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摄影测量学一、名词解释1、摄影学的定义：利用光学摄影机摄取相片，通过相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学科技术。
2、影像信息学：是一门记录、储存、传输、量测、处理、解译、分析和显示由非接触传感器影响获得的目标及其环境信息的科学技术和经济实体。
3、摄影比例尺（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，即Llm =1(航摄像片上的影像比例尺处处均不相等) 4、航高：摄影机的物镜中心至摄影基准面（摄区内平均高程面）的距离Hfm =1(f —摄影机主距，H —航高)5、航向重叠：为了满足测图的需要，在同一条航线上，相邻两相片应有一定范围的重叠（p%=60%-65%最小53%）6、旁向重叠：相邻航线也应有足够的重叠(q%=30%-40%最小15%)7、正射投影：投影光线相互平行且垂直于投影面8、中心投影：投影光线会聚于一点9、内方为元素：描述摄影中心与相片之间相关位置的参数。
10、像点位移：地面点在像片上构像的点位偏离了正确位置，产生了像点位移。
11、核线：对于同一核面的左右像片的核线称为同名核线。
12、单向空间后方交会：利用至少三个地面控制点的坐标()()()Z Y X Z Y X Z Y X C C C B B B A A A C B A ,,,,,,、、,与其影像上对应的三个想点的坐标()()()z y x z y x z y x cccbbbaaac b a,,,,,,、、，根据共线方程，反求该相片的外方为元素κωϕ、、、、、Z Y X S S S 。
13、空间前方交会：由立体相对中两张相片的内外方位元素和像点坐标来确定相应地面点的地面坐标的方法。
14、双向解析摄影测量：利用解析计算的方法处理一个立体像对的影像信息，从而获得地面点的空间信息。
15、解析空间三角测量：以像片上量测的像点坐标为依据，采用较严密的数学模型。
按最小二乘法原则，用少量地面控制点为平差条件，用数学电子计算机解算测图所需地面控制点的空间坐标。
（一）名词解释（1）摄影测量：摄影测量是利用摄影所获得的影像来测定目标物的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门学科。
（2）摄影比例尺：摄影像片水平、地面取平均高程时，像片上的线段l与地面上相应的水平距L之比。
（3）地面采样间隔（Ground Sample Distance, GSD）：指的是数字影像上一个像素所对应的地面尺寸。
（4）航向重叠度：相邻像片在航线上的重叠度。
（5）旁向重叠度：相邻航线之间像片的重叠度。
（6）像片倾斜角：摄影瞬间摄影机主光轴与铅垂线的夹角。
（7）摄影基线：航向相邻的两个摄站之间的距离。
（8）航线间隔：相邻航线之间的距离。
（9）像片旋偏角：相邻像片的像主点连线与像幅沿航线方向的两框标连线之间的夹角。
（10）中心投影：所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影，叫做中心投影。
（11）透视变换：两个平面之间的中心投影变换，称为透视变换。
（12）相对航高：指摄影飞机在摄影瞬间相对于所测区域的平均高程面的高度。
（13）像片内方位元素：确定投影中心与像片之间相对位置的参数。
（14）像片外方位元素：确定像空系在地面辅助坐标系中位置和方向所需要的元素。
（15）像片倾斜误差：同摄站同主距的倾斜像片和水平像片沿等比线重合时,地面点在倾斜像片上的像点与相应水平像片上像点之间的直线移位。
（16）像片投影误差：当地面有起伏时，高于或低于所选定的基准面的地面点的像点，与该地面点在基准面上的垂直投影点的像点之间的直线移位。
（17）单像空间后方交：根据影像覆盖范围内一定数量的分布合理的地面控制点（已知其像点和地面点的坐标），利用共线条件方程求解像片外方位元素。
（18）立体像对：由不同摄站获取的，具有一定影像重叠的两张像片。
（19）同名像点：物方任意一点分别在左右两张影像上的构像点。
（20）左右视差：同名像点在各自像平面坐标系中的横坐标之差。
（21）上下视差：同名像点在各自像平面坐标系中的纵坐标之差。
投影仪测量误差产生的原因及其对策王树刚投影仪的误差主要是由投影屏上的成像质量和工作台的测量误差产生的，主要有以下几点:一、放大倍率误差(光学系统误差)1.产生原因主要是由于光学镜头在设计过程中及光学零件在加工制造过程中，因装配不当造成透镜调焦误差和像差而引起的，对测量准确度影响很大。
物镜的焦距误差直接影响放大倍数。
光学系统的像差包括色差、球差、慧差、像散、畸变和场曲，这些都会影响成像质量，特别是畸变和场曲将引起像的失真和轮廓模糊。
2.对策毫米投影放大率的误差是因为视场照明不均匀，表明灯丝不位于聚光镜的焦面上，破坏了远心照明条件，从而引起调焦误差所造成的放大率变化。
在修复毫米投影放大率时，必须先调节好灯源。
如果灯丝架是个歪头，则无论如何是调节不好的，这时应换只好灯泡。
毫米投影放大率超差的原因除了灯源未调节好之外，还有可能是物镜松动或可调反射镜走动。
先调节灯源并旋紧物镜，如果仍存在放大率超差现象，则可判断是由可调反射镜走动所造成的。
现以新天投影仪JT5为例来说明。
将可调反射镜上方的盖板卸下，调节可调反射镜背后的4个螺钉，使毫米刻线像在清晰及平行于屏上分划线的条件下改变距离，满足正确的放大率。
旋出周围的3个小螺钉，旋进中间的1个大螺钉时，将使反射镜后退，且放大率向大的方向变化。
反之，则放大率缩小。
在调节时，应微量调节，以防止反射镜脱落。
因光路在设计时已经采用复合光路、多片透镜组合来消除像差，所以在使用过程中对已经装配校准好的仪器物镜组不可随意拆卸。
二、灯丝长度的误差1.产生原因光源的灯丝长度不是一个点而具有一定的长度。
故光线经聚光镜后，光束不能与光轴平行，应与光轴成一定角度，其最大的角度是在灯丝两端发出的光线与光轴夹角为式中:l——灯丝长度。
显然灯丝越长，φ角越大。
由于斜光束的影响，工件轮廓影像边缘不清晰，读数瞄准困难，即对准误差增大，因而影响测量准确度。
但如果减小灯丝长度将减弱照明强度。
2.对策采用可调光圈来限制灯丝长度，在满足照明的原则下，尽量采用较小的光圈。
《遥感技术与应用》实习指导书成都理工大学信息工程学院程先琼2006.9实习一 摄影图像的特性实习目的１．掌握航空摄影像片比例尺的计算方法；２．了解航片上像片重叠度；３．计算航片上的投影误差。
原理及方法简介１．像片的比例尺指像片上两点之间的距离与地面上相应点之间实际距离之比。
设Ｈ为摄影平台的高度（航高），ｆ为摄影机的焦距，则像片的比例尺大小取决于Ｈ和ｆ。
在地形平坦、镜头主光轴垂直于地面时，像片的比例尺为：式中，H 为摄影平台高度； m1为像片比例尺；a,b,A,B 分别为像片上和实际地面的对应点；f 为摄影机的焦距。
通常ｆ值可以在像片的边缘或相应的遥感摄影报告、设计书中找到，H 由摄影部门提供。
２．像点位移（１）因地形起伏引起的像点位移———投影误差在中心投影的像片上，地形的起伏除了引起像片比例尺的变化外，还会引起平面上点位在像片上相对位置的移动，这种现象称为像点位移。
其位移量就是中心投影与垂直投影在同一水平面上的投影误差。
式中，σ—位移量；h —地面高差；r —像点到像主点的距离；H —摄影高度。
由公式可以看出：１）位移量与地面高差ｈ成正比，即高差越大引起的像点位移量也越大。
当地面高差为正时（地形高于摄影基准面），σ为正值，像点位移是背离像点方移动的；当高差为负时（地形低于摄影基准面），σ为负值，像点向像主点方向移动。
２）位移量与像主点的距离ｒ成正比，即距像主点越远的像点位移量越大，像片中心部分位移量较小。
像主点处ｒ＝０，无位移。
３）位移量与摄影高度Ｈ（航高）成反比。
即摄影高度越大，因地表起伏引起的位移量越小。
例如地球卫星轨道高度Ｈ＝７００ｋｍ，当像片大小为18ｃｍ×18ｃｍ时，处于像片边缘的像点的地面高差ｈ为１０００ｍ时，其位移量约０．１３ｍｍ。
（２）因像片倾斜产生的像点位移———倾斜误差在航摄过程中，因飞机倾斜产生地物点在影像上的位移，称为倾斜误差。
如图1.1所示。
图1.1因像片倾斜引起的像点位移像点位移的方向，如图1．１中，Ｐ０与Ｐ为同一摄影站的水平像片和倾斜像片，Ａ为地面任一点，a0点和ａ点分别为地面Ａ点在水平面像片和倾斜像片上的像点，h C比线，Ｃ为等角点，C v0、C v为主垂面在两像片上的交线，φ0、分别为像点a0和ａ与等角点Ｃ连线与主纵线的夹角。
第一讲：1、摄影测量：摄影测量是利用摄影机或其他的遥感器采集被测对象的图像信息，经过加工处理和分析，获取有价值的可靠信息的理论和技术。
2、几何定位：几何定位就是确定被摄物体的大小、形状和空间位置。
3、影像解译：影像解译就是确定影像对应地物的性质。
4、平板摄影测量：利用几何测量原理从地面摄影像片中提取地物间的关系。
第二、三、五讲：1、框标：设置在摄影机焦平面（承影面）上位置固定的光学机械标志，用于在焦平面上（亦即像片上）建立像方坐标系。
2、框标平面：贴有框标记号的物镜焦平面，称为框标平面。
3、胶片分辨率：是在显微镜下观察时，测试图像上刚好能分辨的线条中心到中心距离（单位为mm）的倒数，单位是线对/毫米。
4、瞬时视场角（IFOV- instantaneous field of view）：指数字影像上一个单元的像元相对于摄影中心的张角范围。
（毫弧度mrad）5、地面采样距离（GSD-ground sample distance）或地面像元分辨率：数字影像上一个像元所对应的地面覆盖范围就是数字影像中能够分辨的地面的最小面积。
6、空中摄影：空中摄影就是从空中一定高度上摄取地面物体影像的过程。
7、平行投影：投射线互相平行的投影，叫做平行投影。
8、中心投影：所有投射线或其延长线都通过一个固定点的投影，叫做中心投影。
9、阴位：投影中心位于物和像之间。
阳位：投影中心位于物和像同侧。
10、合点：空间有一组不与承影面平行的平行直线，由过投影中心并与空间平行直线相平行的投射线与承影面的交点，称为合点。
11、透视变换：两个平面之间的中心投影变换，称为透视变换。
在透视变换的情况下，投影中心称为透视中心，像点也称为透视，物点称为投影。
12、像片的内方位元素：投影中心对航摄像片的相对位置叫做像片的内方位，确定内方位的独立参数叫做内方位元素。
13、像片的外方位元素：确定像空系（或摄影光束）在地辅系中位置和方向的元素叫做航摄像片的外方位元素。
像点的投影误差
一、介绍
在计算机视觉和图形学领域，像点的投影误差是指在三维场景中，由于各种因素引起的像点在图像平面上的位置与其真实位置之间的差异。
这种误差对于精确地还原三维场景非常重要，因此研究像点的投影误差具有重要意义。
二、误差来源
1.相机参数误差：相机的内参和外参是计算像点投影位置的重要参数。
相机内
参包括焦距、光心坐标等，而外参则由相机的姿态和位置决定。
这些参数的误差会直接影响像点的投影位置。
2.目标表面形状误差：如果目标表面的形状与理想模型不完全一致，例如存在
凹凸不平或者边缘变形等情况，都会导致像点的投影误差。
3.光照条件变化：光照的变化会导致图像中像素的亮度发生变化，从而引起像
点的投影误差。
这种误差常常需要通过光照补偿算法进行处理。
4.图像处理误差：在图像获取后，进行图像处理的环节也会引入误差。
例如图
像去噪、图像压缩等处理步骤都可能影响像点的投影精度。
三、误差评估方法
评估像点的投影误差的常用方法有：
1.重投影误差：将三维场景中的像点通过投影方程反投影到图像平面上，计算
像点在图像中的位置与实际检测到的位置之间的差异。
重投影误差是最常用的评估像点投影质量的指标之一。
2.立体视觉配准误差：在立体视觉应用中，评估像点的投影误差可以通过计算
匹配点对之间的距离来实现。
通过将立体图像中的像点进行匹配，求取像点之间的距离可以有效地评估像点的投影精度。
3.捕捉误差：在图像中标记真实世界中的物体，然后通过计算标记点与相应像
点之间的距离来评估像点的投影误差。
四、误差补偿方法
根据误差来源和评估方法，可以采取多种方法来补偿像点的投影误差：
1.相机标定：通过精确地确定相机的内参和外参，可以减小相机参数误差对像
点投影的影响。
2.形状修复：对于目标表面形状误差引起的像点投影误差，可以采用形状重建
或者形状修复算法进行补偿。
这些算法可以通过物体的纹理信息或者其他几何特征来推测物体表面的形状。
3.光照补偿：通过对图像进行亮度和色彩的调整，可以减小光照变化引起的像
点投影误差。
例如，可以采用图像直方图均衡化、光照模型估计等方法对图像进行预处理，以减小光照条件对像点投影的影响。
4.图像处理算法改进：对于图像处理引起的像点投影误差，可以考虑改进图像
处理算法，以减小误差引入。
例如，可以改进图像去噪算法的准确性，或者调整图像压缩算法的参数，使其更适用于像点投影的应用场景。
五、总结
像点的投影误差是计算机视觉和图形学中一个重要的问题。
本文介绍了像点的投影误差的来源、评估方法和补偿方法。
通过精确地补偿像点的投影误差，可以提高三维场景中的像点还原精度，从而更准确地理解和分析图像数据。
将来，可以进一步研究和改进像点的投影误差的评估和补偿方法，以适应不断发展的计算机视觉和图形学应用领域的需求。
