雙像解析攝影測量方法(共34頁).ppt

1、來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載學(xué)習(xí)目的q什么是雙像解析攝影測量？q雙像解析攝影測量與單張航攝像片解析的區(qū)別？q雙像解析攝影測量的方法有哪些？來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載q1 雙像解析攝影測量的方法q2 立體像對的空間前方交會公式q3 空間后方交會與前方交會求解地面點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算方法q4 解析相對定向及模型坐標(biāo)計(jì)算q5 單模型光束法整體解求q6 解析相對定向及模型坐標(biāo)計(jì)算來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載一、雙像解析攝影測量的概念 根據(jù)中心投影的構(gòu)像方程可知道，在一張像片上一個(gè)像點(diǎn)只能組成兩個(gè)方程。要確定物點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)，必須要成不同攝站

2、對同一物體攝影，獲得具有一定重疊的像片對，通過計(jì)算求解相應(yīng)物點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 立體模型的建立是雙像解析攝影測量的理論基礎(chǔ)，它是解決由影像的幾何信息到用數(shù)學(xué)方式建立數(shù)學(xué)模型，從而得到被攝物體的三維空間坐標(biāo)，為用戶提供是數(shù)字化的模型。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 一對具有一定重疊度的像片對，是由兩個(gè)不同攝站對同一攝區(qū)攝影獲得，在攝影瞬間有如圖的關(guān)系。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 根據(jù)攝得的立體像對的內(nèi)在幾何特性，按物點(diǎn)、攝站點(diǎn)與像點(diǎn)構(gòu)成的幾何關(guān)系，用數(shù)字計(jì)算方式求解物點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)的方法有三種：用單張

3、像片的空間后方交會方式求解物點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。用相對定向和絕對定向方法求解地面點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。采用光束法求解地面點(diǎn)三維坐標(biāo)。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載如圖按共面條件來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載由已知的外方位元素及像點(diǎn)坐標(biāo)，據(jù)a式計(jì)算左右像空間輔助坐標(biāo)；由外方位元素，按b式計(jì)算攝影基線分量Bx, By, Bz; 按c式計(jì)算投影系數(shù); 按d式計(jì)算地面坐標(biāo)；來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 這種方法首先由單片后方交會求出左、右像片的外方 位元素，再用空間前方交會公式求出待定點(diǎn)坐標(biāo)，主 要步驟如下：來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大

4、的資料庫下載野外像片控制測量：要求重疊部分至少有四個(gè)已知地 面控制點(diǎn)； 用立體坐標(biāo)量測儀量測像點(diǎn)坐標(biāo)； 空間后方交會法計(jì)算像片外方位元素：利用控制點(diǎn)分 別計(jì)算每個(gè)像片的六個(gè)外方位元素，包括Xs1, Ys1, Zs1, 1, 1, 1 和Xs2, Ys2, Zs2, 2, 2, 2； 空間前方交會法計(jì)算未知點(diǎn)地面坐標(biāo)；來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載準(zhǔn)備知識l利用立體像對中攝影時(shí)存在的同名光線對應(yīng)相交的幾何關(guān)系，通過量測的像點(diǎn)坐標(biāo)，以解析計(jì)算的方法，求解兩像片的相對方位元素值的過程，稱為解析相對定向。l確定相鄰兩像片的相對位置和姿勢的要素，稱之為相對定向元素。l相對定向的目的是

5、建立一個(gè)與被攝物體相似的幾何模型，以確定模型點(diǎn)的三維坐標(biāo)。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載準(zhǔn)備知識l確定一個(gè)立體像片對需要12個(gè)外方位元素：一類為相對方位元素，另一類為絕對方位元素。l相對方位元素用來確定兩相鄰像片的相對位置和姿勢；絕對方位元素是確定立體像對在規(guī)定坐標(biāo)系中的位置和姿勢。l相對方位元素由于選取像空間輔助坐標(biāo)系的不同，其相對定向元素也有所不同。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 當(dāng)像空間輔助坐標(biāo)系的原點(diǎn)取在攝站點(diǎn)上，其坐標(biāo)軸系保持與立體像對中左片的空間坐標(biāo)系的軸系分別重合，則左片對像空間輔助坐標(biāo)系的外方位元素的角元素為零，兩像片外方位元素的相對差為

6、： 1212ssyssxYYBXXB來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 其中By，Bz， 就是五個(gè)相對定向元素。而Bx只決定立體模型的大小，不影響相對方位。 采用這組相對定向元素的相對定向方法稱為連續(xù)法像對定向。 它在完成相對定向建立立體模型的過程中，像片對中的左片的方位始終保持不變，而右片只相對于左片作五個(gè)相對運(yùn)動。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 當(dāng)選定適當(dāng)?shù)南窨臻g輔助坐標(biāo)系使兩像片的外方位元素保持 的相對關(guān)系。這時(shí)左、右像片作相對變化的元素為1，1，2，2，2。同樣B只決定模型的比例尺，不改變相對方位。這五個(gè)元素 1，1，2，2，2稱為單獨(dú)法相對定向的相

7、對定向元素。0,12121ssssZZYY來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載在完成了相對定向之后，就能建立立體模型，如圖。由矢量代數(shù)可知 B(a1S1Aa2S2A)=0各矢量的分量組成的一個(gè)三階行列式的值等于零： 上式稱為相對定向的共面條件方程。 0222111ZYXZYXBBBzyx來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載1 1、連續(xù)像對的相對定向公式連續(xù)像對的相對定向公式連續(xù)法相對定向采用立體像對中的左片在定向過程中固定不變，而有方像片相對于該坐標(biāo)作五個(gè)定向元素的變化，其相對定向元素b,bz,2,2,2.由右圖可知：xxzxxybtgbbbtgbbcos來自來自

8、中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 上式中，為一次小項(xiàng)的近似值，是用基線b的偏角和傾角表示基線分量的近似值?？傻茫?進(jìn)行數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換，可以推導(dǎo)出連續(xù)法相對定向的解析計(jì)算公式：01222111222111ZYXZYXbZYXZYXbbbFxxxxdNXdNZYZdNZYXdbZYdbQxx2222222222222)(來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載攝影測量中，解析相對定向常采用測定六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)來求解，其標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)位置如圖所示。點(diǎn)位要求布在像平面坐標(biāo)系的y軸上，且1，2點(diǎn)分別分布在坐標(biāo)系的原點(diǎn)附近兩點(diǎn)在左右像片上的同名像點(diǎn)之間的間隔為像片基線b。1，2，3，4，5，6各點(diǎn)之間

9、均保持間隔為b。經(jīng)過計(jì)算轉(zhuǎn)換可得總體誤差方程的矩陣形式為:V=AX L 式中常數(shù)項(xiàng)矩陣未知數(shù)矩陣誤差方程系數(shù)矩陣觀測值的改正數(shù)TnTTnlllLdddddXedcbaedcbaAVVVV2121來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 根據(jù)矩陣平差原理，考慮觀測值為等權(quán)的情況下，則法方程式為 法方程式的解為0LAAXATTLAAAXTT1)(來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載原始數(shù)據(jù)的輸入及像點(diǎn)坐標(biāo)的預(yù)處理。確定相對定向元素的初始值。根據(jù)確定的初始值分別計(jì)算左、右片的方向余弦值，組成左、右片各自的旋轉(zhuǎn)矩陣R1和R2。逐點(diǎn)計(jì)算定向點(diǎn)的上下視差。逐點(diǎn)按相對定向方程式，組成

10、定向點(diǎn)的誤差方程式的系數(shù)矩陣。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載逐點(diǎn)組成法方程式的系數(shù)矩陣，常數(shù)項(xiàng)矩陣。重復(fù)第四、五步逐點(diǎn)累加，直到全部定向點(diǎn)組成法方程式為止。法方程的求解。計(jì)算相對定向元素的新值。計(jì)算判斷所有未知數(shù)的改正值是否小于限差，否則重復(fù)第三、八步，知道小于限差值為止。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 解算中已有法方程逆陣 ，用各點(diǎn)的殘差求出單位權(quán)中誤差后，可類似空間后交方法，求相對定向元素精度。1)(AAT來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 以下兩式為計(jì)算單獨(dú)像對相對定向元素的基礎(chǔ)公式。組成誤差方程、建立法方程式、房方程求解、迭代計(jì)算

11、，它與連續(xù)法像對的相對定向的作業(yè)過程和計(jì)算步驟相同。定向元素的精度，也可按空間后方交會精度的方法解求。QdXdXdZYYZdZYXdZYXVyyYZfYZfZYZYZZfZZfFQQtt22112221222121121212211122121210)()(來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 相對定向元素正確求得之后，立體模型就建立起來。由于求解相對定向元素過程中，模型基線b是任意選取的，因此，建立起的模型比例尺也是任意的，此時(shí)坐標(biāo)系的原點(diǎn)在立體像對中左攝站點(diǎn)上。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 這里給出一般點(diǎn)坐標(biāo)： 次時(shí)的模型坐標(biāo)還是一個(gè)自由方位系統(tǒng)，只是比

12、例尺接近于實(shí)地大小，且比例尺也是一個(gè)自由比例尺。1111122112211111111)(21)(21ZmNmfZmNZZmbYNYNmbYmNYmNYYXmNXmNXXspmpyyspmpspmp來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載絕對定向的基本公式：ZdYdXdZYXddddddKddKdYYYZYXRZYXpppppptptptp000000來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 一個(gè)地面控制點(diǎn)可提供三個(gè)坐標(biāo)，可列出三個(gè)方程。因此，至少需要提供二兩平高控制點(diǎn)和一個(gè)高程控制點(diǎn)，或是二個(gè)平面控制點(diǎn)和三個(gè)高程控制點(diǎn)，且三個(gè)高程控制點(diǎn)不能在一直線上。生產(chǎn)中，一般是在模型

13、的四角布四個(gè)點(diǎn)。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 計(jì)算中為了平差計(jì)算方便，采用重心化坐標(biāo)，使得法方程式有些系數(shù)項(xiàng)為零，這樣可簡化計(jì)算。在模型中選定幾何中心點(diǎn)作為坐標(biāo)系的原點(diǎn)，此點(diǎn)稱為重心點(diǎn)，常用g表示。以重心點(diǎn)g為原點(diǎn)的坐標(biāo)值稱之為重心化坐標(biāo)。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載 在立體像對內(nèi)同時(shí)解求兩像片的外方位元素和地面點(diǎn)的坐標(biāo)，這種方法是把外方位元素和模型點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算放在一個(gè)整體內(nèi)進(jìn)行。俗稱一步定向法。這種方法理論上比前兩種方法嚴(yán)密、精度高，是一種完好的求解方法，此法稱為光束法。來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載當(dāng)內(nèi)方位元素已知時(shí)共線方程式為：經(jīng)過數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換可得)()()()()()()()()()()()(333222333111ssssssssssssZZcYYbXXaZZcYYbXXafyZZcYYbXXaZZcYYbXXafxLtXABV來自來自 中國最大的資料庫下載中國最大的資料庫下載上式中：TyxTTsssTyxllLdZdYdXtddddZdYdXXaaaaaaBaaaaaaaaaaaaAVVV2322