y f a2 ( X X s ) b2 (Y Ys ) c2 (Z Zs ) a3( X X s ) b3(Y Ys ) c3(Z Zs )
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二、基本关系式 共线条件方程式
x f a1( X X s ) b1(Y Ys ) c1(Z Zs ) a3( X X s ) b3(Y Ys ) c3(Z Zs )
q y1 y2
常用的仪器：steko 1818、HCT-1（ 20 m ）
PSK2（ 1 m ）等
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上下视差（q）读数鼓
左右视差（p）读数鼓
x读数鼓 X手轮
Y手轮
上下视差环
Steko 1818 型立体坐标量测仪
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左右视差手轮
立体坐标量测步骤
准备工作：标出像片坐标系，标出要量测的 像点位置（定向点、加密点、外业控制点）并 标明点号 像片归心：使像片坐标系的原点位于仪器坐 标系的已知位置（框标连线交点与旋转中心重合） 像片定向：像片平面坐标系与仪器坐标系的 轴系平行,记下仪器的X0、Y0、P0、Q0。
5.1 像点坐标量测 5.2 单像空间后方交会 5.3 立体像对的前方交会 5.4 立体像对的解析法相对定向 5.5 立体模型的解析法绝对定向 5.6 双像解析的光束法严密解
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• 5.1 像点坐标量测 第2页/共106页
• 用于量测像点坐标的仪器称为立体坐标量测仪。分为普通立体坐标量测仪和 精密立体坐标量测仪。
y f a2 ( X X s ) b2 (Y Ys ) c2 (Z Zs ) a3( X X s ) b3(Y Ys ) c3(Z Zs )
已知值 ： x0 , y0 , f , m, X, Y, Z（控制点）

2、平行投影与中心投影 [Central Projection & Parallel Projection ]
投射线互相平行的
正射投影（垂直投影）
投影，叫做平行投影。
§3-2中心投影的基本知识
2、平行投影与中心投影
地形图是地面的什么投影？
AB
D C
地形图
a0
b0 c0
d0
地形图在局部范围内是地面的正射投影！ 航摄像片？？
夹角。要求像片旋角<6
片
旋
角
o2
o1
像片旋角过大会减少立体像对的有效范围
§3-2中心投影的基本知识
一 中心投影的基本知识
1、投影[Projection]
一个空间点按一定方式在一个平面上的构像，叫做该 空间点的投影。
物点、像点、投射线、像面（投影平面）
物点
像面
投影射线 像点
§3-2中心投影的基本知识
数学工具：微 分
dc
f
ab
P0 P
S
H
AB
CD
§3-1 航空摄影
1、像点比例尺的概念和一般公式
？
• 像点比例尺的概念
1lims ds m s0S dS
点比例尺定义：为像片上 某点在某一方向上的无穷 小线段与地面上相应线段 长度比的极限。
§3-1 航空摄影
摄影比例尺与成图比例尺的关系
§3-1 航空摄影
绝对航高：航摄仪物镜 中心S在摄影瞬间相对于 大地水准面的高度。
H0hHT
§3-1 航空摄影
航高差
同一航线上相邻像片的航高差不得大于30m，最大航高与 最小航高之差不得大于50m；
摄影分区内实际航高与设计航高之差不得大于设计航高的 5%。