第4章 双像立体测图原理与立体测图ppt课件

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二、人造立体视觉
借助空间物体的构像信息 而在视觉上感受出空间物 体的存在，称为人造立体
视觉。
人造立体视觉的过程：
空间景物在感光材料上构像，人眼观察构像的像 片而产生生理视差，重建空间景物立体视觉。
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视模型：利用人造立体视 觉观察获得的景物立体景 像。
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4.2 立体像对与双像立体测图
一、立体像对（stereo pair)
1.定义
从不同摄站摄取的具有重叠影像的一对 像片。
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航空摄影获取的立体像对
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地面摄影获取的立体像对
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是立体像对吗？为什么？
核线：核面与像片平面的交线
核点：摄影基线与像片平面的交点
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二、立体摄影测量的基本原理
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二、立体摄影测量的基本原理
保持内方位
元素以及相
对方位元素
不变，其中
一个沿基线
移动，仍然
保持成对相 交，但比例
尺变了；或 者两投影 器 整体旋转， 也不影响相 似性。
视模型随人眼位置的 不同而不同。
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人造立体视觉必须符合的条件：
1. 两张像片必须是在两个不同摄站对同一景 物摄取的立体像对；
2. 每只眼睛只能观察像对中的一张像片，这一 条件称之为分像条件；
3. 两像片上相同景物（同名像点）的连线与眼 基线应大致平行；
4. 两像片的比例尺相近(差别<15%)
确定一个立体像对两张像片相对位置和姿 态的元素称为相对定向元素。

立体像对的相对定向Relative orientation
相对定向的含义是 ,恢复摄影瞬间立体 像对左右像片之间的 相对空间方位。 确定两个像片的相 对空间方位需要5个 参数

单独法相 对定向
Φ1 ，k1 ，Φ2 ，k2 ，w2 Bx , By , Φ2 ，k2 ，w2 连续法相 对定向
立体像对的绝对定向 Absolute orientation
X a1 Y a 2 Z a3
b1 b2 b3
c1 X X s X X s c2 Y Ys R 1 Y Ys Z Z Z Z c3 s s
偏导数 1
二、几种典型的模拟法立体测图仪
（参考：朱肇光编 测绘出版社《摄影测量学》第七章）
1、B8S模拟测图仪
B8S为机械投影模拟立体测图仪，利 用精密机械仪器模拟外业航空摄影时航 片的相对位置，在室内建立立体模型， 用控制点来解算其它地物点坐标值，是 70年代为主流的摄影测量测图仪器。
生产厂家：德国WILD厂，规格：23×23cm
绝对定向也称大地定向,是指确定立体 模型或由多个立体模型构成的区域的绝对 方位,也就是确定立体模型相对地面的关 系。 绝对定向参数为7个 Xs、Ys、Zs、、、、b

§4-4 模拟法立体测图
一、模拟法立体测图原理
模拟法立体测图是利用光学投影或 机械投影方式，恢复摄影瞬间像对的内 方位元素和像对的外方位元素，形成与 实地相似的光学立体模型，从而实现摄 影过程的几何反转。
x x x x x x X s Ys Z s x 0 x X s Ys Z s y y y y y y X s Ys Z s y 0 y X s Ys Z s

恢复像片对的外方位元素
– 两张像片相对位置（相对定向元素） 立体模型建立 – 确定模型大小与空间方位（绝对定位元素）
双像立体测图方法
模拟法立体测图 解析法立体测图 数字立体测图

（a）模拟法立体测图
采用光学像片 通过投影器的运动来模拟相对定向 通过机械螺旋的运动来模拟绝对定向 通过机械导杆来模拟同名光束 通过人眼来识别同名点，进行量测 成果一般为模拟的线划图
Δp a1b1 a2b2
A
B
左右视差较是产生立体的关键！
当人用双眼观察景物时，
可判断其远近，得到景物 的立体效应，这种现象称 为人眼的立体视觉。
人造立体视觉
假如在人的眼睛处用两 个摄影机，对景物分别 拍摄两张影像p1、p2， 然后放置在双眼前，人 们的双眼分别观察左、 右影像，此时人们就无 需直接观测景物，但是 能获得天然立体视觉完 全一样的感觉。
模拟摄影测量仪器
观测系统
金属导杆 像片盘
A
Y
X
Z
两根交于一空间点（A）的金属导杆，代替两条摄影光线；
人眼通过光学系统观测像片盘上的两张像片， 观测同名点； 作业员通过手轮X、Y、脚盘 Z 驱动金属导杆的交点A 进行测图
HCZ-1型立体坐标量测仪
量测系统
量测系统
像片盘
模拟摄影测量的基本原理

单眼的分辨率

单眼能够判别最小物体的能力即单眼分 辨率
– 单只眼睛能够观察到的两个点之间的最小距 离，称之为第一分辨率 – 如果我们用单只眼睛去观察两条平行的线， 离我们多远的位置刚好不是合二为一的，获 得最小距离的能力就是第二分辨率
人眼分辨率

第一分辨率（点状）：

三、解析测图仪的原理：（ 解析测图仪的原理：（Principle of ：（ Analytical Stereoplotter） ） ●解析测图仪是用计算机进行解算，但输入坐 解析测图仪是用计算机进行解算， 解析测图仪是用计算机进行解算 标的方式有两种：一是输入物方坐标， 标的方式有两种：一是输入物方坐标，用计算 机解算相应的像点坐标， 机解算相应的像点坐标，并驱使像片盘达到像 点的位置。二是用坐标仪输入像点坐标， 点的位置。二是用坐标仪输入像点坐标，计算 机求出相应物点的坐标。实践证明， 机求出相应物点的坐标。实践证明，输入物方 坐标更加灵活实用， 坐标更加灵活实用，所以大多数解析测图仪都 属于这一类。 属于这一类。图8——17为输入模型坐标计算 为输入模型坐标计算 像点坐标的解析测图仪工作原理。 像点坐标的解析测图仪工作原理。 像片放在像片盘上后， 像片放在像片盘上后，由观测者在键盘上把摄 影机主距、物镜畸变差、大气折光差、 影机主距、物镜畸变差、大气折光差、地球曲 率等必要的数据输入， 率等必要的数据输入，并输入像片四个框标的 理论值。单像观测每个像片的四个框标， 理论值。单像观测每个像片的四个框标，计算 机即可进行内定向，确定像主点位置， 机即可进行内定向，确定像主点位置，进行像 片坐标与仪器架坐标之间的换算， 片坐标与仪器架坐标之间的换算，以及底片变 形参数的计算。 形参数的计算。解析
2、反立体效应 把左方摄站摄得的像片P1放在右方，用右眼观 察；右方摄站摄得的像片P2放在左方用左眼观察， 如图（b）。这种立体效应称为反立体。 或是在组成正立体效应后，将左右像片各旋转 180°，如图（c），同样可得到一个反立体效应。
3、零立体效应 将正立体情况下的两张像片，在各自 的平面内按同一方向旋转90°，使像片 上纵横坐标互换了方向。像片上原来的 纵坐标y轴转到与基线平行，此时生理视 差变为像片的y方向的视差，因而失去了 立体感觉成为一个平面图像。 这种立体视觉，称为零立体效应。